توصل باحثون في جامعة ماساتشوستس في أمهيرست إلى طريقة مبتكرة لإنتاج  مواد بلاستيكية ذات قدرة عالية على العزل الحراري، من خلال تعطيل انتقال الطاقة الاهتزازية بين الذرات، وهو ما أدى إلى خفض التوصيل الحراري للمادة بنسبة 17%.

ويتميز هذا الابتكار بالحفاظ على كثافة المادة ومرونتها ومقاومتها للحريق، مما يجعله خيارا واعدا للاستخدام في الصناعات الجوية والفضائية، إلى جانب تطبيقات البناء الموفرة للطاقة.

تقنية جديدة لتحسين العزل الحراري

يُعد التوصيل الحراري مقياسًا لسرعة انتقال الحرارة داخل المادة، فكلما انخفضت سرعة انتقال الحرارة زادت كفاءة المادة في العزل.

وعادةً ما يعتمد تحسين العزل الحراري على إنشاء فراغات هوائية داخل المادة، إلا أن هذه الطريقة لا تناسب المواد البلاستيكية، لأنها تقلل من متانتها وتزيد من تعقيد عمليات التصنيع.

دراسة انتقال الحرارة على المستوى الذري

درس الباحثون آلية انتقال الحرارة على المستوى الذري، وتوصلوا إلى أن الحرارة تنتقل عبر انتقال الطاقة الاهتزازية من ذرة إلى أخرى.

واعتمد الفريق البحثي على تقنية تُعرف باسم الهندسة الاهتزازية، والتي تعمل على تعطيل الانتقال المنظم للطاقة بين الذرات، مما يؤدي إلى إبطاء انتشار الحرارة داخل المادة بشكل ملحوظ.

اختبار التقنية على بوليمر هجين

اختبر العلماء الطريقة الجديدة على بوليمر هجين يجمع بين البولي يوريثان ومركب رباعي هيدروكسي ديوكسي بنزوتريازول.

وأظهرت النتائج انخفاض التوصيل الحراري للمادة بنسبة 17%، إضافة إلى اكتسابها خاصية مقاومة الحريق، مع الحفاظ على كثافتها ومرونتها.

تطبيقات واعدة في الفضاء والبناء

يرى الباحثون أن هذا النوع من المواد يمكن أن يجد تطبيقات واسعة في قطاع الصناعات الجوية والفضائية، مثل تصنيع بدلات رواد الفضاء، وحماية المركبات الفضائية، فضلًا عن استخدامه في مواد البناء التي تقلل فقدان الحرارة أو البرودة، بما يسهم في تحسين كفاءة استهلاك الطاقة.

ورغم أن نسبة خفض التوصيل الحراري لا تزال محدودة نسبيًا، فإن الباحثين يؤكدون أن أهمية هذا الإنجاز تكمن في اكتشاف آلية جديدة للتحكم في التوصيل الحراري، مما قد يمهد الطريق لتطوير مواد أكثر كفاءة في المستقبل.