Nghiên cứu tính chất của một số vật liệu tổ hợp nền hữu cơ pha trộn ống nanô cácbon và thử nghiệm ứng dụng tản nhiệt trong lĩnh vực điện tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC VẬT LIỆU BÙI HÙNG THẮNG NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU TỔ HỢP NỀN HỮU CƠ PHA TRỘN ỐNG NANÔ CÁCBON VÀ THỬ NGHIỆM ỨNG DỤNG TẢN NHIỆT TRONG LĨNH VỰC ĐIỆN TỬ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU HÀ NỘI - 2015 LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới hai người thầy hướng dẫn PGS TS Phan Ngọc Minh TS Hoàng Anh Sơn, người thầy định hướng cho tư khoa học, tận tình bảo tạo nhiều thuận lợi cho suốt trình thực luận án Tơi xin chân thành cảm ơn GS.TS Phan Hồng Khôi, TS Ngô Thị Thanh Tâm, KS Lê ðình Quang, TS Nguyễn Văn Chúc, TS Phan Ngọc Hồng, TS Nguyễn Tuấn Hồng, ThS Phạm Văn Trình, ThS Cao Thị Thanh, ThS Nguyễn Văn Tú, NCS Nguyễn Mạnh Hồng - người ln giúp đỡ, khích lệ, động viên suốt thời gian làm luận án Tôi xin chân thành cảm ơn cán Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Quốc gia vật liệu linh kiện điện tử, Viện Khoa học vật liệu giúp tơi thực phép đo phân tích q trình thực luận án Tơi xin trân trọng cảm ơn Bộ Giáo dục ðào tạo, Lãnh đạo Viện Khoa học vật liệu, Bộ phận ðào tạo sau đại học tạo điều kiện thuận lợi cho làm luận án nghiên cứu sinh Nhân dịp xin dành tình cảm sâu sắc tới người thân gia đình: Cha, mẹ, anh, chị, em chia sẻ khó khăn, thơng cảm động viên, hỗ trợ Cuối xin dành tình cảm đặc biệt biết ơn tới vợ con, tình u, cảm thơng, quan tâm chia sẻ, cho nghị lực, tạo động lực cho thực thành công luận án Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Nghiên cứu sinh Bùi Hùng Thắng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn PGS TS Phan Ngọc Minh TS Hoàng Anh Sơn Các số liệu kết luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Nghiên cứu sinh Bùi Hùng Thắng NỘI DUNG Danh mục chữ viết tắt ký hiệu Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CNTs VÀ CÁC ỨNG DỤNG 1.1 Tổng quan vật liệu ống nanô cácbon 1.1.1 Vật liệu cácbon dạng thù hình 1.1.2 Vật liệu cácbon cấu trúc nanô 1.1.3 Cấu trúc ống nanô cácbon 1.1.4 Tính chất ống nanơ cácbon 13 1.1.5 Các phương pháp tổng hợp ống nanô cácbon 20 1.2 Vật liệu tản nhiệt chứa thành phần ống nanô cácbon 25 1.2.1 Chất lỏng tản nhiệt chứa thành phần ống nanô cácbon 25 1.2.2 Kem tản nhiệt chứa thành phần ống nanô cácbon 34 CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 2.1 Phương pháp tính tốn lý thuyết mơ 38 2.1.1 Phương pháp tính tốn lý thuyết 38 2.1.2 Phương pháp mô 38 2.2 Phương pháp thực nghiệm chế tạo vật liệu 39 2.2.1 Nguyên liệu, hóa chất thiết bị chế tạo 39 2.2.2 Biến tính vật liệu ống nanơ cácbon 40 2.2.3 Chế tạo chất lỏng chứa thành phần ống nanô cácbon 41 2.2.4 Chế tạo kem tản nhiệt chứa thành phần ống nanô cácbon 43 2.3 Các phương pháp phân tích đo đạc vật liệu 44 2.3.1 Hiển vi điện tử quét 44 2.3.2 Phổ tán xạ Raman 45 2.3.3 Phổ hấp thụ hồng ngoại 45 2.3.4 Phổ huỳnh quang tia X 46 2.3.5 Phổ phân tán Zeta-Sizer 47 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ MÔ PHỎNG 48 3.1 Mơ hình tính tốn độ dẫn nhiệt chất lỏng chứa CNTs 48 3.1.1 ðánh