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Design of magnetic nanoparticles embedded phase change material nanocapsules for electronic cooling

用于电子冷却的磁性纳米粒子嵌入相变材料纳米胶囊的设计

基本信息

批准号：
22F20059
负责人：
大宮司啓文
金额：
$ 0.77万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-22 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は「電子冷却のための磁性ナノ粒子埋め込み型相変化材料（PCM）ナノカプセルの設計」という題目で、PCMを用いた高効率な電子システムの冷却技術を開発することを目的とする。PCM、特に有機PCMは一般に低い熱伝導率，過冷却効果，相転移時の低い熱伝達率，漏れの問題などが懸念される．この問題を解決するために，PCM中に磁性ナノ粒子を埋め込み、PCMをカプセル化することに取り組む。カプセル内部で磁性ナノ粒子の運動を制御することにより、PCMの熱伝導、熱伝達特性など、様々な熱特性が制御可能であることを実証する。磁鉄鉱/酸化鉄（Fe3O4）ナノ粒子を含む新しいクラスのマイクロカプセル化（相変化材料（PCM）：1-オクタデカノール相変化材料、カプセル殻：メラミン－ホルムアルデヒド）をin-situ重合法により合成した。作製したマグネタイトナノ粒子内包PCMは、電界放出形走査電子顕微鏡法(FESEM)、高分解能透過電子顕微鏡法(HRTEM)、X線回折法(XRD)、フーリエ変換赤外分光分析法(FTIR)、示差走査熱量測定(DSC)、熱重量分析(TGA)などの特性評価手法を用いて、その形態、表面構造、化学安定性、融解潜熱、相転移温度、熱安定性および熱信頼性の評価を行った。FESEM の結果、10-90 nmの大きさの球状に近い磁性ナノ粒子(MNP)が形成されており、Fe3O4ナノ粒子を内包した球状マイクロカプセル(MNPCM) の形成が正当化されることがわかった。また、純粋なPCMとMNPCMの特性を比較することにより、MNPCMのユニークな特性を明らかにすることができた。さらに、MNPCMは電子システムの熱管理に対する要求を満たすことがわかった。

The purpose of this research is to develop a high-efficiency cooling technology for electronic systems using magnetic nano-particle embedded phase change materials (PCMs) under the topic "Design of magnetic nano-particle embedded phase change materials (PCMs) for electronic cooling". PCM, especially organic PCM, generally low thermal conductivity, supercooling effect, phase shift time low thermal conductivity, leakage problem. This problem is solved by combining PCM with magnetic particles. The thermal conductivity and thermal conductivity of PCM can be controlled by the magnetic particles in the interior. Magnetite/iron oxide (Fe3O4) particles are synthesized by in-situ recombination method (PCM): 1-C phase transformation material, PCM shell: 1-C phase transformation material. Preparation of PCM-containing particles, electron microscopy (FESEM), high resolution energy transmission electron microscopy (HRTEM), X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA), characterization techniques, morphology, surface structure, chemical stability, latent heat of melting, phase transition temperature, Thermal stability and thermal reliability are evaluated. FESEM results show that the formation of spherical near-middle magnetic particles (MNP) with large particle size of 10-90 nm and Fe3O4 particles (MNPCM) is justified. Compare the characteristics of pure PCM and MNPCM. For example, if you want to buy a car, you can buy a car.