Теплопроводность пластика: Теплопроводность пластиков и пластмасс, плотность пластмассы — физические свойства полимеров – Теплопроводность пластиков и пластмасс, плотность пластмассы

Коэффициенты температурного расширения пластмасс и пластика

АБС-пластики	20	8…10
Аман	—	1…2
Аминопласты	—	2,5…5,3
Анилиноформальдегидные полимеры	—	5…6
Бакелит	-200…20	4,5
Бакелит	-70…20	6,7
Бакелит	0	7,6
Волокнит	—	3…3,5
Дифлон	—	6
Капролон	—	6,6…9,8
Капрон А, Б, В	—	12…14
Капрон стеклонаполненный	—	10…12
Кремнийорганические полимеры	—	0,5…2
Лавсан	—	2,6…2,7
Меламинформальдегидные полимеры	—	4
Металлополимер для литьевых форм	27	3
Мочевиноформальдегидные полимеры	—	2,7
Нейлон	-233…20	4,6
Нейлон	-173…20	5,2
Нейлон	-73…20	5,4
Нейлон	-7…20	4
Оргстекло (полиметилметакрилат) ПА-200	-50	5,7
Оргстекло ПА-200	0	7,7
Оргстекло ПА-200	20	8,8
Оргстекло СОЛ	20	7,1
Оргстекло СОЛ	80	12,5
Оргстекло СТ-1	20	7,7
Оргстекло СТ-1	100	11,1
Оргстекло 2-55	20	7,3
Пенопласт ПВ	30	3,9
Пенопласт ПС	20	5,2…8,4
Пенопласт ПС-1	30	5,05
Пенопласт ПС-4	30	6,2
Пенопласт ПСБ	30	5,5
Пенопласт ПСВ	—	5,5…6,8
Пенопласт полиуретановый ПУ	20	5
Пенопласт полиуретановый ПУ-101	40	6,6
Пенопласт полихлорвиниловый ПХВ-1	30	4,6
Пентон	—	7,8…8
Пентапласт (ТУ 6-05-1422-74)	—	5…8
Полиамид-6	—	8,2…9,7
Полиамид-12	—	9,6…10
Полиамид-66	—	9,9
Полиамид-68	20	6
Полиамид-68 с графитом	—	10…20
Полиамид-6ВС	—	10…12
Полиамид-68Т-40	—	4,5…4,8
Полиамид-68Т-60	20	3…3,5
Полиамид-54, Полиамид-548	—	13
Полиамид-АК7	—	10…11
Полиарилат	—	6
Полибутилентерефталат	—	13
Поливинилбутил ПВБ	—	9,2
Поливинилбутилфталат ПВБФ	—	13
Поливинилбутилэфир	-180	9
Поливинилбутилэфир	-80	13
Поливинилбутилэфир	0…20	22
Поливинилфторбутилэфир	-180	6,6
Поливинилфторбутилэфир	80	10,7
Поливинилфторбутилэфир	0…20	21,4
Поливинилгексилэфир	-60	29,5
Поливинилкарбазол	—	4
Полиэфирфталат	—	5,4
Поливинилфторид	—	5
Поливинилхлорид (винипласт) листовой	—	6,7
Поливинилхлорид ВМЛ-25	-50…-10	2,8
Поливинилхлорид ВМЛ-25	10…30	3,9
Полидиметилстирол	—	7,9
Полихлорстирол	—	7
Поликарбонат	—	6…7
Полиметилакрилат	—	8
Полиметилсилоксан ПМС	-200	6,8
Полиметилсилоксан ПМС	-100	8,5
Полиметилсилоксан ПМС	20	10
Полиметилфенилсилоксан ПМФС-1	-200	5,4
Полиметилфенилсилоксан ПМФС-1	-100	6,7
Полиметилфенилсилоксан ПМФС-1	-20	10
Полиметилфенилсилоксан ПМФС-2	-200	5,4
Полиметилфенилсилоксан ПМФС-2	-100	6,7
Полиметилфенилсилоксан ПМФС-2	-20	10
Полиоксиметилен	—	8,1
Полипропилен	0…100	11
Полистирол блочный	—	6…8
Полистирол МС	—	7…8
Полистирол МСН	—	6…9
Полистирол СА	—	7,4
Полистирол САМП	—	7,5
Полистирол СВ	—	8,5
Полистирол светотехнический	—	6…7
Полистирол СН	—	8,6…9,5
Полистирол ударопрочный СНП-2	—	8,6
Полистирол ударопрочный ПС-СУ-2	—	7
Полистирол ударопрочный УП-1Э	—	7
Полистирольный пластик	—	8…10
Полисульфон	—	5,6
Политрихлорфторэтилен (фторопласт-3)	-233…20	4
Политрихлорфторэтилен (фторопласт-3)	-173…20	4,74
Политрихлорфторэтилен (фторопласт-3)	-73…20	5,3
Политрихлорфторэтилен (фторопласт-3)	20	5,6
Политрихлорфторэтилен (фторопласт-3)	120	10
Полиуретан ПУ-1	—	13,5
Полифенолоксид	—	1,6…3,4
Полифенилсилоксан ПФС	-200	4,5
Полифенилсилоксан ПФС	-100	5,7
Полифенилсилоксан ПФС	20	7
Полихлорстирол	—	7,4
Полиэтилен ВД	0…100	22…55
Полиэтилен НД	0…100	11…50
Полиэтилен СД	—	10…55
Полиэтилен кабельный	—	20
Полиэтилен стеклонаполненный прессованный:
— 10% стекловолокна	20	7
— 20% стекловолокна	20	5,2
— 40% стекловолокна	20	3
Полиэтилентерефталат (ПЭТ)	-100	5
Полиэтилентерефталат (ПЭТ)	0	6,6
Пресс-материал ниплон	—	5
Пресс-материал фенилон	—	3,1…2,5
Пресс-материал на фенопластах	—	1…2,5
Стекловолокнит В, прессованный	25…200	1,24
Стекловолокно	20…80	0,9…1,2
Стекловолокно	80…160	0,4…0,8
Стеклолента:
— вдоль нитей	25…100	5
— поперек нитей	25…100	8,5
Стеклопластики	—	0,5…1,2
Стеклотекстолит ВФТ-С	20…100	0,8
Стеклотекстолит КАСТ-В	20…100	0,9
Текстолит листовой А-50	-173	1,25
Текстолит листовой А-50	-73	1,8
Текстолит листовой А-50	0	2,5
Фенолформальдегидные полимеры	—	2,5…6
Фторопласт-4 (плотность 2,3 кг/м3)	-233….20	7,7
Фторопласт-4 (плотность 2,3 кг/м3)	-173	3,6
Фторопласт-4 (плотность 2,3 кг/м3)	0	11,5
Фторопласт-4 (ГОСТ 10007-80)	120…200	15
Фторопласт-4 (ГОСТ 10007-80)	210…280	21
Фторопласт-4М	—	9
Фторопласт-40	—	6,2…9
Фторопласт-42	—	9,7…26
Фторопласт-40П	0	11,3
Шеллак	до 46	9
Шеллак	выше 46	4,4
Эпоксидные смолы	—	3,5…4
Эпоксидный клей	-200…20	7
Эпоксидный клей	-70…20	8
ЭПК-1	-200…20	5,16
ЭПК-1	-70…20	7,05
ЭПК-1	20	6
К-63А	-170	3,52
К-63А	-70	4,92
К-63А	20	6
Эпоксидный материал КЭП	20…150	5,6
Эпоксидный материал КЭП	150…200	5,6
Этрол нитроцеллюлозный	—	6,7
Этрол этилцеллюлозный	—	10…14

Коэффициент температуропроводности — Словарь терминов | ПластЭксперт

Понятие и общие сведения

Значение данного коэффициента характеризует теплопроводность материала, которая, в свою очередь, является физическим параметром, отражающим скорость изменения температуры тела в течение нестационарных тепловых процессов. Теплопроводность является мерой тепло-инерционных свойств любого материала.

