Vacío

Entre los materiales de grafito, los nanotubos de carbono (CNT) se consideran uno de los candidatos más prometedores para películas de disipación de calor de alta potencia estable y altamente térmicamente para dispositivos de alta potencia.

Los CNT tienen una conductividad térmica axial ultra alta, y la conductividad térmica axial de los CNT de paredes simples bien estructurados puede alcanzar más de 6000 w\/(m · k).

Chen et al. CNTS en polvo usado como relleno térmicamente conductor para los polímeros para mejorar la conductividad térmica; Sin embargo, la fracción de volumen de CNT es pequeña y el contacto entre los rellenos CNT aleatorios es deficiente, lo que tiene una mejora limitada en la conductividad térmica de los materiales compuestos. CNTS Buckypaper preparado por filtración al vacío de la dispersión de CNTS puede mostrar una conductividad térmica de más de 100 w\/(m · k) en la dirección del plano. Por lo tanto, la estructura CNTS densamente arreglada es un andamio ideal para la transición de CNT de nanoescala a macroescala.

Los CNT tienen átomos de carbono hibridados SP2 fuertes y una larga ruta libre de fonones, y se han desarrollado varios materiales conductivos térmicos basados ​​en CNT, como los compuestos CNT\/polímeros y las matrices de CNT. Las matrices de nanotubos de carbono verticales (VACNT) exhiben una conductividad térmica superior en la dirección del espesor, y tienen una alta conductividad térmica y un alto cumplimiento mecánico. Esto ayuda a resolver el problema de estrés térmico causado por la falta de coeficiente de coeficientes de expansión térmica entre las dos superficies de contacto, por lo que se espera que VACNT se convierta en un candidato para materiales conductores térmicos de alto rendimiento en dispositivos de alta potencia.

Las simulaciones de la dinámica molecular predicen que la conductividad térmica en el plano de las matrices CNTS es tan baja como 0. 056 w\/(m · k), que reduce la aplicabilidad de VACNT en dispositivos de alta potencia porque se requiere una conductividad térmica horizontal alta cuando se reduce el tamaño del dispositivo y su fuente de calor correspondiente. La fracción de volumen de CNT en VACNT es inferior al 5%, y la fracción de bajo volumen de CNT en sus compuestos siempre ha sido uno de los problemas clave que restringen su desarrollo.

Además, muchos defectos cristalinos originales en las matrices CNTS también limitarán en gran medida su conductividad térmica. Debido a la estructura altamente orientada de VACNT en la dirección vertical, la fuerza de interacción entre los CNT en la dirección horizontal es relativamente limitada. El espacio de aire en el medio hace que su conductividad térmica horizontal y propiedades mecánicas (resistencia a la flexión, resistencia a la tracción, etc.) se deterioren. En última instancia, VACNT se daña fácilmente por la presión en aplicaciones en dispositivos de alta potencia, o no puede llenar completamente la interfaz aproximada, por lo que no puede desempeñar su papel en la transferencia de calor direccional.

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