giá số mơ hình tính tốn độ dẫn nhiệt chất lỏng chứa CNTs 48 3.1.2 ðề xuất mơ hình tính tốn cải tiến 54 3.1.3 ðánh giá độ xác mơ hình với thực nghiệm 60 3.2 Kết nghiên cứu mô hệ thống tản nhiệt 63 3.2.1 Mơ hệ thống tản nhiệt tuần hồn dùng bơm 63 3.2.2 Mô hệ thống tản nhiệt tuần hoàn tự đối lưu 69 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 79 4.1 Kết biến tính ống nanơ cácbon 79 4.1.1 Kết phân tích phổ hồng ngoại truyền qua 79 4.1.2 Kết phân tích phổ tán xạ Raman 80 4.2 Chất lỏng tản nhiệt chứa thành phần CNTs 81 4.2.1 Kết chế tạo chất lỏng chứa thành phần CNTs 81 4.2.2 Thử nghiệm chất lỏng chứa CNTs tản nhiệt cho CPU 87 4.2.3 Thử nghiệm chất lỏng CNTs tản nhiệt cho đèn LED 97 4.2.4 Giải thích chế tản nhiệt sử dụng chất lỏng CNTs 110 4.3 Kem tản nhiệt chứa thành phần CNTs 113 4.3.1 Kết chế tạo kem tản nhiệt chứa thành phần CNTs 113 4.3.2 Thử nghiệm kem tản nhiệt CNTs cho vi xử lý 117 4.3.3 Tính tốn mơ độ dẫn nhiệt kem tản nhiệt CNTs 121 KẾT LUẬN CHUNG 130 TÀI LIỆU THAM KHẢO 132 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA NGHIÊN CỨU SINH 144 Các báo báo cáo liên quan đến luận án 144 1.1 Bài báo quốc tế thuộc danh mục ISI 144 1.2 Bài báo quốc tế khác 144 1.3 Bài báo đăng tạp chí quốc gia 145 1.4 Báo cáo đăng kỷ yếu hội nghị khoa học 145 Sáng chế giải thưởng liên quan đến luận án 145 2.1 Sáng chế chấp nhận đơn 145 2.2 Giải thưởng khoa học 146 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Viết tắt Tên đầy đủ CNTs Ống nanô cácbon SWCNTs Ống nanô cácbon đơn tường MWCNTs Ống nanô cácbon đa tường CVD Lắng đọng hóa học từ pha EDX Phổ tán sắc lượng FTIR Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier SEM Kính hiển vi điện tử quét TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua AFM Kính hiển vi lực nguyên tử LED ðiốt phát quang CPU Vi xử lý máy tính EG Ethylene Glycol DEG Diethylene Glycol DW Nước cất EG/DW Hỗn hợp ethylene glycol với nước cất STARS Kem tản nhiệt thương mại Stars AS5 Kem tản nhiệt thương mại AS5 STARS/CNTs Kem tản nhiệt Stars chứa thành phần CNTs AS5/CNTs Kem tản nhiệt AS5 chứa thành phần CNTs DANH MỤC CÁC BẢNG STT Trang Bảng 1.1 So sánh tính vật liệu CNTs với số vật liệu khác 14 Bảng 1.2 Phân loại đặc trưng dẫn số loại CNTs 17 Bảng 1.3 Tính chất oxit chất lỏng nanơ chúng 29 Bảng 4.1 Bảng so sánh kết tản nhiệt cho CPU chất lỏng 94 Bảng 4.2 Kết phân STARS/2%CNTs tích EDX mẫu kem STARS Bảng 4.3 Kết phân tích EDX mẫu kem AS5 AS5/2%CNTs 117 Bảng 4.4 Tổng kết kết đo đạc tính tốn với loại kem tản nhiệt 128 116 DANH MỤC CÁC HÌNH STT Trang Hình 1.1 Các trạng thái lai hoá sp , sp sp định hướng không gian tồn chúng liên kết phân tử C2H2, C2H4 C2H6 Hình 1.2 Cấu trúc sở graphit (xếp lớp ABA) Hình 1.3 Cấu trúc tinh thể kim cương dạng lập phương (a) dạng lục giác (b) Hình 1.4 “Gia đình” vật liệu Cácbon với hình thù cấu trúc khác Hình 1.5 Minh họa đơn giản cấu tạo ống nanô cácbon 10 Hình 1.6 Cấu trúc SWCNTs MWCNTs 10 Hình 1.7 (a) Biểu diễn véctơ chiral, (b) CNTs loại amchair (5, 5), zigzag 11 (9, 0) chiral (10, 5) Hình 1.8 Các sai hỏng bề mặt CNTs với vòng cácbon cạnh 12 cạnh Hình 1.9 (a) ðộ dẫn nhiệt CNTs có véc tơ Chiral (10, 10) (b) So 