Equipa da Universidade de Massachusetts descobre novo método de isolamento térmico para plásticos com redução de 17% na condutividade térmica

De acordo com pt.wedoany.com-Investigadores da Universidade de Massachusetts Amherst (University of Massachusetts Amherst) poderão ter encontrado um novo método para melhorar o isolamento térmico dos plásticos sem os tornar mais fracos, mais pesados ou mais difíceis de fabricar. A equipa alcançou este objetivo alterando a forma como o calor atravessa o material a nível atómico.

Atualmente, a maioria dos materiais de isolamento térmico depende do ar retido (trapped air) para bloquear a transferência de calor, uma vez que o ar é um mau condutor térmico. Esta estratégia é eficaz em espumas isolantes, mas a introdução de bolsas de ar nos plásticos resulta frequentemente numa diminuição da resistência e durabilidade, aumentando simultaneamente a complexidade do fabrico. Em vez de recorrer ao aumento de vazios, a equipa concentrou-se em perturbar as vibrações microscópicas que transportam o calor através dos materiais sólidos.

Este trabalho poderá impulsionar o desenvolvimento de novos plásticos leves, flexíveis, retardadores de chama e com transferência de calor limitada. As aplicações potenciais incluem fatos espaciais, naves espaciais, edifícios energeticamente eficientes e dispositivos eletrónicos que necessitem de uma melhor gestão térmica.

Nos sólidos, o calor é conduzido principalmente através de vibrações transmitidas entre átomos. Quanto mais organizado for o percurso das vibrações, mais eficiente é a movimentação do calor. A autora correspondente do estudo, Yanfei Xu (Yanfei Xu), professora assistente na Riccio College of Engineering (Riccio College of Engineering) da Universidade de Massachusetts Amherst, e a sua equipa dedicaram-se a perturbar esses percursos. Xu comparou a transferência normal de calor a uma fila de bombeiros a passar baldes de forma eficiente, enquanto a equipa pretendia alcançar o efeito oposto – criar o chamado "caos lento" (slow chaos).

Para retardar a transferência de calor, os investigadores utilizaram engenharia de vibrações para destruir a coordenação entre os átomos. Nos testes iniciais com uma mistura polimérica de poliuretano (polyurethane) e tetrahidroxideoxibenzoína triazol (tetrahydroxy deoxybenzoin triazole), este movimento perturbado resultou numa redução de 17% na condutividade térmica. O material também demonstrou propriedades retardadoras de chama.

Xu salientou que, embora a redução da condutividade térmica nos primeiros estudos seja relativamente limitada, estas descobertas revelam um novo método importante para controlar o fluxo de calor nos materiais. Ela afirmou que, ao reduzir a densidade de modos vibracionais termicamente acessíveis disponíveis para a transferência de calor, a condutividade térmica é suprimida, e o material mantém-se denso, mecanicamente flexível e retardador de chama.

Referência: "Suppressing thermal transport in nonporous polymer hybrids by limiting thermally accessible vibrational modes", autores: 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 e Yanfei Xu, 18 de maio de 2026, Materials Horizons. DOI: 10.1039/D6MH00633G.

O estudo foi apoiado pela National Science Foundation dos EUA (U.S. National Science Foundation), pela Federal Aviation Administration (Federal Aviation Administration) e pela Universidade de Massachusetts Amherst.