Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ứng dụng ống nano cacbon trong chất lỏng tản nhiệt cho linh kiện điện tử công suất lớn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN --------------------- NGUYỄN THỊ HƢƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ỐNG NANO CACBON TRONG CHẤT LỎNG TẢN NHIỆT CHO LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT LỚN Chuyên ngành: Vật lý Chất rắn Mã số: 60440104 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. PHAN NGỌC MINH HÀ NỘI - 2015 1 MỞ ĐẦU Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ, đặc biệt là công nghệ vi điện tử, nano điện tử cho phép các linh kiện điện tử và quang điện tử tăng mạnh cả về mật độ linh kiện, công suất và tốc độ hoạt động. Tuy nhiên, các linh kiện điện tử, nhất là các linh kiện điện tử công suất lớn như điốt phát quang độ sáng cao (High Brightness LED – HBLED) hay vi xử lý máy tính (Center Processing Unit - CPU) với mật độ tích hợp transistor lên tới 400 triệu khi hoạt động trong một thời gian đủ dài sẽ tiêu tốn năng lượng và giải phóng nhiệt lượng lớn có thể làm giảm hiệu quả, công suất cũng như độ bền. Do vậy, việc cải tiến nâng cao hiệu quả tản nhiệt sẽ giúp kéo dài tuổi thọ, tăng hiệu suất và công suất phát quang của LED, nâng cao tốc độ hoạt động của CPU nói riêng cũng như hiệu quả, và độ bền của các linh kiện điện tử công suất khác. Do đó, bài toán tản nhiệt cho các linh kiện điện tử công suất lớn là một bài toán quan trọng và cần được nghiên cứu giải quyết. Các phương pháp tản nhiệt phổ biến được sử dụng hiện nay là: tản nhiệt bằng quạt, ống dẫn nhiệt, dùng hóa chất tản nhiệt, làm mát bằng nhiệt điện, tản nhiệt bằng chất lỏng. Trong các phương pháp trên, phương pháp tản nhiệt bằng chất lỏng được ứng dụng rộng rãi cho các linh kiện điện tử công suất cao bởi giá thành hợp lí, khả năng tản nhiệt tốt và phù hợp với các linh kiện điện tử công suất cao. Sự ra đời và phát triển của công nghệ nano đã tạo ra nhiều loại vật liệu mới có khả năng ứng dụng cao trong công nghiệp và đời sống, trong đó tiêu biểu là vật liệu ống nano cacbon (CNTs - Carbon NanoTubes). Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đều cho thấy vật liệu CNTs là vật liệu có độ dẫn nhiệt cao được biết đến hiện nay, với CNTs đơn sợi độ dẫn nhiệt có thể lên đến 2000 W/mK. Tính chất ưu việt này của CNTs đã mở ra hướng ứng dụng trong việc nâng cao độ dẫn nhiệt cho các vật liệu, trong hệ thống tản nhiệt cho các linh kiện và thiết bị công suất, đặc biệt là hướng ứng dụng trong chất lỏng tản nhiệt. Dựa vào những kết quả nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu ống nano cacbon tại Viện Khoa học Vật liệu và những thành tựu của các nhóm nghiên cứu 2 trên thế giới về ứng dụng ống nano cacbon làm vật liệu tản nhiệt, chúng tôi đặt mục tiêu ứng dụng ống nano cacbon trong chất lỏng tản nhiệt cho linh kiện điện tử công suất lớn. Do đó, tôi chọn hướng nghiên cứu với nội dung: “Nghiên cứu ứng dụng ống nano cacbon trong chất lỏng tản nhiệt cho linh kiện điện tử công suất lớn” là đề tài Luận văn Thạc sỹ. 3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về vật liệu ống nano cacbon 1.1.1 Lịch sử phát triển - Cacbon Trong bảng hệ thống tuần hoàn cacbon là nguyên tố nằm ở vị trí thứ 6, có ba trạng thái lai hóa sp1, sp2, sp3 tồn tại trong các dạng vật chất khác nhau của cacbon. a) sp1 – dạng thẳng b) sp2 – dạng tam giác c) sp3 – dạng tứ diện Hình 1.1. Các trạng thái lai hóa khác nhau của cacbon - Graphite Graphite hay than chì là một dạng thù hình của cacbon, có cấu trúc lớp. Bên trong mỗi lớp mỗi một nguyên tử cacbon liên kết phẳng với ba nguyên tử cacbon khác bên cạnh bằng liên kết cộng hóa trị với góc liên kết là 120o.[28] Hình 1.2. Cấu trúc Graphite a) Chiều đứng; b) Chiều ngang [28] 4 - Kim cƣơng Kim cương là một dạng cấu trúc tinh thể khác của cacbon. Cấu trúc của mạng tinh thể kim cương được thể hiện trên hình 1.3a. Hình 1.3. a) Cấu trúc tinh thể của Kim cương; b) Tinh thể Kim cương tự nhiên - Fullerenes Fullerenes là một lồng phân tử cacbon khép kín với các nguyên tử cacbon sắp xếp thành một mặt cầu hoặc mặt elip. a) Fullerene C60 b) Fullerene C70 c) Fullerene C80 Hình 1.4. Cấu trúc cơ bản của các Fullerenes a) C60; b) C70; c) C80 - Ống nano cacbon Có hai loại ống nano cacbon là ống đơn tường và đa tường. Hình 1.5. Các dạng cấu trúc của CNTs: a) SWCNTs; b) MWCNTs 5 ... - tailieumienphi.vn