Численное значение коэффициента температуропроводности определяется как отношение коэффициента теплопроводности материала к произведению удельной теплоёмкости этого материала, взятой при постоянном давлении, на его плотность. Коэффициент температуропроводности измеряется в системе физических единиц СИ в кв.м/секунда. Рассмотрим все три величины – температуропроводность, теплопроводность и удельную теплоёмкость.

Значение коэффициента температуропроводности находится в зависимости от химической и физической природы материала. Вещества в жидкой и особенно газовой фазе имеют невысокие значения этого показателя. Для твердых тел и в особенности металлы, коэффициент температуропроводности обладает наибольшими значениями.

Температуропроводность

Характеристика вещества под названием «температуропроводность», которая собственно и описывается коэффициентом температуропроводности, является одной из физических величин. Она характеризует скорость изменения или выравнивания температуры материала в неравновесных процессах, связанных с тепловой энергией.

Температуропроводность характеризует материал. Вместе с теплопроводностью они являются важнейшими тепловыми свойствами материалов, т.к. они отражают процессы переноса теплоты и температурные изменения в веществе.

Теплопроводность

Теплопрово́дностью называется способность материалов осуществлять трансфер тепловой энергии по направлению от нагретых областей тела к более холодным областям тела. Перемещение тепла осуществляется в процессе хаотического перемещения элементарных частиц вещества, это могут быть молекулы, атомы, ионы и т.д. Указанный тепловой процесс протекает практически в любых веществах и предметах, имеющих разницу температур в разных своих частях. Сам механизм перемещения тепловой энергии при этом находится в зависимости от агрегатного состояния, в котором находится рассматриваемое тело.

Теплопроводностью в том числе именуют количественную характеристику тела по проведению через себя тепловой энергии. Это свойство подобно электрической проводимости в электротехнике. Такая особенность материала характеризуется специальной постоянной для каждого вещества – коэффициентом теплопроводности. Такой коэффициент принимается равным количеству теплоты, которое проходит через однородный образец вещества длиной 1 метр, через единицу площади 1 кв.метр за 1 секунду при разнице температур в 1 градус Кельвина (или Цельсия). В упомянутой ранее системе СИ единицей измерения данного коэффициента теплопроводности принят Вт/(м·K).

Изначально ученые считали, что трансфер теплоты осуществляется за счет перетекания предполагаемого «вещества» под названием «теплород» от одного тела или вещества к другому. Эта гипотеза была забракована в ходе развития молекулярно-кинетической теории. Тогда процесс теплопроводности стало возможно объяснить, основываясь на механизмах воздействий элементарных частиц материи друг на друга. Атомы, молекулы и ионы в областях вещества с более высокой температурой перемещаются активнее и таким образом передают свою избыточную энергию при помощи столкновений с менее скоростными «холодными» элементарными частицам, расположенными в менее нагретых областях материала.

Удельная теплоёмкость

Удельной теплоемкостью материала называется физическая величина, которая равна количеству тепловой энергии, необходимой для передачи телу с массой 1 килограмм для повышения температуры этого тела на 1 градус К. В международной системе единиц СИ удельная теплоемкость обозначается латинской буквой С, а единицей ее измерения является «джоуль на килограмм-кельвин» или Дж/кг*градусК.

Исходя из вышесказанного значение удельной теплоёмкости материала можно интерпретировать как теплоёмкость единицы его массы. Температура самого вещества и, следовательно, окружающей среды оказывает прямое влияние на величину удельной теплоёмкости. При различной температуре показатель удельной теплоёмкости любого материала будет отличаться.  

Значение для процессов переработки пластмасс

В полимерной промышленности коэффициент температуропроводности является значимой физической величиной пластиков. Он используется в расчетах при проектировании изделий из пластмасс и при эксплуатации конструкционных деталей из полимеров.

Рис.1. Пластиковые окна – важнейшая область расчетов теплопроводности полимеров

Важны тепловые расчеты при использовании би-материальных систем, например полимер-металл. Прочностные и тепловые расчеты таких деталей – важнейшее условия их успешного производства и экстплуатации.

---

Объявления о покупке и продаже оборудования можно посмотреть на         

Доске объявлений ПластЭксперт

Обсудить достоинства марок полимеров и их свойства можно на               

Форуме о полимерах ПластЭксперт

Зарегистрировать свою компанию в Каталоге предприятий

Вернуться к списку терминов

Температура плавления и размягчения пластиков, температура эксплуатации пластмасс

