Luận văn thạc sĩ HUS nghiên cứu ứng dụng ống nano cacbon trong chất lỏng tản nhiệt cho linh kiện điện tử công suất lớn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌCKHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ HƢƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ỐNG NANO CACBON TRONG CHẤT LỎNG TẢN NHIỆT CHO LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT LỚN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ HỘI- 2015 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌCKHOA HỌC TỰ NHIÊN - NGUYỄN THỊ HƢƠNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG ỐNG NANO CACBON TRONG CHẤT LỎNG TẢN NHIỆT CHO LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT LỚN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHAN NGỌC MINH HÀ NỘI - 2015 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu tơi – học viên Nguyễn Thị Hương, chuyên ngành Vật lý Chất rắn, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội hoàn thành hướng dẫn PGS.TS Phan Ngọc Minh Các số liệu, kết luận văn hồn tồn trung thực, khơng chép từ tài liệu Nếu luận văn chép từ tài liệu xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước đơn vị đào tạo pháp luật Hà Nội, ngày 25 tháng 06 năm 2015 Học viên Nguyễn Thị Hƣơng i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Phan Ngọc Minh, người trực tiếp giao đề tài tận tình hướng dẫn em hoàn thành luận văn Em gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới TS Bùi Hùng Thắng, người thầy truyền đạt cho em nhiều kiến thức kinh nghiệm quí báu học tập nghiên cứu khoa học Em xin bày tỏ lịng biết ơn thầy giáo môn Vật lý Chất rắn, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội bảo giảng dạy em suốt năm học qua việc hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn toàn thể cán phòng Vật liệu Cacbon nano, Viện Khoa học Vật liệu giúp đỡ em tận tình, tạo điều kiện thuận lợi cho em nhiều kinh nghiệm quí báu suốt q trình làm thí nghiệm, nghiên cứu, hồn thành luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới bạn bè, người thân gia đình quan tâm, động viên, giúp đỡ em trình nghiên cứu hoàn thành luận án Em xin chân thành cảm ơn! Học viên Nguyễn Thị Hƣơng ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ BẢNG BIỂU vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU viii MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan vật liệu ống nano cacbon 1.1.1 Lịch sử phát triển 1.1.2 Cấu trúc ống nano cacbon 10 1.1.3 Tính chất vật liệu CNTs 13 1.1.4 Một số ứng dụng ống nano cacbon .21 1.1.5 Các phương pháp chế tạo ống nano cacbon 22 1.2 Chất lỏng tản nhiệt chứa thành phần CNTs .28 1.2.1 Khái niệm chất lỏng nano 28 1.2.2 Các phương pháp chế tạo 28 1.2.3 CNTs - Nanofluids 30 1.2.4 Ứng dụng chất lỏng nano 35 2.1 Phương án thực nghiệm 42 2.2 Thực nghiệm chế tạo CNTs - nanofluids 42 2.2.1 Các hóa chất vật liệu sử dụng .42 2.2.2 Biến tính gắn nhóm chức - OH lên vật liệu CNTs 43 2.2.3 Phân tán CNTs chất lỏng tản nhiệt 44 2.3 Thực nghiệm ứng dụng tản nhiệt cho linh kiện điện tử 44 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2.3.1 Ứng dụng CNTs - nanofluids tản nhiệt cho vi xử lý máy tính 44 2.3.2 Ứng dụng CNTs đèn LED công suất lớn 47 2.4 Các phương pháp phân tích sử dụng nghiên cứu 49 2.4.1 Phổ kế hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) 49 2.4.2 Phổ Raman 50 2.4.3 Phổ Zeta - Sizer 51 2.4.4 Phép đo hình thái học SEM .51 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54 3.1 Kết biến tính gắn nhóm chức - OH vào CNTs 54 3.2 Kết phân tán CNTs - OH chất lỏng tản nhiệt EG/DW 57 3.3 Cơ chế phân tán CNTs chất lỏng tản nhiệt 59 3.4 Kết ứng dụng chất lỏng tản nhiệt chứa CNTs cho vi xử lý máy tính .61 3.4.1 Tản nhiệt quạt 61 3.4.2 Tản nhiệt chất lỏng chứa thành phần CNTs .62 3.5 Kết ứng dụng chất lỏng tản nhiệt chứa CNTs cho LED công suất lớn 63 3.6 Cơ chế nâng cao hiệu tản nhiệt 65 KẾT LUẬN 69 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ……… 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC HÌNH VẼ BẢNG BIỂU Hình 1.1 Các trạng thái lai hóa khác cacbon Hình 1.2 Cấu trúc Graphite a) Chiều đứng; b) Chiều ngang Hình 1.3 a) Cấu trúc tinh thể Kim cương; b) Tinh thể Kim cương tự nhiên .7 Hình 1.4 Cấu trúc Fullerenes a) C60; b) C70; c) C80 Hình 1.5 Hình ảnh TEM MWCNTs lần Ijima 1991 Hình 1.6 Các dạng cấu trúc CNTs: a) SWCNTs; b) MWCNTs 10 Hình 1.7 a) Lớp graphen cuộn lại; b) cầu fullerences khép kín đầu ống nano cacbon 11 Hình 1.8 (a) Véc tơ chiral; (b) CNTs loại amchair (5, 5); zigzag (9, 0) chiral (10, 5) 12 Hình 1.9 Các sai hỏng cấu trúc lục giác 13 Bảng So sánh tính chất CNTs với số vật liệu 14 Hình 1.10 a) Cấu trúc điện tử hàm phân bố lượng; b) vùng Brillouin graphene 17 Hình 1.11 Hàm phân bố lượng: a) armchair (5,5); b) zigzag (9,0); c) zigzag (10,0) 18 Hình 1.12 So sánh độ dẫn nhiệt CNTs với vật liệu khác 19 Hình 1.13 a) Sự phụ thuộc độ dẫn nhiệt CNTs vào nhiệt độ; b) So với graphite mạng graphene .20 Hình 1.14 Màn hình hiển thị làm từ CNTs ứng dụng phát xạ trường 20 Hình 1.15 Sơ đồ thiết bị hồ quang điện 23 Hình 1.16 Hệ phóng điện hồ quang plasma quay 24 Hình 1.17 Sơ đồ hệ thiết bị bốc bay laser .25 Hình 1.18 Sơ đồ khối hệ CVD nhiệt 27 vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 1.19 Hệ CVD nhiệt chế tạo CNTs viện Khoa học vật liệu 27 Hình1.20 Sơ đồ chế tạo CNTs - nanofluids .31 Bảng Độ dẫn nhiệt CNTs số chất lỏng tản nhiệt 32 Hình 1.21 Đồ thị phụ thuộc độ dẫn nhiệt nước cất (DW) Ethylen Glycol (EG) vào nồng độ % thể tích CNTs chất lỏng 34 Hình 1.22 Đèn LED chiếu sáng sử dụng chất lỏng tản nhiệt 36 Hình 1.23 Modul đèn LED công suất 1,2 kW gồm 400 chíp LED diện tích 16 cm2 sử dụng phương pháp tản nhiệt chất lỏng công ty COOLED chế tạo.37 Hình 1.24 Siêu máy tính hãng IBM sử dụng chất lỏng tản nhiệt 37 Hình 1.25 Hệ thống tản nhiệt chất lỏng máy chủ Google 38 Hình 2.2 Quy trình phân tán CNTs chất lỏng 44 Hình 2.3 Giao diện phần mềm Core Temp 1.0 RC5 45 Hình 2.4 Giao diện phần mềm Prime95 45 Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống tản nhiệt chất lỏng cho vi xử lý máy tính 46 Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống tản nhiệt cho đèn chiếu sáng LED 450 W .47 Hình 2.7 Sơ đồ (a) ảnh thực (b) đế nhôm tản nhiệt với chíp LED 48 Hình 2.8 Đèn LED cơng suất 450 W sử dụng chất lỏng tản nhiệt chứa CNTs .48 Hình 2.9 Sơ đồ cấu tạo giao thao kế Michelson 49 Hình 2.10 Máy Zeta - sizer Nano ZS .51 Hình 2.11 Sơ đồ nguyên tắc hoạt động kính hiển vi điện tử quét .52 Hình 3.1 Phổ FTIR truyền qua vật liệu CNTs chưa biến tính; CNTs biến tính gắn nhóm chức - COOH CNTs biến tính gắn nhóm chức – OH 54 Hình 3.2 Phổ tán xạ Raman vật liệu CNTs chưa biến tính; CNTs biến tính gắn nhóm chức - COOH CNTs biến tính gắn nhóm