Специалисты из Университета штата Северная Каролина создали новый
тонкопленочный материал, характеризующийся крайне низкой теплопроводностью и
высокой прочностью. Его способность передавать тепло примерно в пять раз ниже,
чем у обычного силикона, при этом он демонстрирует жесткость во много раз – от
сотен до тысяч единиц.

Сочетание таких качеств является нетипичным для задач материаловедения. Как правило, твердые материалы, особенно металлические сплавы, обладают высокой теплопроводностью, а эффективные теплоизоляторы характеризуются низкой механической прочностью или пористой структурой. Разработанный материал, в свою очередь, отличается отсутствием пор.

При стандартной температуре окружающей среды теплопроводность материала
составляет приблизительно 0,04 Вт/(м·К), в то время как для силикона этот
показатель составляет около 0,2 Вт/(м·К). Следует отметить, что снижение
теплопроводности указывает на ухудшение способности материала к передаче тепла.
Разработчики утверждают, что их разработка обладает жесткостью в диапазоне от
700 до 10 000 единиц по сравнению с силиконом.

В качестве основы для создания материала были использованы двумерные гибридные органо-неорганические перовскиты. Их строение формируется из чередующихся органических и неорганических кристаллических слоев. Исследователи модифицировали молекулярную структуру, заменив обычные углеродные цепочки на специально подобранные бензольные кольца.

Уникальная структура позволила ограничить распространение колебаний,
которые являются переносчиками тепловой энергии внутри материала, не нарушая при
этом его жесткую кристаллическую структуру. В результате была получена тонкая
пленка на основе соединения азобензол-этиламмоний-свинец-йод с уникальным
набором механических и тепловых характеристик.

Значительным достоинством данной технологии является возможность ее
масштабирования для промышленного производства. Как утверждают исследователи,
материал можно наносить в виде тонкого слоя на большие площади или использовать
в качестве защитного покрытия.

В перспективе подобные покрытия могут найти применение в электронике для изоляции компонентов от источников тепла. В качестве дополнительных сфер применения разработчики рассматривают аэрокосмическую отрасль и другие системы, где требуется сочетание жесткости, теплоизоляционных свойств и небольшого веса.

До внедрения в производство существует ряд препятствий. Необходимо провести испытания на долговечность материала, оценить стабильность его характеристик, определить стоимость производства и изучить поведение при различных условиях эксплуатации. Кроме того, наличие свинца в составе может ограничить область применения данного материала.