智能聚合物溶液与热导率：精确的聚合物构型有多重要？

器件的热管理是其效率和耐久性的关键因素。其中，热开关（TS）因其能够在不同热导率 $\kappa$ 状态之间转换而尤为重要。虽然传统的 TS 体积大且响应缓慢，但最近的实验表明，受生物启发的“智能”响应型聚合物可能成为其快速替代品。例如，以聚丙烯酰胺（PNIPAM）为例，在水中，当 PNIPAM 经历卷曲-球状转变时，其 $\kappa$ 在约 $T_{\ell} \simeq 305$ K 的温度附近骤降。乍看之下，这可能表明聚合物构型的变化直接影响 TS。然而，仅凭构型就轻易“只”将其与 TS 联系起来可能不妥，特别是因为许多复杂的微观细节控制着宏观构型转变。为此，我们使用通用仿真方法研究 TS 在“智能”聚合物中的表现。作为测试案例，我们研究了两种不同的聚合物坍塌模式，分别通过外部刺激实现，即改变 $T$ 和溶剂摩尔分数 $x_{\rm c}$。随温度升高而坍塌的情形显示，构型与 $\kappa$ 切换之间存在直接相关性，而后者则未观察到相关性。这表明 (co--)溶剂-单体相互作用在决定 TS 中发挥更重要的作用，而非精确的构型。虽然已将一些结果与可获得的实验进行比较，但也提出了可能的未来方向。