Novo isolante térmico supera qualquer material encontrado na natureza
[Imagem: Ziqi Wang et al. – 10.1126/sciadv.aee5269]
Isolante térmico definitivo
Um novo material está sendo chamado por seus criadores de “isolante térmico extremo”: Ele possui um dos perfis de condutividade térmica mais baixos de qualquer material denso ou não poroso, aproximando-se do limite teórico, ou seja, de quão bom é possível que um material funcione como isolante térmico.
A utilidade de um material assim não tem limites, o que é auxiliado ainda mais pelo fato de que ele é excepcionalmente rígido e pode ser fabricado em larga escala como um filme fino, no tradicional sistema industrial rolo a rolo.
“Materiais rígidos que sejam bons isolantes térmicos têm grande utilidade em diversas aplicações, desde utensílios de cozinha até dispositivos eletrônicos e viagens espaciais,” disse o professor Dali Sun, da Universidade da Carolina do Norte, nos EUA. “Mas este é um desafio significativo porque, em geral, materiais rígidos são bons condutores de calor, e materiais que não são rígidos são bons isolantes térmicos.”
Esta pesquisa unifica o melhor dos dois mundos, criando um material com elevada rigidez e que é extremamente eficiente no isolamento térmico. “Ele é melhor do que qualquer material encontrado na natureza,” garantiu Sun.
[Imagem: Ziqi Wang et al. – 10.1126/sciadv.aee5269]
Engenharia molecular
O trabalho envolve um subconjunto da classe de materiais conhecida como perovskitas, híbridos orgânicos-inorgânicos estruturados em camadas monoatômicas. São semicondutores de película fina constituídos por camadas orgânicas e inorgânicas alternadas, com uma estrutura cristalina altamente ordenada.
Os pesquisadores conseguiram controlar a rigidez e a condutividade térmica desses materiais utilizando engenharia molecular avançada, que permitiu substituir algumas das cadeias de carbono-carbono nas camadas orgânicas por uma combinação específica de anéis de benzeno – especificamente, eles produziram um filme fino de azobenzeno etil amônio chumbo iodeto.
O material apresenta uma condutividade térmica de aproximadamente 0,04 watts por metro por Kelvin (W.m-1.K-1) à temperatura ambiente. Para comparação, esse material rígido apresenta uma condutividade térmica cinco vezes menor do que a do silicone (0,2 W.m-1.K-1), que é usado como isolante térmico em aplicações como luvas de forno.
“Então, se quisermos comparar este material com o silicone, o material que produzimos é de 700 a 10.000 vezes mais rígido e cinco vezes melhor isolante térmico,” disse Liu. “E o método que usamos para produzir este material pode ser ampliado com bastante facilidade. É possível produzi-lo em larga escala, aplicá-lo como revestimento e assim por diante.”