chức – OH 55 viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.3 Phổ phân bố kích thước CNTs - OH đo thiết bị Zeta - Sizer với thời gian rung siêu âm 10 phút: (a) đo sau phân tán CNTs - OH vào EG/DW; (b) đo sau lắng đọng 72 h kể từ lúc phân tán CNTs - OH vào EG/DW .57 Hình 3.4 Phổ tán phân bố kích thước CNTs - OH đo thiết bị Zeta-Sizer sau để lắng đọng 72 h kể từ lúc phân tán trường hợp: (a) rung siêu âm 20 phút; (b) rung siêu âm 30 phút; (c) rung siêu âm 40 phút 58 Hình 3.5 Ảnh SEM hình thái học bề mặt của: (a) vật liệu CNTs trước biến tính phân tán vào EG/DW; (b) vật liệu CNTs sau biến tính phân tán vào EG/DW 59 Hình 3.7 Kết đo nhiệt độ CPU theo thời gian sử dụng phương pháp tản nhiệt chất lỏng chứa thành phần CNTs với nồng độ CNTs khác 62 Hình 3.8 Nhiệt độ đèn LED 450 W theo thời gian sử dụng phương pháp tản nhiệt chất lỏng với nồng độ khác CNTs 63 Hình 3.10 Mơ tả chế nâng cao hiệu truyền nhiệt từ chất lỏng giàn tỏa nhiệt sử dụng chất lỏng chứa thành phần CNTs 68 ix LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Viết tắt Tên đầy đủ AFM Kính hiển vi lực nguyên tử CNTs Ống nano cacbon CPU Vi xử lý máy tính CVD Lắng đọng hóa học từ pha DEG Diethylene Glycol DW Nước cất EDX Phổ tán sắc lượng EG Ethylene Glycol EG/DW Hỗn hợp ethylene glycol với nước cất FTIR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier LED Điốt phát quang MWCNTs Ống nano cacbon đa tường SEM Kính hiển vi điện tử quét SWCNTs Ống nano cacbon đơn tường TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua x LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.4.2 Tản nhiệt chất lỏng chứa thành phần CNTs Để giảm nhiệt độ bão hòa làm chậm thời gian tăng nhiệt CPU, sử dụng chất lỏng tản nhiệt chứa thành phần CNTs hệ thống tản nhiệt cho vi xử lý máy tính Hình 3.7 kết thực nghiệm đo nhiệt độ vi xử lý máy tính theo thời gian sử dụng loại chất lỏng tản nhiệt với hàm lượng CNTs khác Tại thời điểm ban đầu, nhiệt độ CPU vào khoảng 30 - 32oC Nhiệt độ CPU đạt đến giá trị bão hòa 57oC, 54oC 51oC sử dụng loại chất lỏng không chứa CNTs, chất lỏng chứa 0,5g CNTs/l, chất lỏng chứa 1g CNTs/l sau thời gian hoạt động 350 s Hình 3.7 Kết đo nhiệt độ CPU theo thời gian sử dụng phương pháp tản nhiệt chất lỏng chứa thành phần CNTs với nồng độ CNTs khác Các kết thử nghiệm cho thấy so sánh với phương pháp tản nhiệt sử dụng quạt, phương pháp tản nhiệt chất lỏng cho nhiệt độ bão hòa CPU giảm xuống khoảng 14oC - 20oC, thời gian trình tăng nhiệt tăng từ 200 s đến 350 s Bằng cách pha CNTs vào chất lỏng tản nhiệt với hàm lượng g/l, chúng tơi giảm nhiệt độ CPU xuống 6oC so với chất lỏng không chứa thành phần CNTs 62 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.5 Kết ứng dụng chất lỏng tản nhiệt chứa CNTs cho LED công suất lớn Kết thực nghiệm đo nhiệt độ đèn LED 450 W theo thời gian sử dụng chất lỏng tản nhiệt với nồng độ khác CNTs thể hình 3.8 Nhiệt độ chip LED thời điểm ban đầu 20oC, sau nhiệt độ chip LED đạt đến giá trị bão hòa sau khoảng 40 phút hoạt động Khi sử dụng chất lỏng tản nhiệt không chứa thành phần CNTs cho hệ thống tản nhiệt, nhiệt độ bão hòa chip LED vào khoảng 55oC Nhiệt độ chip LED đạt đến 53,7oC; 52,5oC; 51,9oC 50,6oC sử dụng chất lỏng tản nhiệt chứa thành phần CNTs với hàm lượng tương ứng 0,3 g/l; 0,5 g/l; 0,7 g/l; 1,0 g/l 1,2 g/l Những kết với hàm lượng CNTs 1,2 g/l, nhiệt độ bão