カーボンナノチューブ膜含有試料における熱伝導率測定手法の開発

含碳纳米管膜样品热导率测量方法的开发

• 批准号: 26917031
• 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: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-26917031/
• 关键词: カーボンナノチューブ; ナノカーボン含有試料; 熱伝導率

研究目的 : カーボンナノチューブ膜(CNT膜)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。これまで取得した既存の実験データからCNT膜面に垂直方向の熱伝導が非常に速いという結果が得られている。CNT膜の垂直方向、水平方向の熱伝導特性も考慮しながら、今回は、応用面で期待されるCNT膜をワックスに混ぜ込めた固形化試料を対象とする。このCNT膜含有試料における熱伝導率測定手法を開発することを目的とした。研究方法 : 試料は、既存のアルコールCVD装置で石英基板上に垂直配向単層CNT膜を生成した。CNT膜のみを剥離して、ワックス状試料に混ぜ込み円柱状に固形化した。熱伝導率測定装置は、自ら設計・試作した。高温側は、高耐熱樹脂材料を加工してカートリッジヒーター・熱流束センサー・熱電対を組み込んで加熱対応熱流束センサーを試作し、断熱材料でその部品を充分に断熱した構成とした。低温側は、市販のペルチェキットを改造してCNT膜含有試料を保持し、横方向から赤外線サーモグラフィにて熱画像を監視し接触熱抵抗を考慮しながら熱伝導率を測定した。その際には赤外線サーモグラフィの熱画像で熱の流れやモレを観察した。試料の位置・傾き・保持圧力を調整し最適な保持方法を探究した。またデータロガーを用いて熱流束と温度変化状況のデータを取得して熱伝導特性を解析した。研究成果 : 市販のペルチェキットを改造し、熱流束センサー、カートリッジヒーター、高耐熱樹脂材料などを組み込んだ熱伝導率測定装置の設計・試作を行ない完成させた。データはまだ充分ではないが幾つかの条件における熱画像と伝熱特性データを取得して、解析を進めることによって、CNT膜含有試料における熱伝導率測定を可能とした。

研究目标：我们认为，碳纳米管膜（CNT膜）的高热电导率可用于改善电子组件，设备等的冷却性能。先前获得的实验数据导致沿垂直于CNT膜表面的方向沿垂直方向的热传导非常快。考虑到CNT膜的垂直和水平导热性特性，这次我们将重点放在固化样品上，其中可以将CNT膜（可以从应用中预期）混合到蜡中。目的是开发一种测量包含CNT膜样品的热导率的方法。研究方法：使用现有酒精CVD设备在石英底物上形成垂直定向的单层CNT膜。仅将CNT膜去皮并将其混合到蜡状样品中，以巩固圆柱形的形状。他本人设计并原​​型制定了导热率测量设备。在高温方面，处理高度耐热的树脂材料，以结合墨盒加热器，热通量传感器和热电偶，以创建热兼容的热通量传感器，并使用热兼容材料完全隔热，并完全隔热。在低温侧，修改了可商购的毛皮尔套件以保持含CNT膜的样品，并通过红外热力计从侧向监测热图像，并在考虑到接触热电阻时测量了热导率。目前，使用红外热成像的热图像观察到热流和泄漏。通过调整样品的位置，倾斜和保持压力来研究最佳的保持方法。此外，使用数据记录仪获得了热通量和温度变化状态的数据，以分析导热率特性。研究结果：修改了商业上可用的毛皮尔套件，以设计和原型型导热率测量设备，该设备结合了热通量传感器，墨盒加热器和高耐热树脂材料，并完成了设计。尽管数据还不够，但可以通过在几种条件下获取热图像和传热特性数据并进行分析来测量包含CNT膜的样品中的热导率。