Полиолефины (полиэтилен, полипропилен)
Полиэтилен высокого давления (низкой плотности) ГОСТ 16337	900-939	105-108	80-90	-70	-50…70
Полиэтилен низкого давления (высокой плотности) ГОСТ 16338	948-959	125-135	128-134	-60	-60…100
Высокопрочный полиэтилен низкого давления (ТУ 6-05-1721-75)	942-957	125-135	125-140	-140	—
Высокомолекулярный полиэтилен низкого давления (ТУ 6-05-50-76)	935	—	140	-150	—
Модифицированный полиэтилен низкого давления (ТУ 6-05-55-76)	937-943	—	120-125	—	—
Полипропилен (ТУ 6-05-11-05-73)	900-910	164-170	95-100	-15…-8	—
Блоксополимер пропилена с этиленом (ТУ 6-05-1756-76)	910	164-170	140-145	—	—
Сополимер этилена с пропиленом низкого давления (ТУ 6-05-529-76)	907-913	—	—	-140	—
Сэвилин — сополимер этилена с винилацетатом (ТУ 6-05-1636-73)	920-959	—	30-95	-75…-60*	—
Кабельный полиэтилен (ТУ 6-05-475-73)	921	—	105-120	-60	—
Композиция самозатухающая на основе полиэтилена (ТУ 6-05-1445-72)	1000	—	80	-50	—
Композиции полиэтилена низкой плотности с наполнителями (ТУ 6-05-1409-74)	940-1100	—	80-92	-60…-30	—
Композиции на основе поли-4-метил-1-пентена (темплена) (ТУ 6-05-589-77)	830-834	190-210	150-180	-60*	—
Термостойкие окрашенные композиции на основе темплена (ТУ 6-05-637-77)	—	200-210	170-180	-60*	—
Композиция темплена с повышенной диэлектрической проницаемостью (ТУ 6-05-583-75)	1800-2000	—	220	-40*	—
Полипропиленовая пленка (ТУ 6-05-360-72, ТУ 6-05-469-77, ТУ 38-10524-73)	890-910	—	—	—	-50…120
Полистирол и пластмассы на его основе
Полистиролы общего назначения	1050-1100	—	82-95	-40*	до 65
Полистирол ударопрочный (ОСТ 6-05-406-75)	1060	—	85-95	-40	—
Полистирол вспенивающийся (ОСТ 6-05-202-73)	20-30	—	—	-65…-60*	до 70
АБС-пластики (ТУ 6-05-1587-74)	1030-1050	—	95-117	-60…-40	—
АБС-пластик СНП (ГОСТ 13077)	1140	—	103	—	-40…70
Полистирол оптический и светотехнический (ТУ 6-05-1728-75)	1050-1080	—	82-100	—	-40…65
Сополимеры стирола САН (ТУ 6-05-1580-75)	1000-1040	—	96-108	-60	до 75
Сополимер стирола САМ-Э	1050-1170	—	—	-60	до 90
Сополимеры стирола МС и МСН (ГОСТ 12271)	1120-1140	—	86-88	—	-40…70
Сополимер стирола ударопрочный МСП (ТУ 6-05-626-76)	1100	—	95-105	—	—
Ударопрочные полистирольные пластики СНК и УПМ (ТУ 6-05-041-528-74)	1050-1080	—	70-80	—	до 70
Пресс-материал 390 (ТУ 84-89-75) 46 и 46а (ТУ 84-142-70)	1100-1300	—	—	—	-60…60
Материал АТ-1 (МРТУ 6-05-1197-69) и АТ-2	1150-1300	—	100-102	—	-40…70
Композиция стилон (ТУ 6-05-478-73)	1100	—	125-130	—	—
Пленка полистирольная (ГОСТ 12998)	1050	—	95-100	—	-50…70
Высокочастотный диэлектрик стиролинк	1200	—	—	—	-60…100
Фольгированный материал СА-3,8Ф (ТУ 16-503-108-72)	1800	—	120	—	-60…90
Листовой самозатухающий материал АБС-090ЗС (ТУ 6-05-572-75)	—	—	80	-60*	—
Пенопласт полистирольный ПС-1 (ТУ 6-05-1178-75)	70-600	—	—	—	-60…65
Пенопласт полистирольный ПС-4 (ТУ 6-05-1178-75)	40-65	—	—	—	-65…70
Фторопласты
Фторопласт-3 (ГОСТ 13744)	2090-2160	210-215	—	—	-195…130
Фторопласт-4 (ПТФЭ или тефлон ГОСТ 10007)	2190-2200	327	100-110	—	-269…260
Фторопласт-4Д (ГОСТ 14906)	2210	327	—	—	-269…260
Фторопласт-4ДПТ (ТУ 6-05-372-77)	2200-2230	—	—	—	-269…260
Фторопласт-4МБ (ОСТ 6-05-400-74)	2140-2170	270-290	100-120	—	-190…205
Фторопласт-4НА (ТУ 6-05-373-77)	2000-2100	210-230	90-120	—	-200…200
Фторопласт-23 (ТУ 6-05-1706-74)	1740	130	—	—	-60…200
Фторопласт-26 (ТУ 6-05-1706-74)	1790	—	—	—	-60…250
Фторопласт-30П, 30А (ТУ 6-05-1706-74)	1670	215-235	—	—	-198…170
Фторопласт-32Л (ТУ 6-05-1620-73)	1920-1950	105	—	—	-60…200
Фторопласт-40 (ОСТ 6-05-402-74)	1650-1700	260-275	140-143	—	-100…200
Фторопласт-40Д и 40ДП (ТУ 6-05-1706-74)	1650-1700	265	—	—	-100…200
Фторопласт-40Б (ТУ 6-05-501-74)	1650-1700	260-265	—	—	-60…200
Фторопласт-40ШБ (ТУ 6-05-383-72)	1650	—	140	—	-60…200
Фторопласт-2 (ТУ 6-05-646-77)	1700-1800	170-180	140-160	—	-60…150
Фторопласт-2М (ТУ 6-05-1781-76)	1750-1800	155-165	120-145	—	-60…145
Фторопласт-45 (ТУ 6-05-1442-71)	1910-2000	150-160	97-105	—	-60…120
Фторопласт-1 (ТУ 6-05-559-74)	1380-1400	196-204	120	—	-80…200
Фторопласт-10Б и 100Б	2100	—	—	—	-100…150
Фторопласт-400	1700	—	—	—	-60…150
Композиция Ф40С15 (ТУ 6-05-606-75)	—	265-275	—	—	—
Композиция Ф4К20 (ТУ 6-05-1412-76)	2100-2120	—	—	—	-60…250
Композиция Ф4С15 (ТУ 6-05-1412-76)	2170-2180	—	—	—	-60…250
Композиция Ф4К15М5 (ТУ 6-05-1412-76) и Ф4С15М5	2190	—	—	—	-60…250
Композиция Ф4М15	2250	—	—	—	-60…260
Композиция Ф4Г21М7	2100-2300	—	—	—	-100…250