hòa chip LED giảm xuống 4,5oC so sánh với chất lỏng khơng chứa thành phần CNTs Hình 3.8 Nhiệt độ đèn LED 450 W theo thời gian sử dụng phương pháp tản nhiệt chất lỏng với nồng độ khác CNTs Dựa vào bảng đặc tính kỹ thuật chip LED hãng sản xuất cung cấp, thấy giảm nhiệt độ hoạt động chip LED xuống 10oC thời gian sống chip LED tăng lên gấp đơi Vì vậy, thời gian sống chip LED theo độ giảm nhiệt độ hoạt động ước lượng cơng thức sau: 63 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com t L ; L0 210 (3.2) Ở L0, L, Δt thời gian sống bản, thời gian sống hoạt động chế độ tản nhiệt tốt hơn, độ giảm nhiệt độ LED Như phần trăm thời gian kéo dài tuổi thọ chip LED xác định công thức: %L   t  L  L0 100%   210  1 100% L0   (3.3) Từ công thức (3.3), ước lượng phần trăm thời gian kéo dài tuổi thọ biểu thị hình 3.9 Hình 3.9 Sự phụ thuộc thời gian sống đèn LED 450W vào hàm lượng CNTs chất lỏng tản nhiệt Kết cho thấy thêm hàm lượng CNTs vào chất lỏng tản nhiệt thời gian kéo dài tuổi thọ đèn LED tăng lên Phần trăm thời gian kéo dài tuổi thọ đạt đến giá trị bão hòa 33% với nồng độ 1,2 g/l Phần trăm thời gian kéo dài tuổi thọ gần không tăng hàm lượng 1,3 g/l Vì vậy, chúng tơi nhận thấy hàm lượng tối ưu CNTs chất lỏng cho đèn LED 450 W 1,2 g/l 64 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.6 Cơ chế nâng cao hiệu tản nhiệt Cơ chế giúp nâng cao hiệu tản nhiệt cho chất lỏng tản nhiệt chứa thành phần CNTs giải thích qua nguyên lý sau: - Thứ nhất: CNTs có độ dẫn nhiệt lớn (lên đến 2000 W/mK), nên phân tán CNTs vào chất lỏng giúp nâng cao độ dẫn nhiệt chất lỏng Cơ chế nâng cao độ dẫn nhiệt giải thích chi tiết phần mơ hình tính tốn lý thuyết độ dẫn nhiệt chất lỏng tản nhiệt chứa thành phần CNTs [37] Kết tính tốn lý thuyết cho thấy độ dẫn nhiệt chất lỏng tản nhiệt chứa thành phần CNTs xác định thông qua biểu thức: keff kl ; 1 kCNTs rl kl 1    rCNTs (3.4) Trong đó: + keff độ dẫn nhiệt chất lỏng chứa thành phần CNTs + kl độ dẫn nhiệt chất lỏng + kCNT độ dẫn nhiệt CNTs + rl bán kính phân tử chất lỏng + rCNT bán kính CNTs + ε phần trăm thể tích CNTs chất lỏng CNTs - Thứ hai: Độ dẫn nhiệt chất lỏng tăng lên có thêm thành phần CNTs, điều giúp nâng cao hiệu trình truyền nhiệt từ chip LED vào chất lỏng, nguyên lý thể chi tiết hình 3.10 65 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com `````````````````````````````````````` Chất lỏng không chứa thành phần CNTs Chất lỏng chứa thành phần CNTs Vùng nhiệt độ cao Vùng nhiệt độ trung bình Vùng nhiệt độ thấp Hình 3.10 Mơ tả chế nâng cao hiệu truyền nhiệt từ đế tản nhiệt vào chất lỏng sử dụng chất lỏng chứa thành phần CNTs Dựa mơ tả hình 3.10, ta tính dịng nhiệt di chuyển từ đế tản nhiệt vào chất lỏng thơng qua phương trình sau: J T Rd  R (3.5) Trong đó: + ΔT độ chênh lệch nhiệt độ vùng nhiệt độ cao thấp (K) + R nhiệt trở chất lỏng (K/W) + Rd nhiệt trở đế tản nhiệt (K/W) + J dòng nhiệt truyền chất lỏng (W) 66 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Như vậy, trường hợp chất lỏng có độ dẫn nhiệt thấp dịng nhiệt từ đế tản nhiệt vào chất lỏng chậm, dẫn đến kết nhiệt độ chất lỏng tản nhiệt chảy khỏi đế tản nhiệt không cao Ngược lại, trường hợp chất lỏng có độ dẫn nhiệt cao dịng nhiệt từ đế tản nhiệt vào chất lỏng nhanh, dẫn đến kết nhiệt độ chất lỏng tản nhiệt chảy khỏi đế tản nhiệt cao Chúng nhận thấy nhiệt trở đế tản nhiệt nhỏ nhiều so với độ dẫn nhiệt chất lỏng (vì kim loại vốn có độ dẫn nhiệt cao vài trăm đến hàng nghìn lần chất lỏng), giảm nhiệt trở chất lỏng mang lại hiệu truyền nhiệt mạnh nhiều so với việc giảm nhiệt trở đế tản nhiệt, điều lần nhấn mạnh ý nghĩa việc pha thêm CNTs vào chất lỏng tản nhiệt để làm tăng độ dẫn nhiệt chất lỏng Mặt khác ta có cơng thức tính nhiệt lượng mang khỏi đế tản nhiệt là: QĐ  C.t.D.dV (3.6) V Trong đó: + Δt độ chênh lệch nhiệt độ chất lỏng chảy khỏi đế tản nhiệt so với nhiệt độ chất lỏng bình chứa (K) + C nhiệt dung riêng chất lỏng (J/kg.K) + D khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3) Có thể nhận thấy có ống nano cacbon chất lỏng tản nhiệt Δt tăng, đồng thời khối lượng riêng D chất lỏng tăng, nhiệt lượng truyền trình tản nhiệt cao so với chất lỏng tản nhiệt khơng có CNTs Hình 3.10 cho ta cách nhìn trực quan chế - Thứ ba: Độ dẫn nhiệt chất lỏng tăng lên có thêm thành phần CNTs giúp nâng cao hiệu trình truyền nhiệt từ chất lỏng giàn tỏa nhiệt, điều thể chi tiết hình 3.11 với 67 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com cách giải thích hoàn toàn tương tự trường hợp nhiệt lượng truyền từ chip LED vào chất lỏng tản nhiệt Giàn tỏa nhiệt Tản nhiệt Chất lỏng Chất lỏng khơng có CNTs Chất lỏng có CNTs Vùng nhiệt độ cao Vùng nhiệt độ trung bình Vùng nhiệt độ cao Vùng nhiệt độ thấp Hình 3.11 Mơ tả chế nâng cao hiệu truyền nhiệt từ chất lỏng giàn tỏa nhiệt sử dụng chất lỏng chứa thành phần CNTs Kết thử nghiệm ứng dụng chất lỏng chứa thành phần CNTs cho linh kiện điện tử công suất luận văn so sánh với kết nghiên cứu số nhóm nghiên cứu giới, chẳng hạn nhóm Yi Fan [50] Trong thực nghiệm nhóm Yi Fan, sử dụng chất lỏng chứa thành phần CNTs nhiệt độ linh kiện giảm xuống 3oC so với chất lỏng thông thường không chứa thành phần CNTs Điều cho thấy kết nghiên cứu luận văn phù hợp với kết nhóm Yi Fan (trong trường hợp ứng dụng tản nhiệt cho đèn LED cơng suất 450W), chí số trường hợp kết luận văn tốt (trong trường hợp ứng dụng tản nhiệt cho vi xử lý Intel Core i5) 68 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com KẾT LUẬN Luận văn đạt kết sau đây: Đã thành cơng việc biến tính gắn nhóm chức – OH lên vật liệu CNTs phương pháp hóa học Các kết phân tích FTIR Raman khẳng định nhóm chức – OH gắn kết bề mặt CNTs Đã phân tán đồng CNTs - OH vào hỗn hợp EG/DW cách sử dụng chất hoạt động bề mặt Tween - 80 kết hợp với phương pháp rung siêu âm với thời gian 30 phút Kết đo phổ phân tán theo kích thước thiết bị Zeta - Sizer ảnh SEM cho thấy CNTs phân tán đồng chất lỏng khơng cịn tượng tụ đám Kết thử nghiệm với vi xử lý Intel Core i5 cho thấy nhiệt độ bão hòa CPU giảm xuống khoảng 14oC - 20oC thời gian trình tăng nhiệt nâng từ 200 s lên 350 s so sánh với phương pháp tản nhiệt sử dụng quạt Khi sử dụng chất lỏng tản nhiệt chứa hàm lượng CNTs 1,2 g/l nhiệt độ CPU xuống 6oC so với trường hợp sử dụng chất lỏng không chứa thành phần CNTs Kết thử nghiệm với đèn LED công suất 450 W cho thấy sử dụng chất lỏng tản nhiệt với hàm lượng CNTs 1,2 g/l nhiệt độ bão hòa chip LED giảm xuống 4,5oC kết tính tốn dự đốn tuổi thọ kéo dài thêm 33% so sánh với chất lỏng không chứa thành phần CNTs Đã giải thích chế việc nâng cao hiệu tản nhiệt cho hệ thống sử dụng chất lỏng chứa thành phần ống nano cacbon 69 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ CÁC BÀI BÁO VÀ BÁO CÁO KHOA HỌC LIÊN QUAN TỚI LUẬN VĂN Bui Hung Thang, Pham Van Trinh, Le Dinh Quang, Nguyen Thi Huong, Phan Hong Khoi, and Phan Ngoc Minh, “Heat Dissipation for the Intel Core i5 Processor Using Multiwalled Carbon-nanotube-based Ethylene Glycol”, Journal of the Korean Physical Society, Volume 65, Number 3, August 2014, pp 312 - 316 Nguyễn Thị Hương, Bùi Hùng Thắng, Phạm Văn Trình, Nguyễn Văn Chúc, Phan Hồng Khôi Phan Ngọc Minh, “Nghiên cứu phân tán ống nanô cácbon đa tường Ethylene Glycol”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Volume 52, Number 3B (2014), 297 - 304 70 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Phan Ngọc Minh (2015), Vật liệu Cácbon cấu trúc nanô ứng dụng tiềm năng, Nhà xuất Khoa học Tự nhiên Công nghệ Vũ Đình Cự, Nguyễn Xn Chánh (2004), Cơng nghệ nanô điều khiển đến phân tử nguyên tử, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hồng Đình Tín (2004), Truyền nhiệt tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Bùi Trọng Tuân (2004), Nhiệt học, Nhà xuất Đại học sư phạm Trần Quang Vinh (2007), Cấu trúc máy vi tính, Nhà xuất đại học Quốc gia Hà Nội TÀI LIỆU TIẾNG ANH Andrews Rod (2002), Processing and Properties of Composite Materials Containing Multiwalled Carbon Nanotubes, University of Kentucky A K Singh and V S Raykar (2008), “Microwave synthesis of silver nanofluids with polyvinylpyrrolidone (PVP) and their transport properties”, Colloid and Polymer Science, vol 286, no 14-15, pp 1667–1673 A Ghadimi, R Saidur, and H S C Metselaar(2011), “A review of nanofluid stability properties and characterization in stationary conditions”, International Journal of Heat and Mass Transfer, 4051–4068 Antonio Sánchez, Rodrigo Cué Sampedro, Laura Peña-Parás & Erika PalaciosAguilar (2014), “Functionalization of carbon nanotubes and polymer compatibility studies”, Journal of Materials Science Research 3, 1, 12, doi: 10.5539/jmsr.v3n1p1 10 C H Lo, T T Tsung, and L C Chen (2005), “Shape-controlled synthesis of Cu-based nanofluid using submerged arc nanoparticle synthesis system (SANSS)”, Journal of Crystal Growth, vol 277, no 1–4, pp 636–642 71 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 11 C H Lo, T T Tsung, L C Chen, C H Su, and H M Lin (2005), “Fabrication of copper oxide nanofluid using submerged arc nanoparticle synthesis system (SANSS)”, Journal of Nanoparticle Research, vol 7, no 2-3, pp 313–320 12 C Y Tsaia, H T Chiena, P P Dingb, B Chanc, T Y Luhd, and P H Chena (2004), “Effect of structural character of gold nanoparticles in nanofluid on heat pipe thermal performance”, Materials Letters, vol 58, p 1461 13 Decroly Oliver (2004), Carbon nanotubes: The building blocks of nanotechnology, Leuven 14 Daenen M, R.D.de Foun, B Hamers (2003), The Wondrous World of Carbon nanotubes, Eindhoven Univesity of Technology 15 Da Jiang Yang (2002), “Thermal conductivity of multiwalled carbon nanotubes”, PHYSICAL REVIEW B 66, 165440 16 D Singh, J Toutbort, G Chen, et al (2006), “Heavy vehicle systems optimization merit review and peer evaluation,” Annual Report, Argonne National Laboratory 17 D P Kulkarni, D K Das, and R S Vajjha (2009), “Application of nanofluids in heating buildings and reducing pollution,” Applied Energy, vol 86, no 12, pp 2566–2573 18 H T Zhu, Y S Lin, and Y S Yin (2004), “A novel one-step chemical method for