盖世汽车讯 据外媒报道，马萨诸塞大学阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）的研究人员展示了一种开发阻燃且导热系数低（低热传递）塑料的新途径，该途径通过限制材料中导热振动通道的可及性，使塑料保持强度和柔韧性。这种新的设计框架具有广阔的应用前景，包括用于宇航服的轻质隔热材料、用于航天器的隔热组件以及可减少冷热损耗的先进建筑材料。

图片来源：马萨诸塞大学

导热系数是衡量热量在材料中传递效率的指标。热量传递速度快，材料导热性好；热量传递速度慢，材料绝缘性好。传统上，人们通过在材料中引入空气层来提高其绝缘性能，而空气层的导热性较差。虽然这种方法对无机材料有效，但并不适用于塑料，因为它会削弱材料的强度并增加制造难度。

该研究的通讯作者、马萨诸塞大学阿默斯特分校里乔工程学院助理教授Yanfei Xu及其团队探索了一种无需引入孔隙即可降低导热系数的新方法。他们着眼于材料原子层面的振动。热量的传递是通过振动能量在原子间传递，就像消防员传递水桶一样。消防员（这里代表原子）协调地传递水桶（代表热量），高效地将水从A点传递到B点。

为了降低导热系数，Yanfei Xu及其团队运用振动工程技术，使聚合物的振动模式不再像消防员高效地传递大水桶那样，而是像一群无序的幼儿——没有两个孩子朝着同一个方向移动，小手也只能拿着小杯子，而无法拿起大水桶。

因此，热量在材料中的传递速度非常缓慢。在对这种新方法（使用聚氨酯和四羟基脱氧苯甲酰三唑的聚合物混合物进行测试）的初步试验中，研究人员发现，徐教授所描述的这种聚合物的“缓慢混沌”行为，使导热系数降低了17%。该材料还表现出阻燃性能。

Yanfei Xu指出，在初步测试中，导热系数的降低幅度较小，但她对他们发现的一种控制导热系数的新机制感到兴奋。

“这项技术潜力巨大，”Yanfei Xu表示，“通过降低可用于热传递的热可及振动通道的密度，可以抑制导热系数。材料仍然保持致密、机械柔顺和阻燃性能。”

相关研究发表在期刊《材料视野》（Materials Horizons）上。该研究由研究人员与北卡罗来纳州立大学、麻省理工学院、德克萨斯农工大学以及布鲁克海文国家实验室、橡树岭国家实验室和阿贡国家实验室的科学家合作完成。