محققان دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه توکیو موفق به کشف ماده اولیه جدیدی شده اند که از نانوالیاف سلولزی تشکیل می شود و رسانایی حرارتی بالایی را از خود نشان می دهد. این خاصیت به طور معمول عکس آن چیزی است که در مواد اولیه گیاهی به چشم می خورد.
به گزارش سرویس اطلاع‌رسانی نساجی امروز، تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور جونیکایرو شیومی می گوید که مواد اولیه رسانای حرارتی همیشه تحت سلطه پلیمرهای مصنوعی قرار داشته اند و کشف جدید می تواند از نظر مسایل زیست محیطی بسیار مفید باشد وباعث سبزتر شدن موارد کاربردی شود که در آن ها به رسانایی حرارتی نیاز است.
استحکام سلولز به دلیل روی هم قرار گرفتن الیاف در مقیاس نانو می باشد. به گفته محققان در سال های اخیر در بسیاری از محصولات تجاری از نانوالیاف سلولزی(CNF) استفاده شده است. این الیاف به دلیل دوام و استحکام بالا جایگزین خوبی برای مواد اولیه پلیمری به شمار می روند.
شیومی می گوید: "معمولا استفاده از مواد اولیه گیاهی مانند سلولز یا زیست توده های چوبی در محصولات کاربردی به دلیل خصوصیات عایق مکانیکی یا حرارتی بودن این مواد است. با این حال زمانی که ما خواص حرارتی نخ تهیه شده از نانوالیاف سلولزی را کشف کردیم، متوجه نوع متفاوتی از رفتار حرارتی در این نخ ها شدیم: رسانایی حرارتی آن حدود صد بار بیشتر از زیست توده چوبی معمولی یا کاغذ سلولزی است."
به گفته محققان دلیل این که نخ تهیه شده از نانوالیاف سلولزی به این خوبی حرارت را منتقل می کند، روش تهیه آن است.
الیاف سلولزی بسیار نامنظم هستند اما با استفاده از روشی که flow-focusing نامیده می شود، این الیاف در یک جهت آرایش شده و نانوالیاف سلولزی را تشکیل می دهند.
محدودیت شدید و دسته های موازی از الیاف میله ای شکل امکان انتقال حرارت در طول دسته ها را فراهم می کند. ساختار نامنظم باعث پراکنده شدن حرارت می شد.
شیومی می گوید: "چالش اصلی ما چگونگی اندازه گیری نمونه های فیزیکی به این کوچکی با دقت بالا بود. به همین منظور از روشی به نام T-type برای اندازه گیری رسانایی حرارتی استفاده کردیم. با این روش امکان اندازه گیری رسانایی حرارتی نمونه های نخ تهیه شده از نانوالیاف سلولزی میله ای شکل که قطرشان تنها چند میکرومتر بود(یک میکرومتر معادل یک هزارم میلیمتر است) وجود داشت."
او اضافه می کند: "گام بعدی انجام تست های حرارتی دقیق بر روی نمونه های پارچه ای دو بعدی می باشد."
شیومی و تیمش امیدوارند تحقیقات آن ها و اکتشافاتشان در آینده در زمینه استفاده از نانوالیاف سلولزی به عنوان یک رسانای حرارتی بتواند جایگزینی را برای پلیمرهای آسیب رسان به محیط زیست در اختیار مهندسان قرار دهد.
در مواردی که انتقال حرارت مهم است مانند اجزای الکترونیکی یا کامپیوتری استفاده از نانوالیاف سلولزی و سایر مواد اولیه گیاهی به دلیل طبیعت زیست تجزیه پذیر آن ها می تواند تا حد زیادی پیامدهای دورریختن تجهیزات یا ضایعات الکترونیکی را کاهش دهد.