entre los materiales de grafito, los nanotubos de carbono (CNTs) se consideran uno de los candidatos más prometedores para películas de disipación de calor estables y altamente conductoras térmicamente para dispositivos de alta potencia.
CNTs tienen conductividad térmica axial ultra alta, Y la conductividad térmica axial de los CNTs de una sola pared bien estructurados puede alcanzar más de 6000 W/(m · K).
Chen et al. utilizaron CNTs en polvo como relleno térmicamente conductor para polímeros para mejorar la conductividad térmica; Sin embargo, la fracción de volumen de CNTs es pequeña y el contacto entre los rellenos de CNTs aleatorios es pobre, Que tiene una mejora limitada en la conductividad térmica de los materiales compuestos. El buckypaper CNTs preparado por filtración al vacío de 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 de CNTs densamente dispuesta es un andamio ideal para la transición de CNTs de nanoescala a macroescala.
Los CNTs tienen átomos de carbono hibridados sp2 fuertes y una ruta libre media de fonones largos, Y se han desarrollado varios materiales conductores térmicos basados en CNT, como compuestos de polímero/CNT y matrices CNT. Las matrices verticales de nanotubos de carbono (VACNTs) 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 el desajuste de los 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.
simulaciones de 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 alta conductividad térmica horizontal cuando se reduce el tamaño del dispositivo y su fuente de calor correspondiente. La fracción de volumen de CNTs en vacío es inferior a 5%, y la fracción de bajo volumen de CNTs en sus compuestos siempre ha sido uno de los problemas clave que restringen su desarrollo.
Además, muchos defectos de cristal originales en matrices CNTs también limitarán en gran medida su conductividad térmica. Debido a la estructura altamente orientada de vacío en la dirección vertical, la fuerza de interacción entre CNTs 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, la presión se daña fácilmente con vacío 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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