fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs de l'Université du Massachusetts à Amherst (University of Massachusetts Amherst) ont peut-être trouvé une nouvelle méthode pour améliorer les propriétés d'isolation thermique du plastique sans le rendre plus fragile, plus lourd ou plus difficile à fabriquer. L'équipe a atteint cet objectif en modifiant la manière dont la chaleur traverse le matériau au niveau atomique.
Actuellement, la grande majorité des matériaux isolants reposent sur l'air emprisonné (trapped air) pour bloquer le transfert de chaleur, car l'air est un mauvais conducteur thermique. Cette stratégie est très efficace dans les mousses isolantes, mais l'introduction de cavités d'air dans le plastique entraîne souvent une diminution de la résistance et de la durabilité, tout en augmentant la complexité de fabrication. Au lieu d'ajouter des vides, l'équipe s'est concentrée sur la perturbation des vibrations microscopiques qui transportent la chaleur à travers le matériau solide.
Ces travaux pourraient favoriser le développement de nouveaux plastiques légers, flexibles, ignifuges et à transfert de chaleur limité. Les applications potentielles incluent les combinaisons spatiales, les engins spatiaux, les bâtiments économes en énergie et les appareils électroniques nécessitant une meilleure gestion thermique.
Dans les solides, la chaleur se propage principalement par des vibrations transmises entre les atomes. Plus le chemin de vibration est organisé, plus le mouvement de la chaleur est efficace. L'auteur correspondant de l'étude, Yanfei Xu (Yanfei Xu), professeur adjoint à l'École d'ingénierie Riccio (Riccio College of Engineering) de l'Université du Massachusetts à Amherst, et son équipe ont entrepris de perturber ces chemins. Xu compare le transfert de chaleur normal à une chaîne de pompiers passant efficacement des seaux d'eau, tandis que l'équipe souhaite obtenir l'effet inverse : créer ce qu'elle appelle un « chaos lent » (slow chaos).
Pour ralentir le transfert de chaleur, les chercheurs ont utilisé l'ingénierie des vibrations pour briser la coordination entre les atomes. Lors de tests préliminaires sur un mélange de polymères composé de polyuréthane (polyurethane) et de triazole tétrahydroxy-désoxybenzoïne (tetrahydroxy deoxybenzoin triazole), ce mouvement perturbé a réduit la conductivité thermique de 17 %. Le matériau a également montré des propriétés ignifuges.
Xu souligne que, bien que la réduction de la conductivité thermique dans les premières études soit relativement limitée, ces découvertes révèlent une nouvelle méthode importante pour contrôler le flux de chaleur dans les matériaux. Elle indique qu'en réduisant la densité des modes de vibration accessibles à la chaleur pour le transport thermique, la conductivité thermique est inhibée, et le matériau conserve des propriétés denses, mécaniquement souples et ignifuges.
Référence : « Suppressing thermal transport in nonporous polymer hybrids by limiting thermally accessible vibrational modes », par Henry Worden, Mihir Chandra, Yijie Zhou, Zarif Ahmad Razin Bhuiyan, Mouyang Cheng, Krishnamurthy Munusamy, Duc Nghiem, Weiguo Hu, Weibo Yan, Siyu Wu, Ruipeng Li, Zhang Jiang, Anna Chatterji, Shengjia Zhang, Ilia N. Ivanov, Jihua Chen, Jack C. Lasseter, Mengru Jin, Derin Abitagaoglu, Qing Tu, Todd Emrick, Jun Liu et Yanfei Xu, 18 mai 2026, Materials Horizons. DOI : 10.1039/D6MH00633G.
Cette recherche a été soutenue par la National Science Foundation des États-Unis (U.S. National Science Foundation), l'Administration fédérale de l'aviation (Federal Aviation Administration) et l'Université du Massachusetts à Amherst.