Антифрикционный материал Ф40Г40	1700-1800	—	—	—	-60…200
Антифрикционный материал Ф40С15М1,5	1800	—	—	—	-100…210
Антифрикционный графитофторопластовый материал 7В-2А	1900-200	—	—	—	до 250
Антифрикционный графитофторопластовый материал АФГМ	2100-2300	—	—	—	до 180
Антифрикционный графитофторопластовый материал АФГ-80ВС и 80ФГ	2050-2100	—	—	—	до 200
Антифрикционный графитофторопластовый материал ГФ-5М	2100-2200	—	—	—	до 180
Пленка из фторопласта-10 (ТУ 6-05-538-77)	2100	—	—	—	-100…100
Пленка фторопластовая Ф-4	2200-2300	—	—	—	-60…200
Пленка фторопластовая Ф-4ЭО, Ф-4ИО, Ф-4ИН и Ф-4ЭН	2100-2200	—	—	—	-60…250
Поливинилхлорид (ПВХ) и пластмассы на его основе
Винипласт листовой (ГОСТ 9639)	1380	—	70-85	-75	—
Изоляционные пластикаты И40-13, И50-13, И60-12, ИТ-105 (ГОСТ 5960)	1180-1340	—	170-190	-60…-40	—
Винипроз и эстепроз (ТУ 6-05-1222-75)	1350-1400	—	—	—	-35…60
Пенопласт ПВХ-1, ПВХ-2	70-300	—	—	—	-60…60
Пенопласт ПВХ-1, ПВХ-2	50-400	—	—	—	-70…70
Пенопласт ПВХ-Э	100-270	—	—	—	-10…40
Пеноэласт	80-300	—	—	—	-20…70
Винипор С, Д, М	90-180	—	—	—	-10…55
Вибропоглощающий материал ВМЛ-25 (ТУ 6-05-980-75)	1500-1600	—	—	—	-10…50
Пленка винипластовая (ГОСТ 16389, ГОСТ 15976)	1370-1450	—	—	—	-50…60
Поливинилацетат	1190	—	44-50	-5*	—
Поливинилформаль (ГОСТ 10758)	1240	—	115-120	—	—
Поливинилбутираль (ГОСТ 9439)	1100	—	60-75	—	—
Поливинилэтилаль (ТУ 6-05-564-74)	1350	—	118-120	—	—
Поливинилформальэтилаль (ГОСТ 10400)	1200	—	120	—	—
Поливинилбутиральфурфураль (ТУ 6-05-1102-74)	1055	—	70-85	—	—
Поливинилкеталь	1180	—	105-115	—	—
Пленка ПВС-Э, ПВС	1200-1300	—	—	—	-5…130
Поливинилбутиральные пленки А-17, Б-Н, Б-10, Б-17, Б-17-О (ГОСТ 9438)	1050-1100	—	—	—	-60…150
Полиакрилаты
Полиметилметакрилат литьевой ЛПТ (ТУ 6-05-952-74)	1180-1200	—	120-125	-50*	-60…60
Дакрил-2М ( ТУ 6-01-707-72)	1190	—	110	—	—
Компаунд МБК-1 (ТУ 6-05-1602-71)	1600	—	—	—	-60…105
Герметики ДН-1 и Анатерм-1, 2, 4, 5, 6, 7	1050-1200	—	—	—	до 150
Герметик Унигерм	1050-1200	—	—	—	-185…200
Стекло органическое СОЛ (ГОСТ 15809)	1180	—	90	—	-60…60
Оргстекло СТ-1 (ГОСТ 15809)	1180	—	110	—	-60…80
Оргстекло 2-55 (ГОСТ 15809)	1190	—	133	—	-60…100
Стекло органическое ТОСП (ГОСТ 17622)	1180	—	90	—	—
Оргстекло ТОСН (ГОСТ 17622)	1180	—	105-110	—	—
Оргстекло ТОСС (ГОСТ 17622)	1180	—	125-130	—	—
Полиарилаты
Полиарилаты Д-3, Д-4, Д-3Э ( ТУ 6-05-211-834-72)	1150-1190	260-285	210	-100*	до 180
Полиарилат Д-4С (ТУ 6-05-818-72)	1210	255-280	210	-100*	до 180
Полиарилат Ф1	1110-1260	300-310	268	-100*	до 200
Полиарилат Ф2	1100-1170	320-340	280	-100*	до 250
Антифрикционный пластик Аман-1	3600	—	—	—	до 220
Антифрикционный пластик Аман-2	3700	—	—	—	до 180
Антифрикционный пластик Аман-7	2500	—	—	—	до 120
Антифрикционный пластик Аман-10	2500	—	—	—	до 200
Антифрикционный пластик Аман-12	3000	—	—	—	до 300
Антифрикционный пластик Аман-22	3700	—	—	—	до 250
Антифрикционный пластик Аман-24	3200	—	—	—	до 250
Полиарилатная пленка Д-4П (ТУ 6-05-823-72)	—	—	—	—	-60…180
Полиарилатная пленка ДФ-55П и Ф-2П (ТУ 6-05-823-72)	—	—	—	—	-60…250
Полиарилатная пленка Д-3Э (ТУ 6-05-834-72)	—	—	—	—	-60…155
Фенопласты
Фенопласт О6-010-02 (ГОСТ 5689) и К-18-2 (ТУ 6-05-480-72)	1400	—	—	—	-60…60
Фенопласт О7-010-02 (ГОСТ 5689)	1450	—	—	—	-50…110
Фенопласты СП1-342-02, СП2-342-02 (ГОСТ 5689)	1400	—	—	—	-60…60
Фенопласты Э1-340-02, Э2-330-02 (ГОСТ 5689)	1400	—	—	—	-60…100
Фенопласт Э3-340-65, Э3-340-61 (ГОСТ 5689)	1950	—	—	—	-60…115
Фенопласт Э6-014-30 (ГОСТ 5689)	1850	—	—	—	-60…220
Фенопласт В-4-70 (ГОСТ 5.1958)	2000	—	—	—	-60…150
Фенопласт влагохимстойкий ВХ-090-34 (ГОСТ 5689)	1600	—	—	—	-40…110
Фенопласт влагохимстойкий ВХ4-080-34 (ГОСТ 5689)	1750	—	—	—	-60…200
Фенопласты ударопрочные У1-301-07, У2-301-07, У3-301-07 (ГОСТ 5689)	1450	—	—	—	-40…110
Фенопласты ударопрочные У5-301-41, У6-301-41	1950	—	—	—	-40…130
Фенопласты жаростойкие Ж1-010-40, Ж2-040-60, Ж3-010-62, Ж4-010-62	1750-1900	—	—	—	-40…120
Фенопласт жаростойкий Ж2-010-60 (ГОСТ 5689)	1750	—	—	—	-40…130
Антифрикционный пластик АФ-3Т ( ТУ 26-01-55-1-73)	1760-1800	—	—	—	-70…250
Пресс-материал АТМ-1 (антегмит)	1800-1850	—	—	—	до 115**
Пресс-материал АТМ-1К (антегмит)	1800-1850	—	—	—	до 300**
Изодин (ТУ 16-503-013-74)	1350-1450	—	—	—	до 120**
Пластик ПГТ (ТУ 16-503-023-75)	1300-1450	—	—	—	-60…105
Текстолит конструкционный ПТК, ПТ, ПТМ-1 (ГОСТ 5-72)	1300-1400	—	—	—	до 130**
Текстолит электротехнический листовой А, Б, Г, ВЧ (ГОСТ 2910)	1300-1450	—	—	—	-65…105
