Moleculaire lijm geeft warmteoverdracht boost

Eén enkele moleculaire monolaag tussen twee materialen kan de warmteoverdracht daartussen al fors verbeteren. Als de monolaag chemisch aan beide materialen is vastgeklonken, scheelt het zelfs een factor vier. Dat concluderen onderzoekers van Rensselaer Polytechnic Institute en collega‘s van de Université Montpellier in Nature Materials.

De onderzoekers vergeleken de warmteoverdracht tussen koper en silicium onder drie verschillende omstandigheden: zonder moleculaire tussenlaag, met een tussenlaag die uitsluitend hecht aan silicium en met een tussenlaag die hecht aan zowel silicium als koper. Als ’lijm‘ gebruikten zij de eenvoudige organische moleculen n-butyltrimethoxysilaan en 3-mercaptopropyltrimethoxysilaan. Beide hechten met hun silaangroepen aan het siliciumoxide op het grensvlak van silicium, maar alleen de laatste koppelt ook aan koper via zijn zwavelgroep (aangeduid als ’mercapto‘ in de chemische nomenclatuur).

De warmteoverdracht stelden zij vast door te meten hoe snel een warmtepuls ’verdwijnt‘ uit koper, dat wil zeggen: hoe snel deze zich weet te verspreiden over het hele object. Hoe sneller de warmte de oversteek naar het silicium maakt, al dan niet via de lijm, hoe sneller de temperatuur van het koper weer op het oude niveau geraakt.