Un nanocomposito inventato alla Brown School of Engineering della Rice University promette di essere un materiale dielettrico ad alta temperatura superiore per l'elettronica flessibile, accumulatori di energia e dispositivi elettrici.

Il nanocomposito combina nanofibre polimeriche unidimensionali e nanofogli bidimensionali di nitruro di boro. Le nanofibre rinforzano il materiale autoassemblante mentre i nanofogli di "grafene bianco" forniscono una rete termicamente conduttiva che gli permette di resistere al calore che rompe i comuni dielettrici, gli isolanti polarizzati nelle batterie e altri dispositivi che separano gli elettrodi positivo e negativo.

La scoperta da parte del laboratorio dello scienziato dei materiali di riso Pulickel Ajayan è dettagliata in Advanced Functional Materials.

Ricercatore M.M. Rahman e il ricercatore post-dottorato Anand Puthirath del laboratorio Ajayan hanno condotto lo studio per affrontare la sfida posta dall'elettronica di prossima generazione:i dielettrici devono essere sottili, difficile, flessibile e in grado di resistere ad ambienti difficili.

"La ceramica è un ottimo dielettrico, ma è meccanicamente fragile, " Rahman ha detto del materiale comune. "D'altra parte, il polimero è un buon dielettrico con buone proprietà meccaniche, ma la sua tolleranza termica è molto bassa."

Il nitruro di boro è un isolante elettrico, ma disperde felicemente il calore, Egli ha detto. "Quando abbiamo combinato la nanofibra polimerica con il nitruro di boro, abbiamo un materiale meccanicamente eccezionale, e termicamente e chimicamente molto stabili, " ha detto Rahman.

Il materiale da 12 a 15 micron di spessore agisce come un efficace dissipatore di calore fino a 250 gradi Celsius (482 gradi Fahrenheit), secondo i ricercatori. I test hanno mostrato che la combinazione di nanofibre polimeriche e nitruro di boro disperdeva il calore quattro volte meglio del solo polimero.

Nella sua forma più semplice, un singolo strato di nanofibre di poliaramide si lega tramite le forze di van der Waals a una spruzzata di scaglie di nitruro di boro, 10% in peso del prodotto finale. I fiocchi sono abbastanza densi da formare una rete di dissipazione del calore che consente comunque al composito di mantenere la sua flessibilità, e persino pieghevole, pur mantenendo la sua robustezza. La stratificazione di poliaramide e nitruro di boro può rendere il materiale più spesso pur mantenendo la flessibilità, secondo i ricercatori.

"La nanofibra di poliaramide 1D ha molte proprietà interessanti eccetto la conduttività termica, " Ha detto Rahman. "E il nitruro di boro è un materiale 2-D molto interessante in questo momento. Entrambi hanno diverse proprietà indipendenti, ma quando sono insieme, fanno qualcosa di davvero unico."

Rahman ha affermato che il materiale è scalabile e dovrebbe essere facile da incorporare nella produzione.