Um material quase impossível de esquentar chegou perto do limite teórico de isolamento térmico sem precisar ficar mole ou cheio de ar

O que você vai ver

•  De que é feito o material e por que ele é diferente de um isolante comum.
•  Por que isolantes térmicos costumam precisar ser moles ou cheios de ar.
•  Quão baixa é a condutividade térmica alcançada, na prática.
•  Como esse material se compara em rigidez com um isolante comum.
•  Para que aplicações esse material pode servir.

Pesquisadores criaram um material denso e rígido com condutividade térmica tão baixa que chega perto do limite teórico para esse tipo de material, conquista que normalmente só se consegue em isolantes moles ou cheios de ar, não em estruturas sólidas e compactas como essa.

De que é feito o material?

O material é um filme fino de perovskita híbrida em camadas, do tipo orgânico-inorgânico bidimensional, feito de iodeto de chumbo combinado com etilamônio de azobenzeno, desenvolvido por uma equipe da North Carolina State University liderada por Dali Sun, professor de física, e Jun Liu, professor associado de engenharia mecânica e aeroespacial, com Ziqi Wang como primeira autora do estudo.

Por que isolantes costumam ser moles ou cheios de ar?

Materiais isolantes térmicos tradicionais costumam depender de bolsões de ar aprisionados ou de estruturas porosas e flexíveis para dificultar a passagem de calor, já que o ar conduz calor muito mal e espaços vazios interrompem o caminho que o calor percorreria por um material sólido e denso, razão pela qual encontrar um isolante eficiente que seja ao mesmo tempo rígido e compacto é considerado tecnicamente difícil.

Quão baixa é a condutividade alcançada?

O filme de perovskita atingiu uma condutividade térmica de cerca de 0,04 watts por metro-kelvin à temperatura ambiente, valor que se aproxima do limite teórico calculado para materiais densos e não porosos, numa faixa de desempenho que normalmente só isolantes cheios de ar ou extremamente macios conseguem alcançar, não estruturas rígidas e compactas como essa.

Como ele se compara em rigidez ao silicone?

Apesar da condutividade térmica cerca de cinco vezes menor que a do silicone, que fica em torno de 0,2 watts por metro-kelvin, o novo material é, segundo Jun Liu, entre 700 e 10 mil vezes mais rígido do que o silicone, combinação pouco comum de isolamento térmico eficiente com resistência estrutural elevada, já que normalmente esses dois atributos competem entre si na maioria dos materiais conhecidos.

Para que esse material pode servir?

Segundo Dali Sun, o método de fabricação pode ser ampliado com relativa facilidade e o material pode ser aplicado como revestimento, características que abrem caminho para uso em utensílios de cozinha, dispositivos eletrônicos que precisam dissipar calor de forma controlada e até equipamentos usados em viagens espaciais, ambiente onde isolamento térmico eficiente aliado a resistência estrutural é particularmente valioso.

Materiais que conseguem unir duas propriedades normalmente consideradas incompatíveis também aparecem no relato sobre a troca de um único átomo que tornou enzimas que comem plástico quase duas vezes mais eficientes.

Mais detalhes sobre o estudo estão disponíveis na reportagem original do Phys.org.

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