Ordenando la estructura de un polímero obtenemos la mejor conductividad termica

Un nuevo proceso desarrollado por especialistas norteamericanos haría posible que el polietileno, un polímero apreciado por su capacidad como aislante eléctrico, pueda ahora además transformarse en un efectivo conductor de calor, obteniendo los mismos resultados que el metal pero con un método más económico. Esto sería vital en todos aquellos mecanismos y sistemas que requieren extraer el calor fuera de un objeto, como sucede por ejemplo en muchos dispositivos utilizados en electrónica.

Históricamente, la mayoría de los polímeros, materiales compuestos de largas cadenas de moléculas similares, son aislantes muy eficaces tanto para el calor como para la electricidad. Sin embargo, un equipo del MIT ha encontrado una manera de transformar el polímero más utilizado, el polietileno, en un material que conduce el calor con la misma efectividad que la mayoría de los metales, manteniendo además su capacidad como aislante eléctrico.

Esto puede hacer que el nuevo material sea especialmente útil para aplicaciones donde es importante sacar el calor fuera de un objeto, como por ejemplo sucede en el caso de chips y microchips. Además, tendría amplia utilidad en colectores solares de agua caliente, intercambiadores de calor y dispositivos electrónicos.

La clave de la transformación fue lograr reunir a todas las moléculas del polímero en una línea ordenada, en lugar de formar una maraña caótica como lo hacen normalmente. Este cambio provoca que el polietileno combine su carácter como aislante eléctrico con la posibilidad de funcionar como conductor de calor.

La fibra de polietileno obtenida es aproximadamente 300 veces más potente en cuanto a la conducción de calor que el polietileno convencional. Esta alta conductividad térmica podría hacer que estas fibras sean realmente muy útiles para disipar el calor en muchas aplicaciones donde actualmente se emplean metales con ese fin.

Es que el proceso desarrollado con estos polímeros sería mucho más económico que el empleo de los metales para conducir el calor, en tecnologías de energía solar o diferentes aplicaciones electrónicas. En consecuencia, la combinación entre efectividad y ahorro económico sería realmente muy atractiva.

Esto puede hacer que el nuevo material sea especialmente útil para aplicaciones donde es importante sacar el calor fuera de un objeto, como por ejemplo sucede en el caso de chips y microchips. Además, tendría amplia utilidad en colectores solares de agua caliente, intercambiadores de calor y dispositivos electrónicos.

El trabajo es resumido en un artículo publicado en la revista Nature Nanotechnology. Además, una nota de prensa del Massachusetts Institute of Technology (MIT) difunde el hallazgo, también posteriormente reproducido en el medio especializado Science Daily. La investigación fue financiada por la National Science Foundation y la Office of Basic Energy Sciences del Departamento de Energía de los Estados Unidos.

Según explican los responsables del estudio, la mayoría de los intentos de crear polímeros con mejor conductividad térmica se han centrado hasta el momento en la adición de otros materiales, como por ejemplo nanotubos de carbono. Sin embargo, solamente han logrado un modesto incremento en la conductividad.

La imposibilidad de incrementar la conductividad se debe a que las interfaces empleadas entre los dos tipos de materiales tienden a aumentar la resistencia térmica. Con este nuevo método, en cambio, la conductividad térmica se ha optimizado tanto que en realidad es mejor que en la mitad de los metales puros, incluyendo el hierro y el platino, por ejemplo.

La producción de las nuevas fibras requiere un proceso que consta de dos etapas, ya que en principio el polímero es calentado y prolongado, para posteriormente calentarse de nuevo con el propósito de estirarlo aún más. La técnica ya ha demostrado efectividad, pero aún puede mejorarse mucho más.

Sin embargo, los resultados logrados hasta el momento ya representan la conductividad térmica más elevada jamás vista en cualquier otro material polímero. De esta manera, si estas fibras podrían desarrollarse en cantidad, significarían una alternativa más barata a los metales utilizados para la transferencia de calor en muchas aplicaciones.

Muchos procesos podrían beneficiarse al aprovechar la inusual combinación que logra este nuevo material, integrando su conductividad térmica con un bajo peso, estabilidad química y aislamiento eléctrico. Hasta el momento se han producido fibras individuales en un entorno de laboratorio, pero próximamente se comenzaría el desarrollo a una escala macro.

Fuente: Tendencias 21