Текстолит электротехнический листовой ЛЧ (ГОСТ 2910)	1250-1350	—	—	—	-65…120
Текстолит электротехнический листовой влагостойкий ЛТ (ТУ 16-503.149-75)	1200-1350	—	—	—	-65…65
Пенофенопласт ФФ (МРТУ 6-05-1302-70)	190-230	—	—	—	-50…150
Пенофенопласт ФК-20 (МРТУ 6-05-1302-70)	190-230	—	—	—	-60…120
Звуконепроницаемая теплоизоляция ФС-7-2 (ТУ 6-05-958-73)	70-100	—	—	—	-55…100
Пенофенопласт ФК-20-А-20 (ТУ 6-05-1303-70)	140-200	—	—	—	до 250
Пенопласт Резопен (ТУ В-302-71), Виларес-1, Виларес-5	30-80	—	—	—	-150…150
Пенопласт ФРП-2М (ТУ 6-05-304-74)	100	—	—	—	-180…200
Пенопласт ФЛ-1, ФЛ-2	40-60	—	—	—	-60…120
Карбамидные пресс-материалы (композиты и аминопласты)
Аминопласты А1 и А2 (ГОСТ 9359)	1400-1500	—	—	—	-60…60
Аминопласт В1 (ГОСТ 9359)	1600-1800	—	—	—	-60…120
Аминопласт В5 (ГОСТ 9359)	1600-1850	—	—	—	-60…60
Пресс-материал П-1-1	1480	—	—	—	-60…100
Пенопласты мочевиноформальдегидные МФП-1 и МФП-2 (ТУ 6-05-206-73)	10-30	—	—	—	-60…100
Пресс-материалы на основе кремнийорганических смол
Пресс-материалы КФ-9 и КФ-10 (ТУ 6-05-1471-71)	1500-1650	—	—	—	-60…250
Пресс-материалы КЭП-1 и КЭП-2	1500-1800	—	—	—	-60…200
Антифрикционный пластик АМС-1 (ТУ 48-20-45-74)	1740-1760	—	—	—	-60…210
Антифрикционный пластик АМС-3 (ТУ 48-20-45-74)	1780-1800	—	—	—	-200…210
Органосиликатный материал Группа А марка 1 и 4	—	—	—	—	-60…500
Органосиликатный материал Группа Т марка 11	—	—	—	—	-60…700
Пенопласт К-40	200-400	—	—	—	до 250
Полиэфиры
Полиэтилентерефталат (ПЭТ, лавсан, майлар) (ТУ 6-05-830-76)	1320	—	160-180	—	—
Лавсан ЛС-1	1530	—	190	—	—
Пленка полиэтилентерефталатная (ПЭТФ) аморфная (ТУ 6-05-1454-71)	1330-1340	260-264	—	—	до 60
Пленка ПЭТФ общего назначения (ТУ 6-05-1065-76)	1380	260	—	—	-60…155
Пленка ПЭТФ электроизоляционная (ТУ 6-05-1794-76)	1380	260-264	—	—	-150…156
Пленка ПЭТФ конденсаторная (ТУ 6-05-1099-76)	1380-1400	250	—	-60*	-60…125
Пленка ПЭТФ для металлизации (ТУ 6-05-1108-76)	1380	260-264	—	—	—
Эпоксидные смолы и компаунды
Заливочный компаунд ЭЗК-1 и ЭЗК-4	1800-1850	—	—	—	-60…120
Эпоксидный заливочный компаунд ЭЗК-6	1220	—	—	—	-60…80
Заливочный компаунд ЭЗК-5	1520	—	—	—	-50…70
Заливочный компаунд ЭЗК-11	1100	—	—	—	-60…120
Заливочный компаунд ЭЗК-12	1500	—	—	—	-60…100
Заливочный компаунд ЭЗК-7	1600	—	—	—	-60…80
Заливочный компаунд ЭЗК-8	1450	—	—	—	-60…70
Компаунд ЭК-20	1160-1200	—	—	—	-60…150
Пропиточный компаунд ЭПК-1 и ЭПК-4	1230	—	—	—	-60…120
Компаунд УП-5-186 (ТУ 6-05-87-74)	—	—	190-210	—	-60…100
Компаунд УП-5-187 (ТУ 6-05-87-74)	—	—	200-230	—	-60…100
Пастообразный компаунд УП-5-190 (ТУ 6-05-95-75)	2700-2900	—	—	—	-50…180
Компаунд ЭНТ-2	2200	—	250-300	—	—
Компаунд ЭНКП-2	1800	—	150-180	—	—
Компаунд ЭНГ-30	1290	—	125-135	—	—
Компаунд ЭНМ-25	1320	—	125-135	—	—
Пресс-материал УП-264С (ТУ 6-05-22-73)	1650	—	155-165	—	-60…150
Пресс-материал УП-264П (ТУ 6-05-22-73)	1900-2200	—	160-165	—	-60…150
Пресс-материал УП-284С (ТУ 6-05-70-73)	1670-1710	—	180-200	—	-60…180
Пресс-материал УП-2198 (ТУ 6-05-94-75)	—	—	—	—	-60…105
Пресс-материал УП-2197	1700-1900	—	—	—	-60…230
Премиксы ЭФП-60, ЭФП-61, ЭФП-62	1700-1800	—	—	—	-60…155
Премиксы ЭФП-64, ЭФП-65	1800-2300	—	—	—	-60…155
Пенопласт ПЭ-2 (ТУ В-172-70)	90-450	—	—	—	-60…140
Пенопласт ПЭ-5 (ТУ 6-05-215-71)	100-300	—	—	—	-60…120
Пенопласт ПЭ-6 (ТУ 6-05-215-71)	20-50	—	—	—	-60…100
Пенопласт ПЭ-7 (ТУ 6-05-289-73)	23-60	—	—	—	-60…100
Пенопласт ПЭ-8 (ТУ В-171-70)	150-500	—	—	—	-60…120
Пенопласт ПЭ-9 (ТУ В-173-70)	100-500	—	—	—	-60…90
Полиамиды
Полиамид-6 (капролон) ОСТ 6-06-С9-76	1130	215	190-200	—	—
Смола капроновая литьевая (ТУ 6-06-390-70)	1130	215	—	—	—
Полиамид 610 литьевой (ГОСТ 10589)	1090-1110	215-221	200-220	—	-60…100
Полиамид П-66 литьевой (анид) (ОСТ 6-06-369-74)	1140	252-260	210-220	—	—
Полиамид литьевой П-12Л (ТУ 6-05-1309-72)	1020	178-181	140	-55…-50	—
Полиамид П-12Б (ТУ 6-05-145-72)	1020	170	140	-50	—
Полиамид экструзионный П-12Э (ТУ 6-05-147-72)	1020	178-182	140	-60	—
Капролон В (ТУ 6-05-983-73)	1150-1160	220-225	190-220	—	-60…60
Капролит РМ	1200	—	220	—	—
Литьевой сополимер полиамида АК-93/7 (ГОСТ 19459)	1140	238-243	220-230	—	—
Литьевой сополимер полиамида АК-85/15 (ГОСТ 19459)	1130	224-230	210-220	—	—
Литьевой сополимер полиамида АК-80/20 (ГОСТ 19459)	1130	212-218	200-210	—	—
Смола полиамидная П-54 и П-54/10 (ТУ 6-05-1032-73)	1120	160-165	115-135	-40*	—
Смола полиамидная П-548 (ТУ 6-05-1032-73)	1120	150	85	-50*	—
