Luận án Nghiên cứu tính chất của một số vật liệu tổ hợp nền hữu cơ pha trộn ống nanô cácbon và thử nghiệm ứng dụng tản nhiệt trong lĩnh vực điện tử

Với mục tiêu nghiên cứu tính chất của một số vật liệu tổ hợp nền hữu cơ chứa thành phần ống nanô cácbon và thử nghiệm ứng dụng trong tản nhiệt cho linh kiện ñiện tử công suất lớn, luận án ñã tập trung nghiên cứu ñồng thời cả lý thuyết, mô hình mô phỏng và thực nghiệm vật liệu nền hữu cơ dạng lỏng và kem chứa thành phần CNTs. Luận án cũng ñã thử nghiệm ứng dụng của chất lỏng tản nhiệt, kem tản nhiệt chứa thành phần CNTs chế tạo ñược cho vi xử lý máy tính và ñèn LED công suất lớn. Từ những kết quả nghiên cứu nhận ñược, có thể kết luận một số ñiểm chính như sau: 1. Luận án ñã xây dựng thành công mô hình cải tiến tính toán lý thuyết ñộ dẫn nhiệt của chất lỏng chứa thành phần CNTs, với việc ñưa thêm tính toán cấu trúc dạng ống, cùng tính chất dẫn nhiệt bất ñẳng hướng dọc theo trục ống cũng như phương pháp xác ñịnh ñộ dẫn nhiệt hiệu dụng của CNTs khi phân tán ngẫu nhiên ñồng ñều theo mọi hướng vào mô hình tính toán. Kết quả tính toán của mô hình cải tiến ñã ñược so sánh và cho kết quả phù hợp với kết quả thực nghiệm ñã công bố trên các tạp chí quốc tế.

pdf161 trang | Chia sẻ: builinh123 | Ngày: 02/08/2018 | Lượt xem: 85 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Nghiên cứu tính chất của một số vật liệu tổ hợp nền hữu cơ pha trộn ống nanô cácbon và thử nghiệm ứng dụng tản nhiệt trong lĩnh vực điện tử, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
thì ∆t tăng, ñồng thời khối lượng riêng D của chất lỏng cũng tăng, như vậy nhiệt lượng truyền ñi trong quá trình tản nhiệt là cao hơn so với chất lỏng tản nhiệt không có CNTs. Hình 4.34 cho ta cách nhìn trực quan hơn về cơ chế này. - Thứ ba: ðộ dẫn nhiệt của chất lỏng tăng lên khi có thêm thành phần CNTs sẽ giúp nâng cao hiệu quả của trình truyền nhiệt từ chất lỏng ra ngoài giàn tỏa nhiệt, ñiều này ñược thể hiện chi tiết hơn như trên hình 4.35 với cách giải thích hoàn toàn tương tự như trường hợp nhiệt lượng truyền từ chíp LED vào chất lỏng tản nhiệt. 4.3. Kem tản nhiệt chứa thành phần CNTs 4.3.1. Kết quả chế tạo kem tản nhiệt chứa thành phần CNTs 4.3.1.1. Ảnh SEM ðể nghiên cứu hình thái học của kem tản nhiệt chúng tôi tiến hành chụp ảnh SEM. Hình 4.36 là ảnh SEM của kem tản nhiệt Stars và kem tản nhiệt Arctic silver 5. Kem Stars có thành phần chủ yếu là silicon, ảnh SEM cho thấy cấu trúc của nó bao gồm nhiều hạt với kích thước hạt trong khoảng từ 100 nm ñến 400 nm. Kem Arctic silver 5 có thành phần chủ yếu là bạc, với kích thước hạt trong khoảng từ 100nm ñến 500 nm. (a) (b) Hình 4.36. Ảnh SEM kem tản nhiệt Stars (a) và kem tản nhiệt AS5 (b) 114 ðể tăng khả năng phân tán của CNTs trong nền kem tản nhiệt, chúng tôi sử dụng phương pháp rung siêu âm kết hợp với dung môi chloroform như ñã trình bày ở phần thực nghiệm. Hình 4.37 là ảnh SEM của hỗn hợp kem tản nhiệt Star với 2% khối lượng CNTs (STARS / 2% CNTs), kết quả cho thấy trong nền kem tản nhiệt có sự xuất hiện của các sợi CNTs phân tán ñồng ñều. Hình 4.37. Ảnh SEM kem Stars/ 2% CNTs Hình 4.38. Ảnh SEM kem AS 5/ 2% CNTs Hình 4.38 là SEM của mẫu kem tản nhiệt AS5 pha 2% khối lượng CNTs (AS5 / 2% CNTs), kết quả cho thấy CNTs ñã phân tán ñều trong kem mới chế tạo ñược, các sợi CNTs không bị tụ ñám. Như vậy phương pháp sử dụng dung môi chloroform, rung CNTs CNTs 115 siêu âm, khuấy từ ñã cho kết quả phân tán tốt và hạn chế ñược hiện tượng tụ ñám của CNTs trong nền kem. 4.3.1.2. Phổ Raman ðể kiểm tra sự phân tán của CNTs, ñồng thời nghiên cứu những biến ñổi hóa học có thể xảy ra trong quá trình pha trộn CNTs vào kem chúng tôi tiến hành ño phổ Raman. Hình 4.39 là phổ Raman thu ñược của mẫu kem tản nhiệt Stars và kem tản nhiệt Stars/2%CNTs. Kết quả cho thấy phổ Raman của kem tản nhiệt Stars có sự xuất hiện của ñỉnh tại 1090 cm-1. Sau khi pha CNTs vào kem tản nhiệt Stars, kết quả cho thấy có 3 vạch phổ, trong ñó vạch ứng với ñỉnh là 1090 cm-1 tương ứng và vạch phổ của kem Stars ban ñầu, vạch phổ này không có sự dịch chuyển hay thay ñổi cường ñộ, chứng tỏ thành phần trong kem Stars không có thay ñổi về mặt hóa học, mặt khác có xuất hiện của hai vạch phổ có ñỉnh là 1325 cm-1 và 1580 cm-1, ñây là hai ñỉnh ñặc trưng của CNTs, chứng tỏ trong thành phần của kem mới chế tạo ñược chứa thành phần CNTs, ñồng thời không có sự biến ñổi hóa học giữa CNTs với vật liệu nền. Hình 4.39. Phổ Raman kem Stars và kem Stars / 2% CNTs 4.3.1.3. Phổ EDX Hình 4.40 là kết quả phân tích trên mẫu kem tản nhiệt STARS / 2% CNTs. Kết quả ño cho thấy sự xuất hiện của các nguyên tố Si, Ca, O, và C trong cả mẫu kem tản nhiệt STARS và mẫu kem tản nhiệt STARS / 2% CNTs. Kết quả ño hàm lượng của 116 nguyên tố C trong mẫu kem tản nhiệt STARS là 16,12% thấp hơn hàm lượng của nguyên tố C trong mẫu kem tản nhiệt STARS / 2% CNTs là 19,56%. Hình 4.10. Kết quả phân tích EDX kem Stars / 2% CNTs Bảng 4.2. Kết quả phân tích EDX trên mẫu kem STARS và STARS/2%CNTs Tên nguyên tố % khối lượng (kem STARS) % khối lượng (kem STARS /2%CNTs) C 16,12 19,56 O 10,35 9,67 Si 44,94 43,25 Ca 28,59 27,52 Có thể giải thích sự xuất hiện của nguyên tố C trong mẫu kem tản nhiệt STARS là do lưới chụp SEM có phủ lớp Cacbon ñể tăng ñộ dẫn, ñiều này làm cho phép phân tích EDX luôn ño ñược thành phần Cacbon. Tuy nhiên phép phân tích cho thấy mẫu kem tản nhiệt STARS / 2% CNTs có hàm lượng Cacbon cao so với hơn mẫu kem tản nhiệt STARS, ñiều này ñã gián tiếp chứng minh ñược sự xuất hiện thêm của thành phần CNTs trong mẫu kem STARS / 2% CNTs. Hình 4.41 là kết quả phân tích trên mẫu kem tản nhiệt AS5 / 2% CNTs. Kết quả phân tích cho thấy trong cả mẫu kem AS5 và mẫu kem tản nhiệt AS5 / 2% CNTs ñều có sự xuất hiện của các nguyên tố Ag, Zn, O và C. Tuy nhiên tương tự như trường hợp của kem STARS, phép phân tích cho thấy mẫu kem tản nhiệt AS5 / 2% CNTs có hàm 117 lượng Cacbon (19,89%) cao so với hơn mẫu kem tản nhiệt AS5 (17,21%), ñiều này ñã gián tiếp chứng minh ñược sự xuất hiện thêm của thành phần CNTs trong mẫu kem AS5 / 2% CNTs. Hình 4.41. Kết quả phân tích EDX kem AS5 / 2% CNTs Bảng 4.3. Kết quả phân tích EDX trên mẫu kem AS5 và AS5/2%CNTs Tên nguyên tố % khối lượng (kem AS5) % khối lượng (kem AS5/2%CNTs) C 17,21 19,89 O 11,21 10,34 Zn 27,92 27,21 Ag 43,66 42,56 4.3.2. Thử nghiệm kem