Физики продемонстрировали бесконечную теплопроводность у графена

Всем известный супер-материал ставит под вопрос фундаментальный закон теплопроводности.

Ученые из Института Полимерных Исследований Макса Планка и Национального Университета Сингапура выяснили, что теплопроводность графена зависит от размера образцов. Это открытие противоречит фундаментальным законам теплопроводности для растянутых материалов.
Ученые смогли предсказать этот феномен с помощью компьютерных симуляций и потом проверить это экспериментально.  Результаты исследования они представили в научном журнале "Nature Communications".

"Мы открыли механизм передачи тепла, который реально конфликтует с законом Фурье на микрометрическом масштабе. Теперь все предыдущие экспериментальные измерения теплопроводности графена придется переосмыслить заново. Сама концепция теплопроводности как внутреннего свойства материала не работает для графена, по крайне мере для кусков не более нескольких микрометров", говорит глава исследовательской группы Davide Donadio.

Французский физик Джозеф Фурье постулировал закон распространения тепла в твердых телах. Согласно ему, теплопроводность это внутреннее свойство, не зависящее от размера или формы материала. Однако графен, слой атомов углерода в двух измерениях, как выяснили ученые, не тот случай. С помощью экспериментов и компьютерных симуляций они установили, что его теплопроводность логарифмически увеличивается в зависимости от размера образца: то есть, чем длиннее материал из графена, тем больше тепла он способен провести на единицу длины.

Это уже второе уникальное свойство чудо-материала графена: кроме этого он еще и химически стабильный, гибкий, в сто раз круче стали по сопротивляемости на разрыв и при этом очень легкий. Ранее было известно что графен хорошо проводит  тепло. Новостью стало то, что длина куска графена увеличивает эту теплопроводность. После анализа симуляций Davide Donadio обнаружил, что эта возможность получается из-за комбинации уменьшенной размерности и жесткой химической связи, что позволяет тепловым вибрациям распространяться с минимальными потерями при неравновесных условиях.

Где же найдет свое применение это замечательное открытие? Конечно же в микро и нано-электронике, где тепло является ограничивающим фактором для более мелких и эффективных компонентов. Следовательно, материал с виртуально бесконечной теплопроводностью имеет огромнейший потенциал в такого рода приложениях. Материалы с выдающимися электронными свойствами. которые еще и умеют самоохлаждаться, как возможно умеет графен, это мечта любого инженера-электронщика.

И что еще интересно, что такое открытие сообщает нам как мало мы еще знаем о нашей вселенной и сколько еще открытий впереди.

(источник)