Отправная точка исследования была фототонизирующими кристаллами, которые происходят естественно в различных видах насекомых. Например, они ответственны за красочное, блестящее появление крыльев бабочек. Такие кристаллы легко копировать в лаборатории, используя наночастицы полимера. Они обладают прекрасной, регулярной, и стабильной структурой.
Эффект этой упорядоченной структуры состоит в том, что для тепла становится трудным течь через кристаллы. Теплопроводность низкая.
Исследователи в Байройте теперь узнали, что материалы могут быть произведены из таких наночастиц, которые показывают теплопроводность, которая еще намного ниже. Эти материалы – смеси в порошковой форме: прозрачный заказ таким образом заменен хаосом, и приятное взаимодействие цветов также прекращается.
В то время как каждая частица в интерьере фотонных кристаллов окружена точно двенадцатью частицами в прямой близости, количество непосредственно соседних частиц в смеси непоследовательно повсюду. Следовательно, тепло должно следовать окольными маршрутами, делая все это более трудным, чтобы проникнуть в смеси.
Вытекать из теплой стороны холодной стороне в хаотической структуре не так легко для тепла, как это находится в упорядоченных кристаллах.Чтобы полностью разъяснить эти отношения, профессор доктор Маркус Реч и его команда использовали комбинацию лабораторных экспериментов и компьютерных моделирований.
Это позволило им исследовать подробно, как состав смеси частицы затрагивает поток тепла. Самый высокий эффект изоляции достигнут, смешав очень большое количество мелких частиц с меньшим количеством больших частиц. В дополнение к смесительному отношению разница в размерах между двумя типами частиц также играет важную роль.«Создание восстанавливаемого хаоса и описание его через моделирования не так легки, как это звучит», объяснил профессор Реч о проблемах этого исследования. «Было только возможно сравнить наши результаты эксперимента с компьютерными моделированиями, потому что мы смешали наночастицы, поведением которых мы можем управлять очень хорошо», сказал он.
Таким образом исследователи в Университете Байройта смогли получить подробные исследования теплового распределения в беспорядочных материалах. Эти результаты очень относятся ко многим заявлениям, особенно в области тепловой изоляции. Например, они могут помочь улучшить тепловое исполнение изоляции оптовых порошков.
Однако они также дают ценные представления для технического применения, которое, с другой стороны, полагается на быструю и очень управляемую теплоотдачу. Дело обстоит так, например, в оптимизации промышленного спекания обрабатывает, в котором расплавлены крошечные частицы порошка.
Ключ должен точно отрегулировать температуру в точках плавления, которая возможна благодаря улучшенному разложению.