tản nhiệt CNTs cho vi xử lý 4.3.2.1. Phương án thực nghiệm Phương án thực nghiệm dùng ñể nghiên cứu ứng dụng CNTs trong kem tản nhiệt cho vi xử lý ñược lựa chọn như sau: - Chế tạo kem tản nhiệt mới bằng cách bổ sung thêm thành phần CNTs vào các vật liệu nền khác nhau, bằng các phương pháp và tỷ lệ khác nhau. - Khảo sát hiệu quả tản nhiệt của các loại kem ứng dụng CNTs. - So sánh các kết quả ño ñược, từ ñó tìm ra loại kem tốt nhất. 118 4.3.2.2. Hệ máy tính dùng trong thí nghiệm ðể khảo sát hiệu quả tản nhiệt của các loại kem ta sử dụng một sensor ño nhiệt ñộ tích hợp sẵn trên vi xử lý, hoạt ñộng của sensor này ñược quản lý bằng phần mềm ñể trực tiếp ño nhiệt ñộ của vi xử lý. Hệ thí nghiệm bao gồm 1 máy tính ñược ñặt trong phòng kính khép kín, nhiệt ñộ phòng ñược giữ ổn ñịnh ở 20oC nhờ ñiều hòa nhiệt ñộ, ñược kiểm soát bằng nhiệt kế, ñộ ẩm phòng ñược giữ cố ñịnh nhờ một máy hút ẩm hoạt ñộng liên tục, việc này ñảm bảo ñiều kiện môi trường bên ngoài là như nhau trong mọi thí nghiệm. Hình 4.42. Hệ thí nghiệm khảo sát nhiệt ñộ CPU khi sử dụng kem tản nhiệt chứa thành phần CNTs Các bộ phận của máy tính ñược tháo rời và ñặt xa nhau như hình 4.42, nhằm ñảm bảo nhiệt ñộ các linh kiện không ảnh hưởng tới nhiệt ñộ của CPU, ñồng thời cũng tạo thuận lợi cho việc vận hành thí nghiệm. Máy vi tính ñược sử dụng trong nghiên cứu này có cấu hình như sau • CPU: Intel Pentium (R) IV 3.06GHz. • RAM: 512 MB. • HDD: 80 Gb. • OS: Microsoft Windows XP Professional Service Pack 2. • Sensor tích hợp trong CPU ñang dùng là loại TDiode (Thermal Diode) với sai số ± 0.5 oC. Sự thay ñổi nhiệt ñộ của CPU ñược các sensor này nhận biết và thông qua một mạch biến ñổi ADC chuyển thành tín hiệu số. Các phép ño khảo sát nhiệt ñộ ñược thực hiện nhiều lần, kết quả ño lặp lại nhiều nhất và phù hợp với giá trị trung bình của nhiều lần ño sẽ ñược lựa chọn ñể phân tích. 119 Ngoài ra còn có các phần mềm hỗ trợ trong quá trình nghiên cứu như ñã nói ở các phần trên bao gồm: phần mềm Speedfan 4.33 ñể hiển thị nhiệt ñộ một số linh kiện và thiết bị trong máy vi tính như ổ cứng, bo mạch, CPU; và phần mềm StressPrime 2004 ORTHOS ñể kích hoạt cho CPU hoạt ñộng ở công suất tối ña (full load). Các bước thực nghiệm tản nhiệt : • Bôi kem tản nhiệt vào CPU • ðiều chỉnh nhiệt ñộ phòng chính xác, kiểm tra bằng nhiệt kế. • Khởi ñộng máy tính. • Bật chương trình ño nhiệt ñộ CPU (Speedfan 4.33). • ðể máy tính chạy ở chế ñộ bình thường trong 1h. • Bật chương trình chạy full load ñể CPU hoạt ñộng 100% công suất. • Tắt chế ñộ Full load, ñể CPU hoạt ñộng ở công suất bình thường trong 3h. • Ghi lại số liệu. Hình 4.43. Các thao tác ñưa kem tản nhiệt chứa thành phần CNTs lên CPU 4.3.2.3. Kết quả thử nghiệm ðể xác ñịnh nồng ñộ tối ưu của CNTs pha trong kem tản nhiệt, chúng tôi tiến hành thí nghiệm với kem tản nhiệt chứa thành phần CNTs ở các nồng ñộ từ 1% wt. ñến 7% w.t. Hình 4.44 là ñồ thị khảo sát nhiệt ñộ ứng với kem STARS / CNTs với các nồng ñộ CNTs từ 0 % wt. ñến 7 %wt. Kết quả khảo sát với các loại kem này cho thấy nhiệt ñộ của CPU tăng theo thời gian với quy luật của hàm số mũ và sau khoảng thời gian 200 s thì nhiệt ñộ của CPU ñạt tới giá trị bão hòa. Kết quả trên ñồ thị hình 4.44 cho thấy với nồng ñộ của CNTs là 2% wt. thì hiệu quả của kem tản nhiệt là cao nhất 120 tương ứng với nhiệt ñộ bão hòa của CPU là 63oC, giảm xuống 3oC so với trường hợp chỉ dùng kem tản nhiệt STARS. Hình 4.44. ðồ thị nhiệt ñộ của CPU khi sử dụng kem tản nhiệt STARS / CNTs với nồng ñộ của CNTs từ 0% wt. ñến 7% wt. Hình 4.45. ðồ thị nhiệt ñộ của CPU khi sử dụng kem tản nhiệt AS5 / CNTs với nồng ñộ của CNTs từ 0% wt. ñến 7% wt. 121 Kết quả khảo sát nhiệt ñộ của CPU khi sử dụng kem tản nhiệt AS5 chứa thành phần CNTs ñược thể hiện trên ñồ thị hình 4.45. Kết quả khảo sát cho thấy nhiệt ñộ của CPU cũng tăng theo thời gian với quy luật của hàm số mũ và sau khoảng thời gian 200 s thì nhiệt ñộ của CPU ñạt tới giá trị bão hòa. Với nồng ñộ của CNTs là 2% wt. thì hiệu quả của kem tản nhiệt là cao nhất tương ứng với nhiệt ñộ bão hòa của CPU là 57oC, giảm xuống 2oC so với trường hợp chỉ dùng kem tản nhiệt AS5. Chúng ta nhận thấy ñối với cả hai loại kem tản nhiệt STARS và AS5 thì khi nâng cao nồng ñộ của CNTs trong kem vượt quá 2% wt. sẽ làm giảm hiệu quả của kem tản nhiệt, ñiều này ñược giải thích là do khi nồng ñộ CNTs quá lớn sẽ làm kem tản nhiệt bị mất ñi tính nhớt, do vậy khả năng dàn ñều cũng như khả năng lấp ñầy các khe trống của kem trên bề mặt vi xử lý giảm xuống làm cho hiệu quả tản nhiệt suy giảm. Xuất phát từ kết quả này, các nghiên cứu tiếp theo của chúng tôi ñược thực hiện với các loại kem STARS và AS5 pha với nồng ñộ CNTs là 2% wt. 4.3.3. Tính toán mô phỏng ñộ dẫn nhiệt của kem tản nhiệt CNTs 4.3.3.1. Phương pháp mô phỏng ðể ñánh giá ñộ dẫn nhiệt và hiệu quả tản nhiệt của các loại kem tản nhiệt ứng dụng CNTs chúng tôi sử dụng phương pháp mô phỏng kết hợp với kết quả thực nghiệm ñể dự ñoán nhiệt trở của lớp kem cũng như ñộ dẫn nhiệt của kem. Hình 4.46 là mô hình của hệ thống tản nhiệt cho vi xử lý máy tính. Mô hình tản nhiệt ở trên ñược mô tả thông qua một mạch ñiện thể hiện quá trình tản nhiệt như trong hình 4.47. Trong mô hình này: • I : là công suất nhiệt tỏa ra từ vi xử lý máy tính • C1 : nhiệt dung của vi xử lý • CT : nhiệt dung của kem tản nhiệt • R1a : nhiệt trở giữa vi xử lý và lớp kem tản nhiệt • R1b : nhiệt trở giữa kem tản nhiệt và quạt tản nhiệt • C2 : nhiệt dung của quạt tản nhiệt • R2 : nhiệt trở giữa quạt tản nhiệt với môi trường • U : nhiệt ñộ của môi trường Vì nhiệt dung của lớp kem tản nhiệt là nhỏ so với nhiệt dung của vi xử lý cũng như quạt tản nhiệt nên trong mô hình trên có thể bỏ qua CT, như vậy mô hình ñược ñơn giản hóa thành sơ ñồ ở hình 4.48. 