В своем обычном аморфном состоянии полимеры плохо проводят тепло и часто используются в качестве теплоизоляционных материалов. В Университете Джорджии ученые с помощью процесса электрополимеризации смогли выстроить в одном направлении примерно 40% нановолокон политиофена, получив материал, который способен проводить тепло в 20 раз лучше, чем традиционный полимер.

Модифицированный материал способен стабильно функционировать при температурах до 200 градусов по шкале Цельсия, обеспечивая отвод тепла (4,4 Вт/м•K) от электронных устройств в серверах, автомобилях, мощных светодиодных лампах и некоторых портативных гаджетах.

Полимерные теплопоглотители по своей природе хорошо прилегают к охлаждаемым поверхностям и свободны от недостатка неравномерного расширения, снижающего надежность многих других теплопроводящих материалов.

Одинаково ориентированные полимерные цепочки облегчают распространение тепловых фононов, уподобляя материал кристаллу, но без свойственной кристаллическим структурам хрупкости.

Нужная структура выращивается за несколько этапов. Процесс начинается с алюминиевого шаблона, содержащего мельчайшие поры, которые покрываются электролитом с зародышами будущих волокон. К шаблону прикладывается электрический потенциал, электроды в основании каждой поры привлекают мономеры, и начинается формирование полых нановолокон.

Изменяя силу тока и время выращивания можно контролировать длину волокон и толщину их стенок. Диаметр поперечного сечения варьируется от 18 до 300 нм в зависимости от размеров поры.

После того как мономерные цепочки сформированы, нановолокна связывают воедино посредством процедуры электрополимеризации, и шаблон удаляют. Получившаяся структура прикрепляется к электронным устройствам водой или растворителем, распределяющими волокна по поверхности и создающими сцепление за счет капиллярного эффекта и действия сил Ван-дер-Ваальса.

Исследование осуществлялось совместно со специалистами из Техасского Университета и компании Raytheon, при поддержке Национального Научного Фонда США, а его итоги изложены в онлайновой публикации в Nature Nanotechnology от 30 марта.

Новая технология тепловых интерфейсов запатентована, для ее внедрения создано коммерческое предприятие Carbice Nanotechnologies.

Полимерный «кристалл» может работать как теплоотвод