preparation of copper nanofluids”, Journal of Colloid and Interface Science, vol 277, no 1, pp 100–103 19 H Bönnemann, S S Botha, B Bladergroen, and V M Linkov (2005),“Monodisperse copper- and silver-nanocolloids suitable for heatconductive fluids”, Applied Organometallic Chemistry, vol 19, no 6, pp 768–773 20 Huaqing Xie and Lifei Chen (2011), “Review on the Preparation and Thermal Performances of Carbon Nanotube Contained Nanofluids”, J Chem Eng Data, 56 (4), pp 1030–1041 72 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 21 H Xie and L Chen (2009), “Adjustable thermal conductivity in carbon nanotube nanofluids,” Physics Letters Section A, vol 373, no 21, pp 1861–186 22 http://96.30.12.13/execsumm/VU0319–Nanofluid%20for%20Cooling%20 Enhancement%20of%20Electrical%20Power%20Equipment.pdf 23 Ijima S, (2002), Carbon nanotubes: past, present, and future, Physical B, 323, pp.1-5 24 In-Yup Jeon, Dong Wook Chang, Nanjundan Ashok Kumar and Jong-Beom Baek, Functionalization of Carbon Nanotubes, Book Carbon Nanotubes Polymer Nanocomposites, ISBN 978-953-307-498-6 25 J A Eastman, S U S Choi, S Li, W Yu, and L J Thompson (2001), “Anomalously increased effective thermal conductivities of ethylene glycol-based nanofluids containing copper nanoparticles”, Applied Physics Letters, Vol 78, No 6, pp 718–720 26 Jiang L Q., Gao L., Sun J (2003), “Production of aqueous colloidal dispersions of carbon nanotubes”, J Colloid Interface Sci, 260, 89–94 27 J Routbort, et al., Argonne National Lab, Michellin North America, St Gobain Corp.,2009,http://www1.eere.energy.gov/industry/nanomanufacturing/pdf s/nanofluids industrial cooling.pdf 28 K V Wong and O de Leon (2010), “Applications of nanofluids: current and future,” Advances in Mechanical Engineering, vol 2010, Article ID 519659, 11 pages 29 Lifei Chen, Huaqing Xie, Yang Li, Wei Yu (2008), “Nano fluids containing carbon nanotubes treated by mechanochemical reaction”, Thermochimica Acta, 477, 21–24 30 Meyyappan M (2005), Carbon nanotubes Science and Applications, NASA Ames Research Center 31 M.Sammalkorpi, K.Kautto, A.Kuronenand, K.Kaski, “Mechanical Properties of Carbon Nanotubes”, 73 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com http://www.lce.hut.fi/research/eas/nanosystems/proj_nanotubes/ 32 M Kole and T K Dey (2010), “Thermal conductivity and viscosity of Al2O3 nanofluid based on car engine coolant,” Journal of Physics D, vol 43, no 31, Article ID 315501 33 Narendra Singha, Gaurav Chanda & S Kanagaraja (2012), “Investigation of Thermal Conductivity and Viscosity of Carbon Nanotubes–Ethylene Glycol Nanofluids”, Heat Transfer Engineering, Volume 33, Issue 34 Overview on the discovery, structure, properties and production of Carbon Nanotubes, http://kennano.com/overview/overview.htm 35 O Zhou, Y Cheng (2003), “Electron field emission from carbon nanotubes”, Comptes Rendus Physique, 4, pp 1021-1033 36 P Naphon, P Assadamongkol, and T Borirak (2008), “Experimental investigation of titanium nanofluids on the heat pipe thermal efficiency”, International Communications in Heat and Mass Transfer, vol 35, no 10, pp 1316–1319 37 P N Minh, B H Thang, P H Khoi,(march 2015), “A Modified Model for Thermal Conductivity of Carbon Nanotube-Nanofluids”, Physics of Fluids (American Institute of Physic – AIP), Volume 27, Issue3, pp 032002 