122 Hình 4.46. Mô hình hệ thống tản nhiệt bằng quạt cho vi xử lý máy tính µ-processor Thermal Paste Cooling fan U Evironment I C1 C2 CT R2 R1a R1b Hình 4.47. Sơ ñồ mạch hệ thống tản nhiệt bằng quạt cho vi xử lý U I C1 C2 R2 R1 U1 U2 I1 I2 Hình 4.48. Sơ ñồ mạch hệ thống tản nhiệt bằng quạt cho vi xử lý ñơn giản hóa Trong sơ ñồ hình 4.48 ta có: • R1 = R1a + R1b: nhiệt trở của lớp kem tản nhiệt Mainboard Aluminum Copper plate CNTs/Diamond thermal paste FAN Air Air Air Air Aluminum Flake `µ-Processor CPU Slot Aluminum Flake Heat Heat 123 • U1 : nhiệt ñộ của vi xử lý • U2 : nhiệt ñộ của kem tản nhiệt Từ mô hình ñã ñược ñơn giản hóa, chúng ta có thể suy ra hệ phương trình vi phân mô tả quá trình tản nhiệt như sau: 2 1 1 1 2 2 2 1 1 1 2 2 1 2 ( ) ( ) U U I R U U I R C dU I I dt C dU I I dt − =  − =   = −  = − (4.9) Trong ñó: • I1: dòng nhiệt từ vi xử lý ñến quạt tản nhiệt • I2: dòng nhiệt từ quạt tản nhiệt ra môi trường Trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng loại vi xử lý Intel® Pentium® 4 Processors 524 (3.06GHz) với kích thước 1,476” x 1,476”, khối lượng là 21,86 gam, công suất tỏa nhiệt là 84 W và có nhiệt dung là 15,6 J/K. Quạt tản nhiệt ñược làm bằng vây nhôm và có ñế ñồng với diện tích 7 cm2, tổng khối lượng là 220 g. ðể ñơn giản cho quá trình mô phỏng, chúng tôi giả thiết nhiệt ñộ của vây tản nhiệt bằng với nhiệt ñộ môi trường, ñồng thời bỏ qua nhiệt trở của phần vây bên ngoài. Khi ñó chúng tôi tính ñược nhiệt dung của hệ thống quạt tản nhiệt vào khoảng 89 J/K và nhiệt trở giữa quạt và môi trường là 0,43 K/W. Như vậy chúng ta có ñược: I= 84 W, U = 20oC, C1 = 15,6 J/K, C2 = 89 J/K, R2 = 0,43 K/W. Tại thời ñiểm ban ñầu chúng tôi giả thiết nhiệt ñộ vi xử lý, nhiệt ñộ quạt tản nhiệt bằng nhiệt ñộ môi trường, như vậy U1 = U2 = U = 20 0C. Quá trình mô phỏng ñược thực hiện với những giá trị khác nhau của R1, là nhiệt trở của các lớp kem tản nhiệt khác nhau. 4.3.3.2. Trường hợp không sử dụng kem tản nhiệt ðể ñánh giá vai trò của kem tản nhiệt, chúng tôi tiến hành thí nghiệm trong trường hợp không có kem tản nhiệt giữa CPU và ñế quạt tản nhiệt. Kết quả thực nghiệm và mô phỏng cho ta kết quả như ñồ thị ở hình 2.49. Có thể thấy rằng khi CPU hoạt ñộng ở chế ñộ nhàn rỗi thì nhiệt ñộ CPU khá cao với giá trị 37oC. Ngay sau khi hoạt ñộng ở chế ñộ 100% công suất, nhiệt ñộ của CPU tăng nhanh và ñạt 85oC sau 20 giây, sau ñó máy tính tự ñộng ngắt vì nhiệt ñộ CPU vượt quá giới hạn cho phép. ðiều 124 này cho thấy khi không sử dụng kem tản nhiệt, nhiệt ñộ CPU sẽ vượt quá giới hạn cho phép và hoạt ñộng không hiệu quả. Kết quả mô phỏng trong trường hợp không sử dụng kem tản nhiệt cho thấy nhiệt trở giữa quạt tản nhiệt và CPU là R1 = 0,81 K/W. Hình 4.49. Kết quả thực nghiệm và mô phỏng nhiệt ñộ CPU khi không sử dụng kem tản nhiệt 4.3.3.3. Trường hợp sử dụng kem tản nhiệt Stars Hình 4.50 là kết quả mô phỏng và thực nghiệm quá trình tản nhiệt cho CPU khi sử dụng kem tản nhiệt STARS. Kết quả cho thấy khi ở chế ñộ nhàn rỗi, nhiệt ñộ CPU vào khoảng 20oC, thấp hơn 17oC so với khi không sử dụng kem tản nhiệt, ñiều này ñã cho thấy vai trò của việc sử dụng kem tản nhiệt giữa CPU và ñế quạt. Ngay sau khi CPU hoạt ñộng ở chế ñộ 100% thì nhiệt ñộ của CPU tăng lên, sau 195 giây nhiệt ñộ CPU ñạt giá trị bão hòa 67oC. Như vậy máy tính không bị ngắt như trong trường hợp không sử dụng kem tản nhiệt. Kết quả mô phỏng kết hợp với thực nghiệm cho ta kết quả nhiệt trở của lớp kem tản nhiệt là R1 = 0,13 K/W. Giá trị R1 khi sử dụng kem STARS giảm 6,23 lần so với khi không sử dụng kem tản nhiệt. Kết quả mô phỏng kết hợp với thực nghiệm cho ta kết quả nhiệt trở của lớp kem tản nhiệt là R1 = 0,13 K/W. Giá trị R1 khi sử dụng kem STARS giảm 6,23 lần so với 125 khi không sử dụng kem tản nhiệt. ðộ dẫn nhiệt của kem STARS ñược xác ñịnh qua công thức: 2 170( ) 0.13( / )x7cmSTARS m k K W µ = (4.10) 1.87 ( / )STARSk W mK= (4.11) Hình 4.50. Kết quả thực nghiệm và mô phỏng nhiệt ñộ CPU khi sử dụng kem tản nhiệt STARS 4.3.3.4. Trường hợp sử dụng kem tản nhiệt Stars pha CNTs Các kết quả nghiên cứu trước ñây của chúng tôi ñã cho thấy kem tản nhiệt khi pha 2% wt. CNTs sẽ cho kết quả tản nhiệt tốt nhất. Hình 4.51 là kết quả mô phỏng và thực nghiệm quá trình tản nhiệt cho CPU khi sử dụng kem tản nhiệt STARS / 2% CNTs. Kết quả cho thấy khi ở chế ñộ nhàn rỗi, nhiệt ñộ CPU vào khoảng 20oC. Ngay sau khi CPU hoạt ñộng ở chế ñộ 100% thì nhiệt ñộ của CPU tăng lên, sau 190 giây nhiệt ñộ CPU ñạt giá trị bão hòa 64oC. Như vậy nhiệt ñộ của CPU khi sử dụng kem tản nhiệt STARS / 2% CNTs giảm ñi 3oC khi so với kem STARS không pha CNTs. Kết 126 hợp với phương pháp mô phỏng chúng tôi xác ñịnh ñược nhiệt trở của lớp kem tản nhiệt STARS / 2% CNTs là R1 = 0,095 K/W. ðộ dẫn nhiệt của kem tản nhiệt ñược xác ñịnh theo công thức: / 2 170( ) 0.095( / )x7cmCNTs STARS m k K W µ = (4.12) / 2.56 ( / )CNTs STARSk W mK= (4.13) Như vậy với việc thêm 2% CNTs vào kem tản nhiệt STARS, ñộ dẫn nhiệt của kem tăng lên 1,37 lần. Hình 4.51. Kết quả thực nghiệm và mô phỏng nhiệt ñộ CPU khi sử dụng kem tản nhiệt STARS / 2% CNTs 4.3.3.5. Trường hợp sử dụng kem tản nhiệt AS5 Hình 4.52 là kết quả thực nghiệm và mô phỏng quá trình tản nhiệt cho CPU khi sử dụng kem tản nhiệt AS5. Kem tản nhiệt AS5 có thành phần chủ yếu là bạc nên hiệu quả tản nhiệt cao hơn so với kem tản nhiệt STARS. ðiều này ñược thể hiện ở nhiệt ñộ bão hòa của CPU khi hoạt ñộng ở chế ñộ 100% công suất là 55oC, thấp hơn 12oC so với kem tản nhiệt 127 STARS. Kết quả cho thấy nhiệt trở của lớp kem là 0,027 K/W, tương ứng với ñộ dẫn nhiệt là 8,89 W/mK. Hình 4.52. Kết quả thực nghiệm và mô phỏng nhiệt ñộ CPU khi sử dụng kem tản nhiệt AS5 4.3.3.6. Trường hợp sử dụng kem tản nhiệt AS5 pha CNTs ðể nghiên cứu ảnh hưởng của CNTs ñến kem tản nhiệt, chúng tôi tiến hành thử nghiệm với mẫu kem AS5 / 2% CNTs. Hình 4.53 là kết quả thực nghiệm và mô phỏng quá trình tản nhiệt cho CPU khi sử dụng kem tản nhiệt AS5 / 2% CNTs. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy khi pha 2% CNTs trong kem tản nhiệt AS 5, nhiệt ñộ bão hòa của CPU là 53oC, giảm 2oC so với khi không sử dụng vật liệu CNTs. Nhiệt trở của lớp kem tản nhiệt là R1 = 0,015 W/mK, từ ñây có thể xác ñịnh ñược ñộ dẫn nhiệt của kem tản nhiệt AS5 / 2% CNTs là : / 5 2 170( ) 0.015( / )x7cmCNTs AS m k K W µ = (4.14) / 5 16.2( / )CNTs ASk W mK= (4.15) 128 Hình 4.53. Kết quả thực nghiệm và mô phỏng nhiệt ñộ CPU khi sử dụng kem tản nhiệt AS5 / 2% CNTs Bảng 4.4 Tổng kết kết quả ño ñạc và tính toán với các loại kem tản nhiệt Kem tản nhiệt Nhiệt trở (K/W) ðộ dẫn nhiệt (W/mK) Nhiệt ñộ bão hòa của CPU (oC) Nhiệt ñộ bão hòa của quạt (oC) Không có kem 0,81 - - - STARS 0,13 1,87 66 55,7 STARS/ 2% CNTs 0,095 2,56 63 55,6 AS5 0,027 8,89 58 55,7 AS5/ 2% CNTs 0,015 16,2 56 55,6 Như vậy ñộ dẫn nhiệt của kem tản nhiệt AS5/ 2% CNTs cao hơn 1,82 lần so với ñộ dẫn nhiệt của kem tản nhiệt AS5 thông thường. ðiều này một lần nữa khẳng ñịnh hiệu quả của CNTs trong việc ứng dụng cho kem tản nhiệt. Bảng 4.4 tổng kết các giá trị ño ñạc và tính toán của nhiệt trở R1, ñộ dẫn nhiệt k của các loại kem tản nhiệt khác nhau. Từ bảng kết quả này chúng ta thấy ñược loại kem tản nhiệt AS5 / 2% CNTs có ñộ dẫn nhiệt cao nhất. 129 4.3.3.7. Quá trình giảm nhiệt ñộ của CPU Chúng tôi cũng tiến hành mô phỏng và thực nghiệm quá trình giảm nhiệt ñộ của CPU khi CPU ở chế ñộ 100% công suất chuyển về chế ñộ nhàn rỗi. