让你感到温暖的混乱：研究人员利用故意的混乱来改善隔热效果

当粉末中存在混杂的不同尺寸的纳米颗粒时，粉末非常适合于绝热。这是由Markus Retsch教授领导的拜罗伊特大学的一个研究小组发现的。科学家们能够确定粉末的导热性如何受其组成部分的顺序和混乱的影响。他们在“ 高级材料 ”杂志上发表了他们的发现。

该研究的出发点是在各种昆虫中天然存在的光子晶体。例如，他们负责蝴蝶翅膀的多彩，闪闪发光的外观。使用聚合物纳米颗粒，这种晶体在实验室中易于复制。它们具有精细，规则和稳定的结构。这种有序结构的效果是热量难以流过晶体。导热率低。

拜罗伊特的研究人员现已发现，这种纳米粒子的材料可以产生更低的热导率。这些材料是粉末形式的混合物：因此结晶顺序被混乱取代，并且颜色的愉快相互作用也停止。虽然光子晶体内部的每个粒子被直接附近的正好十二个粒子包围，但混合物中直接相邻粒子的数量始终不一致。因此，热量必须采取迂回路线，使得渗透混合物变得更加困难。在混沌结构中从暖侧流到冷侧并不像在有序晶体中那样容易受热。

为了完全澄清这些关系，Markus Retsch教授和他的团队使用了实验室实验和计算机模拟的组合。这使他们能够详细研究颗粒混合物的成分如何影响热流。通过混合大量小颗粒和较少的大颗粒可以达到最高的绝缘效果。除了混合比之外，两种类型的颗粒之间的尺寸差异也起着至关重要的作用。

“通过模拟实现可重现的混乱和描述并不像听起来那么容易，”Retsch教授解释了这项研究的挑战。“我们只能将我们的实验结果与计算机模拟进行比较，因为我们混合了纳米粒子，我们可以很好地控制它们的行为，”他说。通过这种方式，拜罗伊特大学的研究人员能够获得有关无序材料中热量分布的详细见解。这些发现与许多应用高度相关，特别是在隔热领域。例如，它们可以帮助改善散装粉末的隔热性能。然而，它们也为技术应用提供了有价值的线索，相反，它们依赖于快速且高度可控的散热。例如，情况就是这样 在优化工业烧结过程中，其中微小的粉末颗粒熔化。关键是精确调节熔点温度，这可以通过改善耗散来实现。