032013 38 S W Kang, W C Wei, S H Tsai, and C C Huang (2009), “Experimental investigation of nanofluids on sintered heat pipe thermal performance”, Applied Thermal Engineering, vol 29, no 5-6, pp 973–979 39 S C Tzeng, C W Lin, and K D Huang (2005), “Heat transfer enhancement of nanofluids in rotary blade coupling of four-wheel-drive vehicles,” Acta Mechanica, vol 179, no 1-2, pp 11–23 40 Saeed Zeinali Heris, Marjan Fallahi, Mehdi Shanbedi, Ahmad Amiri (2015), “Heat transfer performance of two-phase closed thermosyphon with oxidized CNT/water nanofluids”, Heat and Mass Transfer 51, 5, doi:10.1007/s00231-015-1548-9 74 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 41 Steven R Hunt, Elliot J Fuller, Brad L Corso, and Philip G Collins (2012), Distinguishing carbon nanotube defect chemistry using scanning gate spectroscopy, Phys Rev B 85, 235418 42 Wang, F., Arai, S., Endo, M (2000), “Metallization of multiwalled carbon nanotubes with copper by an electroless deposition process”, Electrochemistry communications, vol 6, pp 1042-1044 43 Wei Yu and Huaqing Xie(2012), “A Review on Nanofluids: Preparation, Stability Mechanisms, and Applications”, Journal of Nanomaterials, Volume 2012, Article ID 435873, 17 pages 44 W Yu, and Y Li (2009), “Thermal performance enhancement in nanofluids containing diamond nanoparticles,” Journal of Physics D, vol 42, no 9, Article ID 095413 45 W Yu, H Xie, L Chen, and Y Li (2009), “Investigation of thermal conductivity and viscosity of ethylene glycol based ZnO nanofluid”, Thermochimica Acta, vol 491, no 1-2, pp 92–96 46 W Yu, D M France, S U S Choi, and J L Routbort (2007),“Review and assessment of nanofluid technology for transportation and other applications,” Tech Rep 78, ANL/ESD/07-9, Argonne National Laboratory 47 Xie, H Q.; Lee, H.; Youn, W.; Choi, M (2003),“Nanofluids containing multiwalled carbon nanotubes and their enhanced thermal conductivities” J Appl Phys 94, 4971–4975 48 Y Li, J Zhou, S Tung, E Schneider, and S Xi (2009), “A review on development of nanofluid preparation and characterization”, Powder Technology, vol 196, no 2, pp 89–101 49 Y T Chen, W C Wei, S W Kang, and C S Yu (2006), “Effect of nanofluid on flat heat pipe thermal performance”, in Proceedings of the 24th IEEE Semiconductor Thermal Measurement and Management Symposium (SEMI-THERM '08) 75 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 50 Yi Fan, Yifeng Fu, Teng Wang, Johan Liu, Yan Zhang,, Xiaojing Wang, Zhaonian, Cheng (2014), “Heat Removal of Microchannel Coolers with Carbon Nanotube Suspension as the Coolant”, 2nd Electronics Systemintegration Technology Conference, Greenwich, UK 76 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... dụng ống nano cacbon chất lỏng tản nhiệt cho linh kiện điện tử công suất lớn Do đó, tơi chọn hướng nghiên cứu với nội dung: ? ?Nghiên cứu ứng dụng ống nano cacbon chất lỏng tản nhiệt cho linh kiện. .. kiện điện tử công suất lớn? ?? đề tài Luận văn Thạc sỹ Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu chế tạo chất lỏng tản nhiệt chứa thành phần ống nano cacbon (CNTs) ứng dụng chất lỏng chế tạo tản nhiệt cho linh. .. quạt, ống dẫn nhiệt, dùng hóa chất tản nhiệt, làm mát nhiệt điện, tản nhiệt chất lỏng Trong phương pháp trên, phương pháp tản nhiệt chất lỏng ứng dụng rộng rãi cho linh kiện điện tử công suất cao