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm ñược mô tả trên hình 4.54 ñối với kem tản nhiệt STARS. Hình 4.54. Kết quả thực nghiệm và mô phỏng nhiệt ñộ CPU trong quá trình giảm nhiệt ñộ khi sử dụng kem tản nhiệt STARS Kết quả mô phỏng cho thấy công suất của CPU khi ở chế ñộ nhàn rỗi là 11 W, nhỏ hơn 7,6 lần công suất của CPU khi ở chế ñộ 100% công suất. 130 KẾT LUẬN CHUNG Với mục tiêu nghiên cứu tính chất của một số vật liệu tổ hợp nền hữu cơ chứa thành phần ống nanô cácbon và thử nghiệm ứng dụng trong tản nhiệt cho linh kiện ñiện tử công suất lớn, luận án ñã tập trung nghiên cứu ñồng thời cả lý thuyết, mô hình mô phỏng và thực nghiệm vật liệu nền hữu cơ dạng lỏng và kem chứa thành phần CNTs. Luận án cũng ñã thử nghiệm ứng dụng của chất lỏng tản nhiệt, kem tản nhiệt chứa thành phần CNTs chế tạo ñược cho vi xử lý máy tính và ñèn LED công suất lớn. Từ những kết quả nghiên cứu nhận ñược, có thể kết luận một số ñiểm chính như sau: 1. Luận án ñã xây dựng thành công mô hình cải tiến tính toán lý thuyết ñộ dẫn nhiệt của chất lỏng chứa thành phần CNTs, với việc ñưa thêm tính toán cấu trúc dạng ống, cùng tính chất dẫn nhiệt bất ñẳng hướng dọc theo trục ống cũng như phương pháp xác ñịnh ñộ dẫn nhiệt hiệu dụng của CNTs khi phân tán ngẫu nhiên ñồng ñều theo mọi hướng vào mô hình tính toán. Kết quả tính toán của mô hình cải tiến ñã ñược so sánh và cho kết quả phù hợp với kết quả thực nghiệm ñã công bố trên các tạp chí quốc tế. 2. Luận án ñã chứng minh ñược cơ chế nâng cao hiệu quả tản nhiệt cho hệ thống tản nhiệt khi sử dụng chất lỏng chứa thành phần CNTs thông qua phương pháp mô phỏng. Kết quả mô phỏng cho hệ thống tản nhiệt tuần hoàn dùng bơm cũng như hệ thống tản nhiệt tuần hoàn tự ñối lưu cho thấy nhiệt ñộ của linh kiện có thể suy giảm xuống 3 - 5oC. 3. Vật liệu CNTs ñã ñược biến tính thành công với các nhóm chức –OH và – COOH. Kết quả biến tính thành công ñã ñược chứng minh qua phép phân tích phổ FTIR và phổ tán xạ Raman. Việc biến tính thành công vật liệu CNTs có ý nghĩa quyết ñịnh ñến việc phân tán CNTs trong chất lỏng và hiệu quả tản nhiệt. 4. Chất lỏng tản nhiệt nền DW và EG/DW chứa thành phần CNTs ñã chế tạo thành công với sự phân tán ñồng ñều, ổn ñịnh và không còn sự tụ ñám CNTs trong nền chất lỏng. 5. Chất lỏng tản nhiệt chứa thành phần CNTs cho hiệu quả tản nhiệt tốt khi ñược ứng dụng trong tản nhiệt cho vi xử lý máy tính Intel Pentium IV, Intel Corei5, chíp LED 50 W, ñèn pha LED 450 W và ñèn LED chiếu sáng công cộng 100 131 W. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc ứng dụng chất lỏng chứa thành phần CNTs giúp giảm nhiệt ñộ của linh kiện xuống từ 3-5oC. 6. Vật liệu CNTs ñã ñược phân tán ñồng ñều vào nền kem tản nhiệt Stars và AS5 thông qua việc sử dụng dung môi Chloroform, phép phân tích EDX cho thấy quá trình loại bỏ hoàn toàn Chloroform khỏi kem tản nhiệt ñã ñược thực hiện thành công. 7. Kem tản nhiệt chứa thành phần CNTs mang lại hiệu quả tản nhiệt tốt khi ñược ứng dụng cho vi xử lý máy tính Intel Pentium IV. Kết quả khảo sát cho thấy nhiệt ñộ của CPU giảm xuống 3oC khi có thêm 2 % wt. CNTs trong kem tản nhiệt Stars, và giảm xuống 2oC khi có thêm 2% wt. CNTs trong kem tản nhiệt AS5. 8. Phương pháp tính toán mô phỏng kết hợp với kết quả thực nghiệm ñã cho thấy ñộ dẫn nhiệt của kem tản nhiệt tăng lên từ 1,4 - 1,8 lần khi có thêm hàm lượng 2 % wt CNTs trong kem tản nhiệt. Dù ñã ñạt ñược một số kết quả khoa học có ý nghĩa như trình bày trong luận án, các vấn ñề khác như tính toán lý thuyết cơ chế nâng cao ñộ dẫn nhiệt của kem tản nhiệt chứa thành phần CNTs, thực hiện phép ño ñộ dẫn nhiệt của chất lỏng tản nhiệt và kem tản nhiệt chứa thành phần CNTs, nghiên cứu ứng dụng SWCNTs chất lỏng và kem tản nhiệt, hay nghiên cứu so sánh giữa việc ứng dụng MWCNTs chế tạo tại Viện Khoa học vật liệu với các loại MWCNTs khác, còn cần ñược triển khai nghiên cứu. Trong thời gian tới, nếu có ñiều kiện, chúng tôi mong muốn ñược tiếp tục triển khai các nghiên cứu trên và hy vọng sẽ có ñược một số kết quả khoa học mới thú vị. 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO [01] Phan Ngọc Minh, “Vật liệu Cácbon cấu trúc nanô và các ứng dụng tiềm năng”, Nhà Xuất Bản Khoa học Tự nhiên và Công nghệ (2015). [02] Mauro Lomascoloa, Gianpiero Colangelob , Marco Milaneseb, Arturo de Risi, “Review of heat transfer in nanofluids: Conductive, convective and radiative experimental results”, Renewable and Sustainable Energy Reviews (2015) 43, 2015, 1182–1198, doi: 10.1016/j.rser.2014.11.086 [03] Danilenko V, “On the history of the discovery of nanodiamond synthesis”, Physics of the Solid State (2004) 46, 4, 581, doi: 10.1134/1.1711431 [04] Iijima Sumio, “Helical microtubules of graphitic carbon”, Nature (1991) 354, 56, doi:10.1038/354056a0 [05] Novoselov S, Geim K, Morozov V, Jiang D, Zhang Y, Dubonos V, Grigorieva V, Firsov A, “Electric field effect in atomically thin carbon films”, Science 306 (2004) 306, 666, doi:10.1126/science.1102896 [06] Iijima Sumio, “Helical microtubules of graphitic carbon”, Nature (1991) 354, 56, doi:10.1038/354056a0 [07] [08] Choudhary V, Gupta A, Polymer/Carbon nanotubes nanocomposites (2011), Chapter 4 (Http:// [09] Peter Harris, Book “Carbon nanotube science: Synthesis, properties and applications”, Cambridge University Press (2011), doi: 10.1017/cbo978051160970 1.006 [10] Salma Halelfadl, Patrice Estellé, Thierry Maré, “Heat transfer properties of aqueous carbon nanotubes nanofluids in coaxial heat exchanger under laminar regime”, Experimental Thermal and Fluid Science (2014) 55, 174–180, doi: 10.101 6/j.expthermflusci.2014.03.003 [11] Boris I. Yakobson, Phaedon Avouris, “Mechanical properties of carbon nanotubes”, Topics in Applied Physics (2001) 80, 287, doi: 10.1007/3-540-39947- X_12 [12] Benedict L, Louie S, Cohen M, “Heat capacity of carbon nanotubes”, Solid