Polimer moleküllerinin ısı iletim özelliklerini anlamak, modern malzeme biliminin önemli araştırma alanlarından biri. Yeni bir çalışma, polimer zincirlerindeki moleküler kıvrımların ısı iletkenliği üzerindeki etkilerini detaylı şekilde inceliyor.
Araştırmacılar, düzenli şekilde hizalanmış polimer moleküllerinin güçlü kovalent bağları sayesinde belirli yönde olağanüstü yüksek ısı iletkenliği gösterebileceğini buldu. Ancak bu özellik, moleküler konformasyona son derece duyarlı ve polimer zincirindeki küçük kıvrımlar nedeniyle büyük değişimler gösterebiliyor.
Çalışmada, kıvrımlı polimerlerde fonon taşınımı teorik olarak incelendi ve rastgele dağılmış kıvrımlardan kaynaklanan fonon saçılması analiz edildi. Doğrusal omurgadan sınırlı sapmalar gösteren güçlü hizalanmış polimerlerde, uzun mesafelerde ısı taşınımının süper-difüzif hale geldiği ve ısı iletkenliğinin uzunlukla belirli bir orantıda arttığı gözlemlendi.
İlginç şekilde, kısa uzunluklarda ısı iletkenliği monoton olmayan bir davranış sergiliyor. Çok kısa ölçeklerde neredeyse tüm fononların balistik taşınımı nedeniyle artış gösterirken, orta uzunluklarda çoğu fononun Anderson lokalizasyonu nedeniyle azalma yaşanıyor.
Bu bulgular, gelecekte yüksek performanslı termal malzemelerin geliştirilmesinde önemli katkı sağlayabilir.