Создание композита на основе термопасты и углеродных нанотрубок для улучшения теплопроводных свойств

Эффективная передача тепла имеет важное значение во многих промышленных отраслях для обеспечения безопасной и эффективной работы оборудования. Термопасты являются материалами, применяемыми для улучшения теплопередачи между различными поверхностями. В данном исследовании было изучено влияние углеродных нанотрубок на теплопроводные свойства термопаст в целях создания нового, более эффективного и экономичного композита. При выполнении работы был проведён эксперимент, заключающийся в подборе оптимального типа термопасты, а также определения наиболее эффективного количества углеродного наноматериала, для оценки термической стабильности и улучшения характеристик термопаст при добавлении углеродных нанотрубок.Результаты исследования показали, что добавление углеродных нанотрубок позволяет улучшить распределение и передачу тепла, а именно при введении углеродных нанотрубок в концентрации 0,01 % температура процессора оставалась ниже на 15ºС при предварительном воздействии на нанотрубки ультразвуком, и на 10 °С без предварительной обработки в ультразвуковой мешалке. Полученные результаты подчеркивают потенциал углеродных нанотрубок как многообещающей добавки для улучшения теплопроводных свойств термопаст в различных приложениях.

1. Bharadwaj B, Singh P, Mahajan PL. Thermal performance of different carbonaceous nanoparticles as additives to thermal paste as an interface material. ASME 2021 International Technical Conference and Exhibition on Packaging and Integration of Electronic and Photonic Microsystems2021, 26-28 October 2021, Virtual, Online. 2021;IPACK2021-69254. DOI:10.1115/IPACK2021-69254

2. Kumanek B, Janas D. Thermal conductivity of carbon nanotube networks: a review. Journal of Materials Science. 2019;54:7397-7427. DOI:10.1007/s10853-019-03368-0

3. Yang L, Chen ZG, Dargusch MS, Zou J. High performance thermoelectric materials: progress and their applications. Advanced Energy Materials. 2018;8:1-28. DOI:10.1002/aenm.201701797

4. Blackburn JL, Ferguson AJ, Cho C, Grunlan JC. Carbon-nanotube-based thermoelectric materials and devices. Advanced Materials. 2018;30:1704386. DOI:10.1002/adma.201704386

5. Cheung KY, Segawa Y, Itami K. Synthetic strategies of carbon nanobelts and related belt-shaped polycyclic aromatic hydrocarbons. Chemistry. 2020;26(65):14791-14801. DOI:10.1002/chem.202002316

6. Parker CB, Raut AS, Brown B, Stoner BR, Glass JT. Three-dimensional arrays of graphenated carbon nanotubes. Journal of Materials Research. 2012;27(7):1046-1053. DOI:10.1557/jmr.2012.43

7. Gupta N, Gupta SM, Sharma SK. Carbon nanotubes: synthesis, properties and engineering applications. Carbon Letters. 2019;29:419-447. DOI:10.1007/s42823-019-00068-2.

8. Farhat S, Scott CD. Review of the Arc process modeling for fullerene and nanotube production. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2006;6(5):1189-1210. DOI:10.1166/jnn.2006.331

9. Zhang Z, Ouyang Y, Cheng Y, Chen J, Li N, Zhang G. Size-dependent phononic thermal transport in low-dimensional nanomaterials. Physics Reports. 2020;860:1-26. DOI:10.1016/j.physrep.2020.03.001

10. Anufriev R, Maire J, Nomura M. Review of coherent phonon and heat transport control in onedimensional phononic crystals at nanoscale. APL Materials. 2021;9:070701. DOI:10.1063/5.0052230

11. Collins PG, Avouris P. Nanotubes for electronics. Scientific American. 2000;28(6):62-69. DOI:10.1038/scientificamerican1200-62

12. Karousis N, Tagmatarchis N, Tasis D. Current progress on the chemical modification of carbon nanotubes. Chemical Reviews. 2010;110(9):5366-5397. DOI:10.1021/cr100018g

13. Eatemadi A, Daraee H, Karimkhanloo H, Kouhi M, Zarghami N, Akbarzadeh A, Abasi M, Hanifehpour Y, Sang WJ. Carbon nanotubes: properties, synthesis, purification, and medical applications. Nanoscale Research Letters. 2014;9(1):393. DOI:10.1186/1556-276X-9-393

14. Tarhini A, Tehrani-Bagha AR. Advances in preparation methods and conductivity properties of graphene-based polymer composites. Applied Composite Materials. 2023;184:107797. DOI:10.1007/s10443-023-10145-5.

15. Mishra S, Jena S, Mohapatra S, Das S, Das K. Mechanical behavior and texture evolution of integrated MCNTs/Cu composites with balanced electrical/thermal conductivity. Powder Technology. 2023;427:118751. DOI:10.1016/j.powtec.2023.118751

16. Si R, Zhang Z, Liu C, Peng Y, Bai X, Feng B, Chen J, Gao J, Miao L. Decoupled electron and phonon transport in thermoelectric GeTe compounded with multiwalled carbon nanotubes. Materials Today Physics. 2023;34:101081. DOI:10.1016/j.mtphys.2023.101081.

17. Muchuweni E, Mombeshora ET. Enhanced thermoelectric performance by single-walled carbon nanotube composites for thermoelectric generators: A review. Applied Surface Science Advances. 2023;13:100379. DOI:10.1016/j.apsadv.2023.100379