State Communications (1996) 100, 3, 177, doi: 10.1016/0038-1098(96)00386-9 133 [13] Ruan W, Wang Z, Li Y, Liu L, “In-situ heat capacity measurement of carbon nanotubes using suspended microstructure-based microcalorimetry”, IEEE Transactions On Nanotechnology (2012) 11, 2, 367, doi: 10.1109/tnano.2011.2176 748 [14] Hepplestone S, Ciavarella A, Janke C, Srivastava G, “Size and temperature dependence of the specific heat capacity of CNTs”, Surface Science (2006) 600, 3633, doi:10.1016/j.susc.2005.12.070 [15] Saeed Zeinali Heris, Marjan Fallahi, Mehdi Shanbedi, Ahmad Amiri, “Heat transfer performance of two-phase closed thermosyphon with oxidized CNT/water nanofluids”, Heat and Mass Transfer (2015) 51, 5, doi:10.1007/s00231-015-1548-9 [16] M. Pourfath, H. Kosina, and S. Selberherr, “Numerical study of quantum transport in carbon nanotube transistors”, Mathematics and Computers in Simulation (2008) 79, 4, 1051, doi:10.1016/j.matcom.2007.09.004 [17] Popov V, “Carbon nanotubes: properties and application”, Materials Science and Engineering: R: Reports (2004) 43, 61, doi:10.1016/j.mser.2003.10 .001 [18] Guler O, Even E, “Carbon nanotubes formation by short-time ball milling and annealing of graphite”, Optoelectronics and advanced materials – Rapid communications (2012) 6, 183 [19] [20] Masarapu, Charan, Book “Carbon nanotubes: Synthesis, properties and applications in modern electronic devices”, ProQuest (2008) 226, 3337449 [21] Phan Ngoc Minh, Nguyen Van Chuc, Phan Ngoc Hong, Ngo Thi Thanh Tam and Phan Hong Khoi, “New technique for the synthesis of carbon nanotubes”, Journal of the Korean Physical Society (2008) 53, 2725, doi: 10.3938/jkps.53.2725 [22] Nguyen Van Chuc, Nguyen Duc Dung, Phan Hong Khoi, Phan Ngoc Minh,“Synthesis of carbon nanotubes on steel foils”, Journal of the Korean Physical Society (2008) 52, 1368, doi:10.3938/jkps.52.1368 [23] Nguyen Duc Dung, Nguyen Hong Quang, Phan Hong Khoi, Phan Ngoc Minh “Carbon nanotubes growing over hydrogen reduction formed iron nanoparticles on CaCO3 support”, Journal of the Korean Physical Society (2008) 52, 1372, doi: 10.3938/jkps.52.1372 134 [24] Wei Yu and Huaqing Xie, “A review on nanofluids: Preparation, stability mechanisms, and applications”, Journal of Nanomaterials (2012) 2012, 435873, 17, doi:10.1155/2012/435873 [25] S.M. Sohel Murshed, , C.A. Nieto de Castro, “Superior thermal features of carbon nanotubes-based nanofluids – A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews (2014) 37, 155–167, doi:10.1016/j.rser.2014.05.017 [26] Rashmi Walvekar, Mohammad Khalid Siddiqui, SeikSan Ong & Ahmad Faris Ismail, “Application of CNT nanofluids in a turbulent flow heat exchanger”, Journal of Experimental Nanoscience (2015), doi:10.1080/17458080.2015. 1015461 [27] C. H. Lo, T. T. Tsung, and L. C. Chen, “Shape-controlled synthesis of Cu- based nanofluid using submerged arc nanoparticle synthesis system (SANSS)”, Journal of Crystal Growth (2005) 277, 1–4, 636–642, doi:10.1016/j.jcrysgro.2005. 01.067 [28] C. H. Lo, T. T. Tsung, L. C. Chen, C. H. Su, and H. M. Lin, “Fabrication of copper oxide nanofluid using submerged arc nanoparticle synthesis system (SANSS)”, Journal of Nanoparticle Research (2005) 7, 2-3, 313-320, doi:10.1007/ s11051-004-7770-x [29] H. T. Zhu, Y. S. Lin, and Y. S. Yin, “A novel one-step chemical method for preparation of copper nanofluids”, Journal of Colloid and Interface Science (2004) 277, 1, 100 – 103, doi:10.1016/j.jcis.2004.04.026 [30] H. Bönnemann, S. S. Botha, B. Bladergroen, and V. M. Linkov, “Monodisperse copper- and silver-nanocolloids suitable for heat-conductive fluids”, Applied Organometallic Chemistry (2005), 19, 6, 768 – 773, doi:10.1002/ aoc.889 [31] A. K. Singh and V. S. Raykar, “Microwave synthesis of silver nanofluids with polyvinylpyrrolidone (PVP) and their transport properties”, Colloid and Polymer Science (2008) 286, 14-15, 1667 – 1673, doi: 10.1007/s00396-008-1932-9 [32] Huaqing Xie and Lifei Chen, “Review on the preparation and thermal performances of carbon nanotube contained nanofluids”, J. Chem. Eng. Data (2011) 56, 4, 1030 – 1041, doi:10.1021/je101026j 135 [33] Xie H. Q, Lee H., Youn W., Choi M. “Nanofluids containing multi-walled carbon nanotubes and their enhanced thermal conductivities”, Journal of Applied Physics (2003) 94, 4971 – 4975, doi:10.1063/1.1613374 [34] Jiang L. Q., Gao L., Sun J., “Production of aqueous colloidal dispersions of carbon nanotubes”, Journal of Colloid and Interface Science (2003) 260, 89–94, doi:10.1016/s0021-9797(02)00176-5 [35] Lifei Chen, Huaqing Xie, Yang Li, Wei Yu, “Nano fluids containing carbon nanotubes treated by mechanochemical reaction”, Thermochimica Acta (2008) 477, 21 – 24, doi:10.1016/j.tca.2008.08.001 [36] Narendra Singha, Gaurav Chanda & S. Kanagaraja, “Investigation of thermal conductivity and viscosity of carbon nanotubes–ethylene glycol nanofluids”, Heat Transfer Engineering (2012) 33, 9, 821 – 827, doi:10.1080/01457632.2012.646922 [37] A. Ghadimi, R. Saidur, and H. S. C. Metselaar, “A review of nanofluid stability properties and characterization in stationary conditions”, International Journal of Heat and Mass Transfer (2011) 54, 4051 – 4068, doi: 10.1016/j.ijheat masstransfer.2011.04.014 [38] Sandesh S. Chougule and S. K. Sahu, “Performance of carbon nanotubes– water nanofluid charged wickless heat pipe flat plate solar collectors having different filling ratio”, Journal of Solar Energy Engineering (2014) 137, 2, 024501, doi:10.1115/1.4028701 [39] S. P. Jang and S. U. S. Choi, “Cooling performance of a microchannel heat sink with nanofluids”, Applied Thermal Engineering (2006) 26, 17-18, 2457–2463, doi:10.1016/j.applthermaleng.2006.02.036 [40] H. Shokouhmand, M. Ghazvini, and J. Shabanian, “Performance analysis of using nanofluids in microchannel heat sink in different flow regimes and its simulation using artificial neural network”, Proceedings of the World Congress on Engineering (2008) 3 [41] C. Y. Tsaia, H. T. Chiena, P. P. Dingb, B. Chanc, T. Y. Luhd, and P. H. Chena, “Effect of structural character of gold nanoparticles in nanofluid on heat pipe thermal performance”, Materials Letters (2004) 58, 1461, doi: 10.1016/j.mat let.2003.10.009 136 [42] Y. T. Chen, W. C. Wei, S. W. Kang, and C. S. Yu, “Effect of nanofluid on flat heat pipe thermal performance”, in Proceedings of the 24th IEEE Semiconductor Thermal Measurement and Management Symposium (2006) [43] S. W. Kang, W. C. Wei, S. H. Tsai, and C. C. Huang, “Experimental investigation of nanofluids on sintered heat pipe thermal performance”, Applied Thermal Engineering (2009) 29, 5-6, 973–979, doi: 10.1016/j.applthermaleng .2008.05.010 [44] P. Naphon, P. Assadamongkol, and T. Borirak, “Experimental investigation of titanium nanofluids on the heat pipe thermal efficiency”, International Communications in Heat and Mass Transfer (2008) 35, 10, 1316–1319, doi:10. 