科學家們成功地設計出了既堅硬又能有效隔熱的材料。這種極為罕見的屬性組合為各種應用提供了巨大的潛力，包括為電子設備製造新型隔熱塗層。這項研究論文的共同通訊作者、北卡羅來納州立大學機械與航空航天工程系副教授Jun Liu說：”彈性模量高的材料往往導熱性也高，反之亦然。換句話說，如果一種材料很堅硬，它的導熱性能就很好。

研究人員已經證明，他們有能力設計出既堅硬又能隔熱的材料。這種特性的結合極為罕見，有望應用於一系列領域，如開髮用於電子設備的新型隔熱塗層。研究人員使用的是二維有機-無機混合包晶石材料的子集。這些薄膜由高度有序的晶體結構中的有機層和無機層交替組成，如圖所示。資料來源：北卡羅來納州立大學Jun Liu

「但在某些情況下，需要既堅硬又絕緣的材料。例如，你可能想製造隔熱塗層，以保護電子產品免受高溫影響。從歷史上看，這一直是個難題。我們現在已經發現了一系列既堅硬又具有出色隔熱性能的材料。

研究人員正在研究一種被稱為二維有機-無機混合包晶石（2D HOIP）的材料。

本文共同通訊作者、北卡羅來納大學教堂山分校化學與應用物理科學教授Wei You 說：”這些薄膜由高度有序的晶體結構中的有機層和無機層交替組成。我們可以調整無機層或有機層的成分。

本文共同通訊作者、德州農工大學材料科學與工程系助理教授Qing Tu 說：”我們發現，透過用苯環取代有機層中的部分碳-碳鏈，可以控制某些二維HOIP 的彈性模量和導熱性。

Liu說：”雖然發現這些材料本身就蘊含著一系列應用的巨大潛力，但作為研究人員，我們感到特別興奮，因為我們已經確定了造成這些特性的機制，即苯環發揮的關鍵作用。”

在實驗中，研究人員發現了至少三種不同的二維HOIP 材料，它們的導熱性能越差，硬度越高。

Liu說：”這項工作令人興奮，因為它為具有理想性能組合的工程材料提供了一條新的途徑。”

研究人員還發現了二維HOIP 材料的另一個有趣現象。具體來說，他們發現，透過在有機層中引入手性（即使有機層中的碳鏈不對稱），即使有機層的成分發生了重大變化，也能有效地保持相同的硬度和導熱性。

這提出了一些有趣的問題，即是否能夠優化這些材料的其他特性，而不必擔心這些變化會影響材料的剛度或導熱性。

論文發表在《ACS Nano》雜誌。曾在北卡羅來納州立大學攻讀博士學位的Ankit Negi 是這篇論文的第一作者。

編譯自/ scitechdaily