Материал АТМ-2 (ТУ 6-05-502-74)	1390	218-220	—	—	-50…60
Антифрикционный материал ЛАМ-1 (ТУ 26-404-74)	—	235	—	—	-60…165
Полиуретаны
Пенополиуретан ППУ-ЭМ-1 (ТУ 6-05-1473-76)	30-50	—	—	—	-50…100
Пенополиуретан ППУ-202-1 (ТУ 6-05-234-72)	55-85	—	—	—	до 100
Пенополиуретан ППУ-ЭФ-1, ППУ-ЭФ-2, ППУ-ЭФ-3	19-38	—	—	—	-40…100
Пенополиуретан ППУ-305А (ТУ 6-05-121-74)	35-500	—	120	—	—
Пенополиуретан ППУ-307 (ТУ 6-05-251-72)	35-220	—	130-150	—	—
Пенополиуретан ППУ-311 (ТУ 6-05-221-72)	30-60	—	150	—	—
Пенополиуретан ППУ-313-2, ППУ-312-3	35-45	—	120-150	—	—
Пенополиуретан ППУ-314 (ТУ 6-05-279-73)	20-300	—	80-100	—	—
Пенополиуретан ППУ-403 (ТУ 6-05-252-72)	75-200	—	120	—	—
Пенополиуретан ППУ-202-1 (ТУ 6-05-234-72)	200-250	—	—	—	-60…100
Пенополиуретан ППУ-202-2 (ТУ 6-05-229-72)	130-250	—	—	—	-60…100
Пенополиуретан ППУ-3Н, ППУ-9Н	50-80	—	70-75	—	—
Пенополиуретан ППУ-304Н	30-200	—	120	—	—
Пенополиуретан ППУ-308Н	40-200	—	150	—	—
Этролы
Этролы ацетилцеллюлозные АЦЭ-43А, АЦЭ-55А (ТУ 6-05-1528-72)	1270-1340	—	65-85	—	—
Этрол ацетилцеллюлозный АЦЭ-47ТВ (ТУ 6-05-268-73)	1270-1340	—	65-85	—	—
Этрол ацетилцеллюлозный АЦЭ-55АМ (ТУ 6-05-1528-72)	1270-1340	—	70	—	—
Этролы АЦЭ-55У, АЦЭ-50У, АЦЭ-50-20У, АЦЭ-50-5У (ТУ 6-05-268-73)	1270-1340	—	90	—	—
Этрол ацетобутиратцеллюлозный АБЦЭ-15АТ (ТУ 6-05-255-72)	1160-1250	—	85	—	—
Этрол ацетобутиратцеллюлозный АБЦЭ-7,5-5, АБЦЭ-10, АБЦЭ-15ДСМ-В	1160-1250	—	80	—	—
Этрол ацетобутиратцеллюлозный АБЦЭ-15	1160-1250	—	75-80	—	—
Пленка электроизоляционная триацетатная (ТУ 6-17-499-73)	1260	—	—	—	-60…100
Стеклопластики
Стеклопластик АГ-4С-6 (ТУ 84-359-73)	1900-2000	—	—	—	-60…200
Стеклопластик АГ-4В-10 (ТУ 84-438-74)	1700-1900	—	—	—	-60…130
Термопласт стеклонаполненный САН-С (ТУ 6-05-369-76)	1280-1320	—	115-120	—	-40…120
Полиамид П-6 стеклонаполненный ПА6ВС, ПА6ВС-У (ТУ 6-05-953-74)	1350	212-216	—	—	—
Смола капроновая стеклонаполненная КС-30а	1360	214-221	—	—	—
Полиамид стеклонаполненный КПС-30 и КВС-30 (ГОСТ 17648)	1350-1380	214-221	—	—	—
Дифлон СТН (ТУ 6-05-937-74)	1400	—	170-172	-100*	—
Стеклопластик ДАФ-С-2	2000-2150	—	—	—	-60…180
Стеклопластик ДАИФ-С1 и ДАИФ-С2	2200	—	—	—	-60…250
Стеклотекстолит листовой СТЭФ-НТ (ТУ 16-503.146-75)	1600-1900	—	—	—	-60…55
Стеклотекстолит листовой СТ-НТ (ТУ 16-503.147-75)	1600-1850	—	—	—	-65…130
Диэлектрик фольгированный ФДГ-1 и ФДГ-2	—	—	—	—	-60…150
Фольгированные травящиеся диэлектрики ФДМТ (ТУ 16-503.113-72)	3000-4500	—	—	—	-60…100
Фольгированный диэлектрик ФДМ-1	2800-3400	—	—	—	-60…100
Фольгированный диэлектрик ФДМ-2	3500-4000	—	—	—	-60…100
Фольгированные диэлектрики ФДМЭ-1 и ФДМЭ-1-ОС	2800-5100	—	—	—	-60…105
Пластики на основе формальдегида и диоксолана
Сополимеры формальдегида с диоксоланом СФД (ТУ 6-05-1543-72)	1390-1410	160-165	150-155	—	-60…120
Пентапласт
Пентапласт (ТУ 6-05-1422-74)	1400	180	155-165	—	до 120
Пентапласт кабельный И3 (ТУ 6-05-1693-74)	1320-1330	170-172	123-127	—	-25…125
Пентапласт модифицированный	1320	176	125	-20	—
Пентапласт футеровочный (ТУ 6-05-5-74)	1350-1400	—	155-165	—	—
Пленка пентапластовая (ТУ 6-05-453-73)	1400	—	—	—	-50…130
Поликарбонаты
Поликарбонат дифлон (ТУ 6-05-1668-74)	1200	—	150-160	—	-100…135
Поликарбонат модифицированный ДАК-8 и ДАК-12-3BN (ОСТ 6-05-5018-73)	1200	—	156-160	—	—
Дифсан (ТУ 6-05-852-72)	1320	—	155-160	—	-100…120
Поликарбонатная пленка ПКО (ТУ 6-05-865-73)	1210	—	—	—	-60…150
Полиимиды
Полиимид ПМ-67	1390-1460	—	280	—	до 250
Полиимид ПМ-69	1380-1470	—	280	—	до 250
Пленки ПМФ-351 и ПМФ-352 (ТУ 6-05-1754-76)	1390-1420	—	—	—	-60…200
Полисульфон
Полисульфон	1250	—	180	—	—
Пенопласты изолан
Пенопласт изолан-1	35-400	—	200-250	—	-60…200
Пенопласт изолан-2	30-50	—	170	—	-50…180
Пресс-материал фенилон П и С1 (ТУ 6-05-101-71)	1350	—	260-270	—	—
Пресс-материал фенилон С2 (ТУ 6-05-226-72)	1350	—	300	—	—
Арилокс
Арилокс-2101 (ТУ 6-05-416-76), 2102 (ТУ 6-05-415-76)	—	—	180	—	—
Арилокс-2103 (ТУ 6-05-417-76), 2104 (ТУ 6-05-421-76), 2105 (ТУ 6-05-423-77)	—	—	130	—	—
Арилокс-1Н (ТУ 6-05-402-75)	—	—	—	—	-60…150
Фольгированный арилокс-1Н (ТУ 6-05-404-74)	—	—	—	—	-60…150
Диэлектрик фольгированный флан (ТУ 16-503.148-75)	1200-2600	—	190-200	—	—
Ниплон
Термостойкий пластик ниплон-1 (ТУ 6-05-998-75)	1340	—	330-340	—	до 300
Термостойкий пластик ниплон-2 (ТУ 6-05-1001-75)	1300	—	—	—	до 300
Стеклопластик ниплон-1 и ниплон-2	1800	—	—	—	до 300
Углепластик ниплон-1 и ниплон-2	1300	—	—	—	до 300