1016/j.icheatmasstransfer.2008.07.010 [45] H. Xie and L. Chen, “Adjustable thermal conductivity in carbon nanotube nanofluids” Physics Letters Section A (2009) 373, 21, 1861–1864, doi:10.1016/j. physleta.2009.03.037 [46] H. Xie, W. Yu, and Y. Li, “Thermal performance enhancement in nanofluids containing diamond nanoparticles”, Journal of Physics D (2009) 42, 9, 095413, doi:10.1088/0022-3727/42/9/095413 [47] W. Yu, H. Xie, L. Chen, and Y. Li, “Investigation of thermal conductivity and viscosity of ethylene glycol based ZnO nanofluid”, Thermochimica Acta (2009) 491, 1-2, 92-96, doi:10.1016/j.tca.2009.03.007 [48] Salma Halelfadl, Thierry Maré, Patrice Estellé, “Efficiency of carbon nanotubes water based nanofluids as coolants”, Experimental Thermal and Fluid Science (2014), 53, 104–110, doi:10.1016/j.expthermflusci.2013.11.010 [49] M. Kole and T. K. Dey, “Thermal conductivity and viscosity of Al2O3 nanofluid based on car engine coolant”, Journal of Physics D (2010) 43, 31, 315501, doi:10.1088/0022-3727/43/31/315501 [50] S. C. Tzeng, C. W. Lin, and K. D. Huang, “Heat transfer enhancement of nanofluids in rotary blade coupling of four-wheel-drive vehicles”, Acta Mechanica (2005) 179, 1-2, 11-23, doi:10.1007/s00707-005-0248-9 [51] D. Singh, J. Toutbort, G. Chen, et al., “Heavy vehicle systems optimization merit review and peer evaluation”, Annual Report, Argonne National Laboratory, (2006) 137 [52] K. V. Wong and O. de Leon, “Applications of nanofluids: current and future”, Advances in Mechanical Engineering (2010) 2010, 519659, 11, doi:10. 1155/2010/519659 [53] J. Routbort, et al., Argonne National Lab, Michellin North America, St. Gobain Corp., 2009, /pdfs/nanofluids industrial cooling.pdf. [54] –Nanofluid%20for%20Cooling%20 Enhancement%20of%20Electrical%20Power%20Equipment.pdf. [55] D. P. Kulkarni, D. K. Das, and R. S. Vajjha, “Application of nanofluids in heating buildings and reducing pollution”, Applied Energy (2009) 86, 12, 2566- 2573, doi:10.1016/j.apenergy.2009.03.021 [56] S. J. Kim, I. C. Bang, J. Buongiorno, and L. W. Hu, “Study of pool boiling and critical heat flux enhancement in nanofluids”, Bulletin of the Polish Academy of Sciences - Technical Sciences (2007) 55, 2, 211–216 [57] S. J. Kim, I. C. Bang, J. Buongiorno, and L. W. Hu, “Surface wettability change during pool boiling of nanofluids and its effect on critical heat flux”, International Journal of Heat and Mass Transfer (2007) 50, 19-20, 4105–4116, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2007.02.002 [58] G. Ovejero, J. L. Sotelo, M. D. Romero, A. Rodríguez, M. A. Ocaña, G. Rodríguez, and J. García, “Multiwalled carbon nanotubes for liquid-phase oxidation: Functionalization, characterization, and catalytic activity”, Industrial and Engineering Chemistry Research (2006) 45, 7, 2206–2212, doi: 10.1021 /ie051079p [59] Lifei Chen, Huaqing Xie and Wei Yu, “Functionalization methods of carbon nanotubes and its applications”, Book “Carbon nanotubes applications on electron devices” edited by Prof. Jose Mauricio Marulanda, InTech (2011) 213 – 232, doi:10.5772/18547 [60] Antonio Sánchez, Rodrigo Cué Sampedro, Laura Peña-Parás & Erika Palacios-Aguilar, “Functionalization of carbon nanotubes and polymer compatibility studies”, Journal of Materials Science Research (2014) 3, 1, 12, doi: 10.5539/jmsr.v3n1p1 138 [61] Steven R. Hunt, Elliot J. Fuller, Brad L. Corso, and Philip G. Collins, “Distinguishing carbon nanotube defect chemistry using scanning gate spectroscopy”, Physical Review B (2012) 85, 235418, doi:10.1103/physrevb.85. 235418 [62] In-Yup Jeon, Dong Wook Chang, Nanjundan Ashok Kumar and Jong-Beom Baek, “Functionalization of carbon nanotubes”, Book “Carbon nanotubes - polymer nanocomposites” edited by Siva Yellampalli, Intech (2011), doi: 10.5772/ 18396 [63] Chao-Xuan Liu and Jin-Woo Choi, “Improved dispersion of carbon nanotubes in polymers at high concentrations”, Nanomaterials (2012) 2, 4, 329- 347, doi:10.3390/nano2040329 [64] Ulrike Staudinger, Beate Krause, Christine Steinbach, Petra Pötschke, Brigitte Voit, “Dispersability of multiwalled carbon nanotubes in polycarbonate- chloroform solutions”, Polymer (2014) 55, 24, 6335-6344, doi: 10.1016/j.polymer. 2014.10.012 [65] H. Xie, W. Yu, and W. Chen, “MgO nanofluids: higher thermal conductivity and lower viscosity among ethylene glycol-based nanofluids containing oxide nanoparticles” , Journal of Experimental Nanoscience (2010) 5, 5, 463–472, doi: 10.1080/17458081003628949 [66] Berber S, Kwon K, Tomanek D, “Unusually high thermal conductivity of carbon nanotubes”, Physical Review Letters (2000) 84, 4613, doi:10.1007/0-387- 25100-6_8 [67] J. A. Eastman, S. U. S. Choi, S. Li, W. Yu, and L. J. Thompson, “Anomalously increased effective thermal conductivities of ethylene glycol-based nanofluids containing copper nanoparticles”, Applied Physics Letters (2001) 78, 6, 718–720, doi:10.1063/1.1341218 [68] Y. Li, J. Zhou, S. Tung, E. Schneider, and S. Xi, “A review on development of nanofluid preparation and characterization”, Powder Technology (2009) 196, 2, 89–101, doi: 10.1016/j.powtec.2009.07.025 [69] Sandesh S. Chougule and S. K. Sahu, “Comparative study of cooling performance of automobile radiator using Al2O3-water and carbon nanotube-water 139 nanofluid”, Journal of Nanotechnology in Engineering and Medicine (2014) 5, 1, 010901, doi: 10.1115/1.4026971 [70] W. Yu, D. M. France, S. U. S. Choi, and J. L. Routbort, “Review and assessment of nanofluid technology for transportation and other applications”, Techrep Marketing (2007) 78, doi: 10.2172/919327 [71] Feng Ding, “Theoretical study of the stability of defects in single-walled carbon nanotubes as a function of their distance from the nanotube end”, Physical Review B (2005) 72, 245409, doi: 10.1103/physrevb.72.245409 [72] Mitura S, “Nanodiamonds”, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering (2012) 24, 1, 166 [73] S. U. S. Choi, Z. G. Zhang, W. Yu, F. E. Lockwood, and E. A. Grulke, “Anomalous thermal conductivity enhancement in nanotube suspensions”, Applied Physics Letters (2001) 79, 2252, doi: 10.1063/1.1408272 [74] Weiting Jiang, Guoliang Ding, HaoPeng, “Measurement and model on thermal conductivities of carbon nanotube nanorefrigerants”, International Journal of Thermal Sciences (2009) 48, 1108–1115, doi: 10.1016/j.ijthermalsci.2008. 