Тепло быстрее всего идёт вдоль нанотрубки
Углеродная нанотрубка — это микроскопический цилиндр из атомов углерода, соединённых в прочную упорядоченную решётку. Вдоль её стенки тепло переносится колебаниями атомов — так называемыми фононами. Поскольку решётка почти не нарушена, эти колебания могут проходить на большие расстояния с небольшими потерями. Поэтому теплопроводность вдоль отдельной нанотрубки способна превосходить теплопроводность алмазных покрытий.
Здесь важна оговорка: речь идёт о направлении вдоль трубки и о свойствах самого материала, а не о любом готовом изделии из нанотрубок. Покрытие из множества трубок проводит тепло настолько хорошо, насколько удаётся выстроить и соединить их.
Почему нанотрубки легко превращаются в «сажу»
Нанотрубки очень малы и склонны собираться в спутанные пучки. В таком комке тепло должно переходить с одной трубки на другую, а на каждом стыке часть потока теряется. Если трубки ориентированы случайно, тепло не может свободно пройти через весь материал по их наиболее проводящему направлению. В результате свойства отдельных нанотрубок не складываются автоматически в столь же эффективное покрытие.
Производителю нужно получить чистые трубки нужной длины, распределить их равномерно и по возможности ориентировать в одном направлении, а затем обеспечить хороший контакт между ними и с поверхностью, которую требуется охлаждать. Нарушение структуры при изготовлении или неравномерное слипание дают вместо связанной теплопроводящей сети рыхлый углеродный осадок — тот самый бесполезный комок, похожий на сажу.
Преимущество зависит от сборки
Таким образом, главный барьер — не способность нанотрубки переносить тепло, а возможность сохранить это свойство в массовом материале. Пока производство не контролирует ориентацию, чистоту и соединение трубок достаточно надёжно, впечатляющая теплопроводность остаётся преимуществом микроскопических элементов, а не гарантией столь же эффективного готового покрытия.
