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垂直配向単層カーボンナノチューブ膜の伝熱特性

垂直排列单壁碳纳米管薄膜的传热性能

基本信息

批准号：
24917030
负责人：
渡辺誠
金额：
$ 0.38万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24917030/
关键词：
単層カーボンナノチューブ垂直配向膜伝熱特性

项目摘要

研究目的:カーボンナノチューブ(CNT)が有する高熱伝導性を利用して、電子部品、機器等の冷却性能向上が期待できると着想した。そこでCNT膜の各種伝熱実験を行ない特異な沸騰伝熱特性を示すことを発見した。その特異な現象の説明として垂直配向CNT膜面に垂直な方向の熱伝導が非常に速いという結果が得られているので、垂直方向と水平方向について熱伝導率測定を試みる。また、そのCNT膜面を用いて沸騰伝熱実験を行ない、CNT膜の熱伝導と沸騰伝熱特性についての関係を実験的に明らかにすることを目的とした。研究方法:石英基板上に生成したCNT膜を伝熱ブロックにアニールして強固に接合させた。これを用いてCNT膜の垂直方向と水平方向について熱伝導率を測定した。CNT膜を接合した伝熱ブロックを沸騰加熱面に利用し、沸騰伝熱特性についての実験を実施した。その時に高速度ビデオカメラを用いて沸騰様相を観察しながら、またデータロガーなどを用いて温度変化状況のデータを取得して沸騰伝熱現象を解析した。既存の研究環境を最大限に利用しながら、研究計画を遂行するために必要な設備備品・消耗品として、赤外線サーモグラフィ、セラミックヒーター、シース熱電対、熱流束測定センサー、断熱材料などを購入し熱伝導率測定装置の設計・試作を実施した。研究成果:CNT膜の水平方向熱伝導率を無視できるように微弱なレーザー光を用いて、垂直方向熱伝導率測定を試みたところ、予想を超える高熱伝導率データを得た。さらに応答特性には問題があるものの赤外線サーモグラフィを用いて水平方向への熱伝導を監視しながら垂直方向の熱伝導率を測定する装置の設計・試作をすすめたが未完成である。沸騰伝熱実験については、微少量液体専用の沸騰伝熱装置の試作を完成させた。

Objective: To improve the cooling performance of electronic components and machines due to the high thermal conductivity of CNT. A variety of CNT film heat transfer characteristics are shown in the following table. The thermal conductivity of CNT film in vertical direction is very high. The thermal conductivity of CNT film in vertical direction is measured. The surface of CNT film is used for boiling heat transfer, and the relationship between heat transfer and boiling heat transfer characteristics of CNT film is discussed. Research methods: CNT films were formed on quartz substrates and bonded to them. The thermal conductivity of CNT films was measured in both vertical and horizontal directions. CNT film bonding heat transfer heat transfer The high speed and high temperature can be used to analyze the boiling phenomenon. Maximum utilization of existing research environment, necessary equipment, consumables, infrared sensors, thermal conductivity measurement equipment, thermal insulation materials, thermal conductivity measurement equipment design, trial implementation Research results:CNT film horizontal thermal conductivity, regardless of the weak light, vertical thermal conductivity measurement, test, prediction, high thermal conductivity measurement The design of the device for monitoring the thermal conductivity in the horizontal direction and for measuring the thermal conductivity in the vertical direction is incomplete. Boiling heat transfer device test for small amounts of liquid has been completed.