11.012 [75] Bui Hung Thang, Phan Hong Khoi, Phan Ngoc Minh, “A modified model for thermal conductivity of carbon nanotube-nanofluids”, Physics of Fluids (2015) 27, 3, 032002 – 032013, doi:10.1063/1.4914405 [76] Stuart Andrews & Antony Leather, “How TIM works & how to apply it correctly”, Bit-Tech (2009) [77] Priyanka Jaiswal and C.K. Dwivedi, “Thermal interface materials used for improving the efficiency and power handling capability of electronic devices: A review”, International Journal of Innovative Technology & Creative Engineering, (2011) 1, 5, 9 [78] Farhad Sarvar, Whalley D.C. , Conway P.P., “Thermal interface materials - A review of the state of the art”, Electronics Systemintegration Technology Conference (2006) 1292 – 1302 [79] Mark Hachman, “Intel adapting buckyballs for cooling chips”, ExtremeTech (2002) 140 [80] D. Hemanth, Hrishikesh E. Patel, V. R. Rajeev Kumar, T. Sundararajan, T. Pradeep, and Sarit K. Das, “Model for heat conduction in nanofluids”, Physical Review Letters (2004) 93, 14, 144301, doi:10.1103/physrevlett.93.144301 [81] H E Patel, K B Anoop, T Sundararajan and Sarit K Das, “Model for thermal conductivity of CNT-nanofluids”, Bulletin of Materials Science (2008) 31, 3, 387– 390, doi: 10.1007/s12034-008-0060-y [82] Maxwell JC, “A treatise on electricity and magnetism”, Clarendon Press (1873) [83] Hamilton RL, Crosser OK, “Thermal conductivity of heterogeneous two- component systems”, Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals (1962) 1, 3, 187–191, doi: 10.1021/i160003a005 [84] Jeffrey DJ, “Conduction through a random suspension of spheres”, Proc Royal Soc London (1973) A335, 355–367, doi: 10.1098/rspa.1973.0130 [85] Davis, RH., “The effective thermal conductivity of a composite material with spherical inclusions”, Int J Thermo Phys (1983) 7, 609, doi: 10.1007/bf00502394 [86] Yingsong Zheng and Haiping Hong, “Modified model for effective thermal conductivity of nanofluids containing carbon nanotubes”, Journal of Thermophysics and Heat Transfer (2007) 21, 3, doi: 10.2514/1.29178 [87] Rashmi Walvekar, Ismail Ahmad Faris, Mohammad Khalid, “Thermal conductivity of carbon nanotube nanofluid - Experimental and theoretical study”, Heat Transfer - Asian Research (2012) 41, 2, doi: 10.1002/htj.20405 [88] W. Yu and S.U.S. Choi, “The role of interfacial layers in the enhanced thermal conductivity of nanofluids: A renovated Hamilton-Crosser model”, Journal of Nanoparticle Research (2004) 6, 355–361, doi: 10.1007/s11051-004-2601-7 [89] Seyed Masoud Hosseini, Abdolreza Moghadassi1 and Dale Henneke, “Modeling of the effective thermal conductivity of carbon nanotube nanofluids based on dimensionless groups”, The Canadian Journal Of Chemical Engineering, (2011) 89, 183 – 186, doi:10.1002/cjce.20389 [90] Y.J. Hwang, Y.C. Ahn, H.S. Shin, C.G. Lee, G.T. Kim, H.S. Park, J.K. Lee, “Investigation on characteristics of thermal conductivity enhancement of nanofluids”, Current Applied Physics (2006) 6, 1068–1071, doi: 10.1016/j.cap. 2005.07.021 141 [91] Lifei Chen, Huaqing Xie, Yang Li, Wei Yu, “Nanofluids containing carbon nanotubes treated by mechanochemical reaction”, Thermochimica Acta (477) 21– 24, doi:10.1016/j.tca.2008.08.001 [92] Gensheng Wu, Juekuan Yang, Shulin Ge, Yujuan Wang, Minhua Chen, Yunfei Chen, “Thermal conductivity measurement for carbon-nanotube suspensions with 3ω method”, Advanced Materials Research (2009) 60 - 61, 394, doi: 10.4028/www.scientific.net/amr.60-61.394 [93] SP Sutera, R Skalak, “The history of Poiseuille's law”, Annual Review of Fluid Mechanics (1993) 25, 1, 1 – 19, doi:10.1146/annurev.fluid.25.1.1 [94] Christopher J. Seeton, “Viscosity–temperature correlation for liquids”, Tribology Letters (2006) 22, 1, 67-78, doi: 10.1007/s11249-006-9071-2 [95] Ujjal Kumar Sur, “Carbon Nanotube Radio” in “Carbon nanotubes - from research to applications”, Stefano Bianco, InTech (2011), doi: 10.5772/17251 [96] Yunsheng Xu, Chia-Ken Leong, and D.D.L. Chung, “Carbon nanotube thermal pastes for improving thermal contacts”, Journal of Electronic Materials (2007) 36, 9, 1181-1187, doi: 10.1007/s11664-007-0188-3 [97] Indra Vir Singh, Masataka Tanaka, Morinobu Endo, “Effect of interface on the thermal conductivity of carbon nanotube composites”, International Journal of Thermal Sciences (2007) 46, 842–847, doi: 10.1016/j.ijthermalsci.2006.11.003 [98] M. B. Bryning, D. E. Milkie, M. F. Islam, J. M. Kikkawa, and A. G. Yodh, “Thermal conductivity and interfacial resistance in single-wall carbon nanotube epoxy composites”, Applied Physics Letters (87) 161909, doi: /10.1063/1.2103398 [99] Sashi Kiran C. and K. K. Nanda, “Enhancement of commercially-available thermal grease by multiwalled carbon nanotubes for electronic device applications”, Advanced Materials Letters (2013) 4, 1, 22-25, doi: 10.5185/amlett. 