La struttura intrinseca dei polimeri amorfi è altamente disordinata con lunghi, catene molecolari aggrovigliate. Di solito sono considerati isolanti termici a causa della loro conduttività termica ultrabassa. Un modo efficace per migliorare la conduttività termica dei polimeri amorfi è modulare la conformazione della catena per campo esterno, come la forza di stiramento e il campo elettrico.

L'elettrofilatura è un modo efficace per controllare la conformazione della catena. L'elevata tensione elettrica e le forze di stiramento agiscono sul getto durante il processo di formazione della fibra. Perciò, le catene molecolari tendono ad allinearsi lungo l'asse della fibra e ad essere meno aggrovigliate. È stato osservato che le nanofibre più sottili tendono a possedere una maggiore conduttività termica, come mostra la Figura 1 (a). Le nanofibre con un diametro maggiore di 150 nm possiedono una conduttività termica simile ai polimeri sfusi, mentre la conduttività termica delle nanofibre con diametro inferiore a 50 nm raggiunge un ordine di grandezza maggiore di quella della poliimmide bulk.

Un problema di vecchia data è come la conformazione della catena influenzi la conduttività termica. Un recente studio pubblicato su Rassegna scientifica nazionale distingue il trasporto di calore all'interno della catena e tra diverse catene. Il trasporto di calore intra-catena dovrebbe essere più efficace del trasporto di calore inter-catena poiché il legame covalente intra-catena è più forte delle interazioni di Van der Walls inter-catena. Se i portatori di calore percorrono una passeggiata aleatoria nelle catene molecolari, la diffusività termica corrisponde a diverse conformazioni di catena.

In nanofibre polimeriche ultrasottili (Figura 1 (b)), tutte le catene molecolari sono orientate lungo l'asse della fibra. Così, i portatori di calore potrebbero solo spostarsi avanti o indietro all'interno della catena molecolare lungo l'asse della fibra, portando al limite superiore della conduttività termica. Le cose sono totalmente diverse nei polimeri sfusi (Figura 1 (c)):in primo luogo, le catene molecolari sono ruotate in modo tale che i portatori di calore possano "camminare" lungo direzioni diverse dall'asse della fibra; secondo, i portatori di calore hanno la possibilità di "saltare" su un'altra catena in alcuni siti quando due catene interagiscono tra loro. In altre parole, i portatori di calore nei polimeri sfusi subiscono molti "passi" non validi per la diffusività termica lungo la direzione desiderata. Per descrivere la dipendenza dal diametro della conformazione della catena, il nuovo studio propone una funzione empirica che spiega bene i risultati sperimentali.

Sebbene la reale struttura della rete delle catene molecolari nei polimeri amorfi non sia ancora chiara, ulteriori modelli di conduttività termica devono incorporare la struttura a catena unica dei polimeri e la differenza tra il trasporto di calore intra-catena e inter-catena. Il documento conclude che è stato osservato sperimentalmente un crossover della conduzione del calore da 3-D a quasi-1-D in nanofibre polimeriche amorfe ottenute dall'elettrofilatura. La teoria del cammino casuale per i portatori di calore spiega con successo la dipendenza dal diametro della conduttività termica.