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碳纳米管:热性能探究

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,已经研究了包含碳纳米管的复合材料,以便将其用作热界面材料,如含有碳纳米管和炭黑混合物的环氧树脂[63]。采用液晶树脂基体能够将结构顺序强加给碳纳米管,使导热系数提高7倍[64]。碳纳米管欲凭借其类似的热力性能来取代金属或硅结构。但问题在于,流动的冷却液只与集群中最外面的碳纳米管接触,而且内部的碳纳米管之间甚至不能很好地相互接触。接下来的问题就是,单个的碳纳米管是否能承受冷却液的流动压力而不与其基底脱离。

碳纳米管:热性能探究

高导热系数(即热导率)的纳米管正被用于微电子芯片冷却系统,包括直接传导冷却系统和间接对流冷却系统[60,61]。对于传导冷却系统,关键在于把碳纳米管对齐[59]。因为随机阵列(碳纳米管和碳素纤维之类的)的导热系数远远小于期望值,与传统材料相比没有任何优势。一般这是因为基底中碳纳米管断裂所至[62]。作为最先进的技术之一,垂直生长的碳纳米管最先生长在铝散热器表面和硅芯片表面,然后被间隔几微米地放置在一个化学气相沉积炉中,以便两个表面的碳纳米管能够进一步增长并互相连接[59]。目前,已经研究了包含碳纳米管的复合材料,以便将其用作热界面材料,如含有碳纳米管和炭黑混合物的环氧树脂[63]。采用液晶树脂基体能够将结构顺序强加给碳纳米管,使导热系数提高7倍[64]。最近的研究表明,填充碳纳米管或碳化硅或金属纳米颗粒后,静电纺丝聚合物纤维的机械热学性能都提高[65]

目前为止,对流冷却系统仅能利用垂直生长的微米级碳纳米管集群[66,67]。这些集群确定了冷却液流动的微通道,且这些微通道看起来与金属或硅结构(见图17.7)很相似。碳纳米管欲凭借其类似的热力性能来取代金属或硅结构。但问题在于,流动的冷却液只与集群中最外面的碳纳米管接触,而且内部的碳纳米管之间甚至不能很好地相互接触。目前,研究人员已经对该系统进行了模拟[60],而解决方案显然是以最佳的间距分开布置这些碳纳米管,以使冷却液与每一个碳纳米管接触[66]。接下来的问题就是,单个的碳纳米管是否能承受冷却液的流动压力而不与其基底脱离。(www.xing528.com)

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