Химики сделали изотропный теплопроводящий пластик

Модель теплопроводящего полимерного материала. Фиолетовым цветом обозначены упорядоченные области, образованные за счет пи-стэкинга ароматических элементов

MIT / Chelsea Turner

Американские химики синтезировали полимерный материал, который способен эффективно проводить тепло во всех направлениях примерно на порядок лучше традиционных полимерных материалов. Добиться этого эффекта удалось за счет одновременного усиления как внтуримолекулярных, так и межмолекулярных взаимодействий, пишут ученые в Science Advances.

Подавляющее большинство полимерных пластмасс не проводят ни электричество, ни тепло. Однако те полимерные материалы, которые все-таки способны проводить ток, уже активно используются при разработке гибких дисплеев и элементов носимых электронных устройств. Если возможность проводить электрический ток в полимерах, как правило, появляется за счет наличия в структуре молекулы системы сопряженных двойных связей, то проблему низкой теплопроводности решить немного сложнее. Из-за разупорядоченной структуры и слабых межмолекулярных взаимодействий в полимерных материалах коэффициент теплопроводности в них обычно не превосходит 0,2 ватта на метр на градус. В отдельных случаях, в том числе в электропроводящих молекулах, за счет усиления внутримолекулярного взаимодействия ученым удавалось добиться значительного увеличения теплопроводности (в отдельных случаях — даже до 300 раз), но этот эффект ограничивался лишь единственным направлением и очень небольшой длиной.

Группа американских материаловедов под руководством Гана Чэня (Gang Chen) из Массачусетского технологического института синтезировала новый полимерный материал, который обладает повышенной теплопроводностью за счет увеличения силы не только внутримолекулярного взаимодействия, как в предыдущих работах, но и между отдельными полимерными молекулами. Основу материала составил поли(3-гексилтиофен), в котором сопряженные двойные связи обеспечивают внутримолекулярные связи, а взаимодействия между π-орбиталями ароматических элементов разных молекул приводит к образованию между ними нековалентных связей, в результате чего плоские ароматические пятичленные кольца складываются в стопки, образуя внутри материала небольшие упорядоченные области.

Синтез тонких полимерных пленок нанометровой толщины ученые проводили с использованием окислительного химического осаждения из газовой фазы, в результате которого сначала получалась молекула с плоской хиноидной структурой, в которой ароматические элементы связаны двойной связью, а после промывания метанолом — чистый полимерный материал без неорганических ионов, в которых между тиофеновыми элементами уже нет двойной связи. Этот процесс уменьшает шероховатость пленок, увеличивает подвижность отдельных элементов внутри структуры (сохраняя при этом упорядоченные зоны) и повышает теплопроводность молекулы.

Схема синтеза и молекулярная структура двух модификаций теплопроводящего полимерного материала

Y. Xu et al./ Science Advances, 2018

Синтезированный полимер действительно оказался теплопроводящими, при этом за счет правильного подбора температуры полимеризации ученым удалось добиться получения полимерного материала с коэффициентом теплопроводности 2,2 ватта на метр на градус при комнатной температуре, что примерно на порядок выше обычных для пластмасс показателей. Авторы работы отмечают, что к повышению теплопроводности приводит не механическая обработка или микроструктурирование уже полученного материала (как это делается обычно), а управление системой сопряженных двойных связей и образованием упорядоченных межмолекулярных структур в процессе синтеза.

Теплопроводность полимера, полученного при различных температурах

Y. Xu et al./ Science Advances, 2018

С учетом того, что многие подобные полимеры обладают довольно высоким коэффициентом электропроводности (например, промежуточный полимер с хиноидной структурой имел электропроводность более 4 сименсов на сантиметр), ученые считают, что в будущем именно подобные полимерные материалы, способные одновременно проводить и электрический ток, и тепло, станут основой для гибких полимерных электронных и оптоэлектронных устройств с более эффективным управлением тепловым режимом.

Эффективным способом ускорить процесс отвода тепла при использовании непроводящих полимерных материалов может быть не только подбор правильного химического состава соединения, но и придание ему необходимой микростурктуры. Так, американские исследователи получили полусинтетическую ткань на основе полиэтилена, которая за счет системы нано- и микрометровых пор способна рассеивать тепло человеческого тела лучше, чем другие натуральные и синтетические материалы и может оказывать охлаждающий эффект.

Александр Дубов

Техническая пробка: теплопроводность и некоторые особенности

Техническая пробка представляет собой агломераты гранулированной коры пробкового дерева с добавлением различных связующих веществ, как натуральных, так и синтетических. Изделия из технической пробки, поступающие в продажу в виде панелей (листов) или в рулонном виде, состоят из спрессованной, хорошо прогретой и предварительно раздробленной коры.

Теплопроводность таких изделий существенно зависит от плотности пробки и типа связующего, использованного при их изготовлении и находится в пределах от 0,042 до 0,13 Вт/(м·град).

Пробковые панели из гранулированной натуральной пробки, не содержащие искусственных связующих, имеют теплопроводность на уровне 0,04 Вт/(м·град).

Теплопроводность композиционной («клеевой») пробки почти в 2 раза выше, чем натуральной, поскольку она есть сумма коэффициентов теплопроводности самой пробки и клеевой основы (смолы или другого связующего).

Еще недавно считалось, что техническую пробку можно использовать лишь для внутренней декоративной отделки, но и в строительстве этому натуральному материалу с низкой плотностью также нашлось свое особое применение. Специалисты в области строительства считают, что пробка является отличным и очень эффективным теплоизоляционным материалом, который находится на более высоком уровне по своим свойствам, чем, к примеру, минеральные традиционные утеплители.

Измельченную пробку в виде многочисленных мельчайших гранул применяют в качестве натуральной насыпной теплоизоляции при утеплении строительных конструкций. Теплопроводность такой пробковой теплоизоляции составляет около 0,034 Вт/(м·град).

Теплопроводность пробки различных типов при комнатной температуре

Тип пробки	Плотность пробки, кг/м3	Теплопроводность пробки, Вт/(м·град)
Пробка измельченная (частицы менее 3 мм)	37	0,034
Пробка гранулированная	45	0,038
Пробка агломерированная (пластины, листы)	80…190	0,042
Пробковые сегменты	180…260	0,047…0,17
Пробка минеральная на битумной основе	270…350	0,073
Пробка композиционная (пробковое ковровое покрытие)	540…600	0,078…0,13

Пробка является ценным материалом для строительных и отделочных работ по нескольким причинам, самой весомой из которых считается ее низкая плотность и уровень водопоглощения, а также не подверженность деформированию. Кроме того, техническая пробка не подвергается воздействию бактерий и грибка. Хотелось бы отметить, что такой легкий строительно-отделочный материал совершенно не изменяет свои свойства с течением времени и это тоже можно причислить к несомненным плюсам.