2013.icnano.327 [100] Amy M. Marconnet, Namiko Yamamoto, Matthew A. Panzer, Brian L. Wardle, and Kenneth E. Goodson, “Thermal conduction in aligned carbon nanotube–polymer nanocomposites with high packing density”, ACS Nano, (2011) 5, 6, 4818–4825, doi: 10.1021/nn200847u [101] Z. Said, R. Saidur, M.A. Sabiha, N.A. Rahim, M.R. Anisur, “Thermophysical properties of single wall carbon nanotubes and its effect on 142 exergy efficiency of a flat plate solar collector”, Solar Energy (2015) 115, 757– 769, doi: 10.1016/j.solener.2015.02.037 [102] Shou-Shing Hsieh,corresponding author Hsin-Yuan Leu, and Hao-Hsiang Liu, “Spray cooling characteristics of nanofluids for electronic power devices”, Nanoscale Res Lett (2015) 10, 139, doi: 10.1186/s11671-015-0793-7 [103] A. Oberun and M. Endo, “Filamentous growth of carbon through benzene decomposition”, Journal of Crystal Growth (1976) 32, 335 – 349, doi: 10.1016/ 0022-0248(76)90115-9 [104] Che BD, Nguyen BQ, Nguyen LT, Nguyen HT, Nguyen VQ, Van Le T, Nguyen NH, “The impact of different multi-walled carbon nanotubes on the X- band microwave absorption of their epoxy nanocomposites”, Chemistry Central Journal (2015) 4, 9,10, doi: 10.1186/s13065-015-0087-2 [105] Anh Son Hoang, Hong Nhung Nguyen, Hung Thang Bui, Anh Tuan Tran, Van Anh Duong and Van Binh Nguyen, “Carbon nanotubes materials and their application to guarantee safety from exposure to electromagnetic fields”, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology (2013) 4, 025012, doi: 10.1088/2043-6262/4/2/025012 [106] Gia Vu Pham, Anh Truc Trinh, Thi Xuan Hang To, Thuy Duong Nguyen, Thu Trang Nguyen and Xuan Hoan Nguyen, “Incorporation of Fe3O4/CNTs nanocomposite in an epoxy coating for corrosion protection of carbon steel”, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology (2014) 5, 035016 doi:10.1088/2043-6262/5/3/035016 [107] Phuong Hoai Nam Nguyen, “Conducting nano films based on multi-walled carbon nanotubes and poly(3,4-ethylene dioxy thiophene-poly(styrene sulfonate) for organic light-emitting diode”, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology (2014) 5, 015011 doi:10.1088/2043-6262/5/1/015011 [108] Franco Tardani and Camillo La Mesa, “Dispersability of carbon nanotubes in biopolymer-based fluids”,Crystals (2015) 5, 1, 74-90, doi: 10.3390/cryst 5010074 [109] Bibhu Prasad Sahoo, Kinsuk Naskar and Deba Kumar Tripathy, “Multiwalled carbon nanotube-filled ethylene acrylic elastomer nanocomposites: 143 influence of ionic liquids on the mechanical, dynamic mechanical, and dielectric properties”, Polymer Composites (2015) doi: 10.1002/pc.23451 [110] Noreen Sher Akbar, “Entropy generation analysis for a CNT suspension nanofluid in plumb ducts with peristalsis”, Entropy (2015) 17, 3, 1411-1424, doi: 10.3390/e17031411 144 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA NGHIÊN CỨU SINH 1. Các bài báo và báo cáo liên quan ñến luận án 1.1. Bài báo quốc tế thuộc danh mục ISI 1. Bui Hung Thang, Phan Hong Khoi, Phan Ngoc Minh, “A Modified Model for Thermal Conductivity of Carbon Nanotube-Nanofluids”, Physics of Fluids (American Institute of Physic – AIP), Volume 27, Issue3, March 2015, pp. 032002 - 032013 2. Bui Hung Thang, Pham Van Trinh, Le Dinh Quang, Nguyen Thi Huong, Phan Hong Khoi, and Phan Ngoc Minh, “Heat Dissipation for the Intel Core i5 Processor Using Multiwalled Carbon-nanotube-based Ethylene Glycol”, Journal of the Korean Physical Society, Volume 65, Number 3, August 2014, pp. 312 - 316 3. Bui Hung Thang, Le Dinh Quang, Nguyen Manh Hong, Phan Hong Khoi, and Phan Ngoc Minh, “Application of Multiwalled Carbon Nanotube Nanofluid for 450 W LED Floodlight”, Journal of Nanomaterials, Volume 2014, Article ID 347909, 6 pages, (2014) 4. Bui Hung Thang, Pham Van Trinh, Nguyen Van Chuc, Phan Hong Khoi, and Phan Ngoc Minh, “Heat Dissipation for Microprocessor Using Multiwalled Carbon Nanotubes Based Liquid”, The Scientific World Journal, Volume 2013, Article ID 305957, 6 pages, (2013) 1.2. Bài báo quốc tế khác 1. Ngoc Minh Phan, Hung Thang Bui, Manh Hong Nguyen and Hong Khoi Phan, “Carbon-nanotube-based liquids: a new class of nanomaterials and their applications”, Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol. 5 (2014) 015014 (5pp), doi:10.1088/2043-6262/5/1/015014 2. Bui Hung Thang, Phan Hong Khoi, and Phan Ngoc Minh, “Simulation of Heat Dissipation for High Power Electronic Component using Carbon Nanotube Nanofluids”, International Journal of Scientific and Research Publications, ISSN: 2250-3153, 4, 10, 4, 2014 145 1.3. Bài báo ñăng trên tạp chí quốc gia 1. Nguyễn Thị Hương, Bùi Hùng Thắng, Phạm Văn Trình, Nguyễn Văn Chúc, Phan Hồng Khôi và Phan Ngọc Minh, “Nghiên cứu phân tán ống nanô cácbon ña tường trong Ethylene Glycol”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, Volume 52, Number 3B (2014), 297 - 304. 2. Bùi Hùng Thắng, Phạm Văn Trình, Nguyễn Thị Hương, ðinh Văn Trung, Phan Hồng Khôi và Phan Ngọc Minh, “Mô phỏng hệ thống tản nhiệt tự ñối lưu cho thiết bị ñiện tử công suất lớn ứng dụng vật liệu ống nanô cácbon”, Tạp chí Khoa học ðại học Huế, Tập 97, Số 9 (2014), 219 - 230. 1.4. Báo cáo ñăng trên kỷ yếu hội nghị khoa học 1. Bui Hung Thang, Pham Van Trinh, Phan Ngoc Hong, Le Dinh Quang, Nguyen Van Chuc, Phan Hong Khoi and Phan Ngoc Minh, “Application of Multi- Walled Carbon Nanotubes based Liquids for High Brightness Light Emitting Diodes”, The 7th International Workshop on Advanced Materials Science And Nanotechnology, Ha Long City, Vietnam, 2014, ISBN 978-604-913-301-5, 94 - 101 2. Bui Hung Thang, Pham Van Trinh, Phan Ngoc Hong, Le Dinh Quang, Nguyen Manh Hong, Cao Thi Thanh, Nguyen Van Chuc, Phan Hong Khoi, Phan Ngoc Minh, “Application of Multi-Walled Carbon Nanotubes based Liquids for Heat Dissipation in High Power Electronic Devices”, The 2nd International Conference on Advanced Materials and Nanotechnology, Hanoi, 2014, ISBN 978-604-911-946-0, 366 - 372 2. Sáng chế và giải thưởng liên quan ñến luận án 2.1. Sáng chế ñược chấp nhận ñơn 1. Tên sáng chế: “Quy trình chế tạo chất lỏng tản nhiệt chứa ống nano cacbon, chất lỏng thu ñược từ quy trình này và cấu trúc tản nhiệt chứa chất lỏng tản nhiệt”; Chủ ñơn: Viện Khoa học Vật liệu; Tác giả: Phan Ngọc Minh, Bùi Hùng Thắng, Phan Hồng Khôi, Phạm Văn Trình, Phan Ngọc Hồng, Lê ðình Quang; Cục Sở hữu trí tuệ chấp nhận ñơn theo quyết ñịnh số 4422/Qð-SHTT ngày 20/01/2014. 146 2. Tên sáng chế: “Môñul ñèn LED tản nhiệt bằng chất lỏng”, Chủ ñơn: Viện Khoa học Vật liệu, Tác giả: Bùi Hùng Thắng, Phan Ngọc Minh, Cục Sở hữu trí tuệ chấp nhận ñơn theo quyết ñịnh số 29566/Qð-SHTT ngày 14/07/2014. 2.2. Giải thưởng khoa học 1. Giải nhất Hội nghị Khoa học thanh niên Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam lần thứ XIII, năm 2014 với công trình “Nghiên cứu ứng dụng ống nano cacbon trong chất lỏng tản nhiệt cho linh kiện ñiện tử công suất”.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfnghien_cuu_tinh_chat_cua_mot_so_vat_lieu_to_hop_nen_huu_co_pha_tron_ong_nano_cacbon_va_thu_nghiem_un.pdf
Luận văn liên quan