Учёные из Университета штата Северная Каролина разработали плотный непористый материал, сочетающий крайне низкую теплопроводность с высокой механической жёсткостью — свойства, которые обычно исключают друг друга.
Речь идёт о тонкой плёнке двумерного гибридного перовскита — йодида азобензол-этиламмония со свинцом. При комнатной температуре её теплопроводность составляет около 0,04 Вт/(м·К), что близко к теоретическому пределу для плотных твёрдых веществ. Модуль упругости при этом достигает 7,7 ГПа — заметно выше, чем у полимеров, пены и аэрогелей, традиционно применяемых для теплоизоляции.
Плёнки изготавливают методом проката: раствор наносится на вращающуюся подложку, формируя тонкий слой. Такой способ легко масштабируется, а материал можно использовать как теплоизоляционное покрытие для электроники, кухонной и аэрокосмической техники — там, где мягкие изоляторы не подходят из-за недостаточной прочности.
Необычное сочетание свойств достигнуто за счёт модификации органического слоя перовскита: часть углеродных цепочек заменили бензольными фрагментами. Это одновременно повысило жёсткость кристаллической решётки и подавило перенос тепла через неё — механическая нагрузка передаётся эффективно, а распространение тепловых колебаний (фононов) сильно затруднено.
По теплопроводности новый материал примерно в пять раз превосходит силиконовый изолятор (0,2 Вт/(м·К)), а по жёсткости — в 700–10 000 раз. Важно, что низкая теплопроводность достигнута не за счёт пористости, как у аэрогелей, а в плотном твёрдом материале.