Кроме того, немаловажным плюсом пробкового покрытия является полная пожаробезопасность, а это значит, что даже при воздействии пламени пробка не сгорит, а будет только медленно тлеть, при этом в воздух не будут выделяться токсичные вещества, как это часто происходит с другими не натуральными материалами.

Еще одной положительной особенностью использования технической пробки является отсутствие реакции на холод и высокие температуры. Максимальная рекомендуемая температура применения пробки 90°С. Помимо этого, пробка обладает и высокой стойкостью к резким температурным перепадам.

Источники:

1. В. Блази. Справочник проектировщика. Строительная физика. М.: Техносфера, 2005 — 536 с.
2. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи.
3. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники..
4. Физические величины. Справочник. Под ред. Григорьева И. С., Мейлихова Е. З. — М.: Энергоатомиздат, 1991 — 1232 с.
5. ГОСТ Р ИСО 633-2011 Кора пробковая. Термины и определения.

Химики создали материал с рекордной анизотропией теплопроводности

Ученые синтезировали нанокомпозитное вещество, которое хорошо проводит тепло вдоль внутренних слоев, но близко по свойствам к теплоизолятору в перпендикулярном направлении. Отношение теплопроводностей в разных направлениях для данной структуры оказалось рекордным и достигает значения в 38, пишут авторы в журнале Angewandte Chemie.

Управление потоками тепла исключительно важно в самых разнообразных ситуациях, начиная от работы микроэлектроники, до поддержания комфортной температуры внутри дома. Чтобы отвести тепло используются вещества с высокой теплопроводностью, например, металлы. Для предотвращения нежелательного изменения температуры применяются теплоизоляторы — как правило, многофазные материалы, такие как пенопласт или поролон, представляющие собой заполненную воздухом мелкую пену.

Несмотря на то, что теплопроводящие свойства материалов обычно важны на сравнительно больших расстояниях, они определяются структурой веществ и их химией на микроуровне. Ученые уже обнаружили ряд экстремальных проявлений этой зависимости. В частности, одномерные полимерные нити демонстрируют удивительно высокую теплопроводность, в то время как неупорядоченные слоистые материалы, наоборот, проводят тепло очень плохо.

Химики из Германии и Греции синтезировали новое вещество, которое представляет собой одномерные полимерные цепи поливинилпирролидона, зажатые между слоями синтетического флюорогекторита (Hec) — глинистого неорганического минерала. Получившаяся структура похожа по строению на природный органико-неорганический композит — перламутр. При этом вещество прозрачно, а также оказалось электрическим изолятором.

Ключевой особенностью материала является его упорядоченность, которая позволяет создавать однородные пластины, между которыми находятся не переплетающиеся полимерные нити. Такая система подходит для детального исследования не только необычной теплопроводности, но и ее связи с механическими свойствами вещества на микроскопическом масштабе, которые измерять сложнее.

Получить столь однородный материал позволило редкое свойство Hec под названием осмотическое набухание, то есть отщепление слоев при определенных химических воздействиях. В случае Hec простое погружение вещества в деионизованную воду приводило к разделению на отдельные чешуйки минимально возможной толщины 10 ангстрем и средним диаметром в 20 микрон. Полученную взвесь смешивали с раствором полимера и высушивали, получая в результате материал из сотен сложенных в стопку слоев.

Измерения свойств вещества показало рекордное значение анизотропии теплопроводности: вдоль слоев тепло распространялось до 38 раз лучше, чем поперек них. При этом большее значение (5,7 ватт на метр на кельвин) примерно соответствует показателям термопаст, которые используют для отвода тепловой энергии от различных микроэлектронных устройств, в том числе компьютерных процессоров. Для электрических изоляторов схожего строения это также оказалось рекордом.

Ученые использовали ряд методов, таких как бриллюэновская спектроскопия, для определения механических свойств вещества и их зависимости от направления. Оказалось, что такие механические характеристики, как модули сдвига и Юнга, коррелируют с теплопроводностью на микроуровне — они оказались значительно анизотропными. Подобное также устанавливается впервые, по словам авторов работы.

Ранее ученые вывели единую теорию для описания теплопроводности кристаллов и стекол, увидели в эксперименте квантование теплопроводности в топологических материалах, а также создали изотропный теплопроводящий пластик.

Тимур Кешелава

Увеличить теплопроводность пластика, изменив его структуру

Современные пластмассы могли бы повсеместно использоваться в качестве материала для изготовления лёгких, дешёвых и энергоэффективных деталей транспортных средств, светильников и электроники — если бы могли лучше рассеивать тепло.

Новая методика изменения молекулярной структуры пластика и его теплопроводности — многообещающий шаг в нужном направлении.

Разработанный командой специалистов в области материаловедения и машиностроения из Мичиганского университета (University of Michigan) метод дёшев и может быть масштабирован. Подробности доступны в статье, опубликованной в журнале Science Advances.

В ходе экспериментов удалось придать полимеру теплопроводность стекла — это всё ещё меньше, чем аналогичное свойство металлов или керамики, но полученный материал шесть раз лучше рассеивает тепло, чем исходный полимер без обработки.

«Пластмассы часто заменяют металлы и керамику, но они такие плохие проводники тепла, что никто даже не рассматривает возможность их применения в условиях, требующих эффективного рассеивания тепла, — говорит профессор Цзиньсан Ким (Jinsang Kim). — Мы работаем над тем, чтобы изменить это, используя не испробованный ранее способ».

Предыдущие попытки увеличить теплопроводность пластмасс были основаны на добавлении металлических или керамических наполнителей. Это приносило ограниченный успех. Заметный эффект достигался при использовании большого количества наполнителя — это увеличивает стоимость материала, к тому же может нежелательным образом изменить свойства пластика.

Новая технология основана на процессе, в ходе которого изменяется структура самого материала.

Образец теплопроводящего пластика на испытательном стенде.

Пластмассы состоят из длинных и запутанных молекулярных цепочек. Тепло, проходя через пластмассу, движется по этим цепочкам, это длинный и извилистый путь. Его можно упростить и тем самым увеличить теплопроводность — для этого надо выпрямить молекулярные цепочки.

Технология предполагает растворение полимера в воде. В раствор добавляют электролит, что делает его щелочным.

Отдельные звенья молекулярной цепочки (полимера) — мономеры принимают отрицательный заряд, который заставляет их отталкиваться друг от друга. В результате клубки из молекул распутываются. Далее раствор напыляется на основу, получается пластиковая плёнка, в котором молекулярные цепочки расположены значительно более плотно, чем обычно.

Ограничение технологии — сейчас можно увеличить теплопроводность только тех полимеров, что растворимы в воде. Однако исследователи уже начали работу по подбору органических растворителей, с помощью которых можно было бы добиться результатов, аналогичных показанным.