15 sánh độ dẫn nhiệt CNTs so với graphit khối đơn lớp graphit (graphene) 10 Hình 1.10 (a) Cấu trúc vùng lượng (b) Vùng Brillouin mạng 16 graphit 11 Hình 1.11 Cấu trúc vùng lượng SWCNTs với véc tơ chiral khác 17 12 Hình 1.12 Giản đồ lượng điện tử bề mặt vật liệu 19 13 Hình 1.13 (a) Sơ đồ nguyên lý phương pháp nghiền bi để tổng hợp CNTs, (b) Ảnh SEM CNTs tổng hợp theo phương pháp nghiền bi 20 14 Hình 1.14 Tổng hợp ống nanô cácbon phương pháp hồ quang 21 15 Hình 1.15 Tổng hợp ống nanơ cácbon phương pháp hồ quang 23 16 Hình 1.16 Sơ đồ khối hệ CVD nhiệt 24 17 Hình 1.17 ðồ thị phụ thuộc độ dẫn nhiệt nước cất (DW) 28 Ethylen Glycol (EG) vào nồng độ % thể tích CNTs chất lỏng 18 Hình 1.18 Cơ chế nâng cao hiệu tản nhiệt cho lớp tiếp giáp 35 cách sử dụng kem tản nhiệt 19 Hình 1.19 Kết đo độ dẫn nhiệt vật liệu tản nhiệt lớp tiếp giáp 35 linh kiện điện tử PEG chứa thành phần CNTs 20 Hình 1.20 Kết tính tốn lý thuyết nhóm nghiên cứu Indra Vir 36 Singh cho độ dẫn nhiệt kem tản nhiệt chứa thành phần CNTs 21 Hình 1.21 Kết tính tốn lý thuyết nhóm nghiên cứu M B 36 Bryning cho độ dẫn nhiệt kem tản nhiệt chứa thành phần CNTs 22 Hình 2.1 Quy trình biến tính gắn nhóm chức –COOH –OH lên bề mặt CNTs 40 23 Hình 2.2 Quy trình phân tán CNTs chất lỏng 42 24 Hình 3.1 So sánh kết tính tốn lý thuyết nhóm H E Patel với kết 52 thực nghiệm nhóm Hwang trường hợp phân tán CNTs vào nước cất 25 Hình 3.2 Cấu trúc hình ống CNTs 53 26 Hình 3.3 Mơ hình tính độ dẫn nhiệt hiệu dụng CNTs 58 27 Hình 3.4 So sánh kết tính tốn lý thuyết theo mơ hình luận án 60 với kết thực nghiệm nhóm Hwang với trường hợp phân tán MWCNTs vào nước cất 28 Hình 3.5 So sánh kết tính tốn lý thuyết theo mơ hình luận án 61 với kết thực nghiệm nhóm Lifei Chen với trường hợp phân tán MWCNTs vào nước cất 29 Hình 3.6 So sánh kết tính tốn lý thuyết theo mơ hình luận án 61 với kết thực nghiệm nhóm Gensheng Wu với trường hợp phân tán SWCNTs vào nước cất 30 Hình 3.7 So sánh kết tính tốn lý thuyết theo mơ hình luận án với kết thực nghiệm nhóm Hwang với trường hợp phân 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO [01] Phan Ngọc Minh, “Vật liệu Cácbon cấu trúc nanô ứng dụng tiềm năng”, Nhà Xuất Bản Khoa học Tự nhiên Công nghệ (2015) [02] Mauro Lomascoloa, Gianpiero Colangelob , Marco Milaneseb, Arturo de Risi, “Review of heat transfer in nanofluids: Conductive, convective and radiative experimental results”, Renewable and Sustainable Energy Reviews (2015) 43, 2015, 1182–1198, doi: 10.1016/j.rser.2014.11.086 [03] Danilenko V, “On the history of the discovery of nanodiamond synthesis”, Physics of the Solid State (2004) 46, 4, 581, doi: 10.1134/1.1711431 [04] Iijima Sumio, “Helical microtubules of graphitic carbon”, Nature (1991) 354, 56, doi:10.1038/354056a0 [05] Novoselov S, Geim K, Morozov V, Jiang D, Zhang Y, Dubonos V, Grigorieva V, Firsov A, “Electric field effect in atomically thin carbon films”, Science 306 (2004) 306, 666, doi:10.1126/science.1102896 [06] Iijima Sumio, “Helical microtubules of graphitic carbon”, Nature (1991) 354, 56, doi:10.1038/354056a0 [07] http://www.physik.uni-regensburg.de/aktuell/KollSS05/Thomsen-Vortrag.htm [08] Choudhary