Этот материал эффективно проводит тепло в одном направлении и почти не пропускает его в другом. Это открытие может пригодиться в системах защиты от обледенения — например, для самолетов, ветряков или линий электропередач.

Результаты опубликованы в издании Chemical Engineering Journal.

Графен известен своей способностью отлично проводить тепло и электричество, но только вдоль своих слоев. Чтобы использовать это свойство, ученые применили 3D-печать с двумя соплами: одно наносило графеновую смесь, второе — чистый полиуретан. В итоге получился двухслойный материал, где графеновые дорожки выстроены в нужном направлении.

Теплопроводность вдоль слоев составила 4,54 Вт/ (м·К) — в восемь раз выше, чем поперек.

Дальше — еще интереснее. Поверхность материала обработали лазером, что дало сразу несколько преимуществ:

• графеновые дорожки стали еще более упорядоченными,
• появился дополнительный углеродистый слой, улучшающий электропроводность,
• материал стал лучше отталкивать воду и поглощать свет, что усилило его способность превращать солнечное тепло в энергию.

Теперь разница в теплопроводности между направлениями выросла до 9,1 раза, а в электропроводности — более чем в 10 раз.

По словам ученых, такой подход позволяет создавать материалы для борьбы с обледенением — эффективные, долговечные и пригодные для массового производства.

Этот материал решает сразу две проблемы:

1. Энергоэффективность — он использует солнечный свет или электричество для нагрева, а не требует постоянной подачи энергии.
2. Прочность и легкость — графен-полимерные композиты прочнее металлов и не утяжеляют конструкции.

Применений масса:

• Авиация — обогрев крыльев без лишнего веса.
• Энергетика — защита ветряков и ЛЭП от наледи.
• Электроника — отвод тепла в компактных устройствах.

Главный плюс — масштабируемость. 3D-печать позволяет быстро создавать детали сложной формы, а лазерная обработка удешевляет процесс.

Ранее ученые создали материал для охлаждения электроники из меди и графена.