Conductividad térmica de polímeros de uso común bajo altas presiones

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Física de Polímeros
• Termodinámica

Sus antecedentes:

• El flujo de calor en los polímeros es crítico para aplicaciones de alta presión.
• El efecto de la presión en el transporte térmico de los polímeros es complejo y difícil de estudiar.
• Es esencial comprender el papel de la arquitectura del polímero en la transferencia de calor.

Objetivo del estudio:

• Investigar las propiedades de transporte térmico dependientes de la presión del polimetilmetacrilato.
• Cuantificar el aumento de la conductividad térmica (κ) con la presión.
• Elucidar los mecanismos microscópicos que rigen el flujo de calor en los polímeros.

Principales métodos:

• Se utilizaron simulaciones de dinámica molecular de todos los átomos.
• Se emplearon enfoques semi-analíticos para el análisis.
• Se calcularon estimaciones de conductividad térmica tanto clásicas como corregidas cuánticamente.

Principales resultados:

• La conductividad térmica (κ) del polimetilmetacrilato aumenta con la presión.
• La κ corregida cuánticamente aumenta de 0,21 a 0,80 W m⁻¹ K⁻¹ desde 1 atm hasta 10 GPa.
• Las interacciones no enlazadas mostraron un aumento de seis veces en las tasas de transferencia de energía, dominando el flujo de calor.

Conclusiones:

• Las interacciones no enlazadas son los principales impulsores del flujo de calor en los polímeros bajo presión.
• Los resultados de la simulación muestran un buen acuerdo con los datos experimentales.
• El estudio proporciona información sobre los mecanismos de transporte térmico de polímeros para aplicaciones de ingeniería.