Nanoszkła, czyli nanomateriały szkliste otrzymywane poprzez konsolidację amorficznych nanoziaren pod ciśnieniem, mogą wykazywać znacznie zmienione właściwości – na przykład dużo lepszą plastyczność – w porównaniu do tradycyjnych szkieł o tym samym składzie, które zostały poddane podobnej obróbce ciśnieniowej. W niniejszej pracy, wykorzystując symulacje komputerowe metodami dynamiki molekularnej, zbadano wpływ wysokiego ciśnienia na strukturę i przewodnictwo cieplne nanoszkieł krzemianowych.

Co zaskakujące, w zakresie ciśnień od 8 do 16 GPa badane nanoszkła wykazują wyższe przewodnictwo cieplne niż szkła objętościowe poddane tym samym protokołom ciśnieniowym – mimo że nadal posiadają porowatość. Wyniki sugerują, że to średnia gęstość nanoszkieł jest głównym czynnikiem determinującym przewodnictwo cieplne, natomiast porowatość oraz inne właściwości mikrostrukturalne nie mają negatywnego wpływu na transport ciepła.

Nasze badanie pokazuje, że tego typu nanomateriały należą do klasy materiałów, których właściwości cieplne można dostrajać ("tuningować") poprzez inżynierię mikrostruktury – głównie dzięki doborowi rozmiaru cząstek i zastosowaniu wysokiego ciśnienia podczas obróbki.

Publikacja powstała na podstawie pracy inżynierskiej Antona Hula realizowanej na Wydziale Fizyki PW. Wybitnie zdolny student został uprzednio nagrodzony stypendium ministra za znaczące osiągnięcia naukowe, artystyczne lub sportowe na rok 2023/2024.