В Москве создали полимер, способный экстремально увеличиваться при нагреве
Ученые химического факультета Московского государственного университета разработали слоистый полимер, способный экстремально увеличиваться при нагреве. В перспективе он может стать основой новых устройств для энергетики и электроники.
Чтобы получить новый полимер, ученые смешали пропионовую кислоту (C3H6O2) с карбонатом церия (Ce2(CO3)3). Обычно после этого полученный раствор полностью высушивают, а образовавшиеся кристаллы используют в качестве реагентов для производства других соединений. Однако авторы разработки дали раствору кристаллизоваться естественным путем. Процесс занял несколько месяцев.
В итоге получился полимер со слоистой структурой. Исследования показали, что материал обладает очень высоким коэффициентом теплового расширения. При низкой температуре (минус 173 градуса) слои плотно прижаты друг к другу, а при нагревании вещества до комнатной температуры его атомы начинают сильно колебаться и слои «отталкиваются» друг от друга.
Анализ полученных образцов показал, что их коэффициент теплового расширения составляет около 900 МК-1 — это значит, что линейный размер образца увеличивается на 900 миллионных долей (0,09%) при повышении температуры на один градус. Для большинства соединений этот показатель колеблется в районе нескольких десятков МК-1.
Дмитрий Цымбаренко
Старший научный сотрудник лаборатории химического факультета МГУ
При этом расширяется полимер только в одном направлении, а в перпендикулярном — сжимается, тоже с большим коэффициентом (до минус 430 МК-1). При охлаждении материала до минус 173 градусов он возвращается к первоначальному состоянию.
В перспективе, по словам специалистов, полимер может пригодиться в составе тепломеханических преобразователей — устройств, в которых тепловая энергия преобразуется в механическую работу, — а также в составе конденсаторов, емкость которых можно будет изменять с помощью температуры.
Работа выполнена на средства гранта Российского научного фонда (22-73-10089).