V, Gupta A, Polymer/Carbon nanotubes nanocomposites (2011), Chapter (Http:// http://www.intechopen.com/) [09] Peter Harris, Book “Carbon nanotube science: Synthesis, properties and applications”, Cambridge University Press (2011), doi: 10.1017/cbo978051160970 1.006 [10] Salma Halelfadl, Patrice Estellé, Thierry Maré, “Heat transfer properties of aqueous carbon nanotubes nanofluids in coaxial heat exchanger under laminar regime”, Experimental Thermal and Fluid Science (2014) 55, 174–180, doi: 10.101 6/j.expthermflusci.2014.03.003 [11] Boris I Yakobson, Phaedon Avouris, “Mechanical properties of carbon nanotubes”, Topics in Applied Physics (2001) 80, 287, doi: 10.1007/3-540-39947X_12 [12] Benedict L, Louie S, Cohen M, “Heat capacity of carbon nanotubes”, Solid State Communications (1996) 100, 3, 177, doi: 10.1016/0038-1098(96)00386-9 132 [13] Ruan W, Wang Z, Li Y, Liu L, “In-situ heat capacity measurement of carbon nanotubes using suspended microstructure-based microcalorimetry”, IEEE Transactions On Nanotechnology (2012) 11, 2, 367, doi: 10.1109/tnano.2011.2176 748 [14] Hepplestone S, Ciavarella A, Janke C, Srivastava G, “Size and temperature dependence of the specific heat capacity of CNTs”, Surface Science (2006) 600, 3633, doi:10.1016/j.susc.2005.12.070 [15] Saeed Zeinali Heris, Marjan Fallahi, Mehdi Shanbedi, Ahmad Amiri, “Heat transfer performance of two-phase closed thermosyphon with oxidized CNT/water nanofluids”, Heat and Mass Transfer (2015) 51, 5, doi:10.1007/s00231-015-1548-9 [16] M Pourfath, H Kosina, and S Selberherr, “Numerical study of quantum transport in carbon nanotube transistors”, Mathematics and Computers in Simulation (2008) 79, 4, 1051, doi:10.1016/j.matcom.2007.09.004 [17] Popov V, “Carbon nanotubes: properties and application”, Materials Science and Engineering: R: Reports (2004) 43, 61, doi:10.1016/j.mser.2003.10 001 [18] Guler O, Even E, “Carbon nanotubes formation by short-time ball milling and annealing of graphite”, Optoelectronics and advanced materials – Rapid communications (2012) 6, 183 [19] http://ipn2.epfl.ch/CHBU/NTproduction1.htm [20] Masarapu, Charan, Book “Carbon nanotubes: Synthesis, properties and applications in modern electronic devices”, ProQuest (2008) 226, 3337449 [21] Phan Ngoc Minh, Nguyen Van Chuc, Phan Ngoc Hong, Ngo Thi Thanh Tam and Phan Hong Khoi, “New technique for the synthesis of carbon nanotubes”, Journal of the Korean Physical Society (2008) 53, 2725, doi: 10.3938/jkps.53.2725 [22] Nguyen Van Chuc, Nguyen Duc Dung, Phan Hong Khoi, Phan Ngoc Minh,“Synthesis of carbon nanotubes on steel foils”, Journal of the Korean Physical Society (2008) 52, 1368, doi:10.3938/jkps.52.1368 [23] Nguyen Duc Dung, Nguyen Hong Quang, Phan Hong Khoi, Phan Ngoc Minh “Carbon nanotubes growing over hydrogen reduction formed iron nanoparticles on CaCO3 support”, Journal of the Korean Physical Society (2008) 52, 1372, doi: 10.3938/jkps.52.1372 133 [24] Wei Yu and Huaqing Xie, “A review on nanofluids: Preparation, stability mechanisms, and applications”, Journal of Nanomaterials (2012) 2012, 435873, 17, doi:10.1155/2012/435873 [25] S.M Sohel Murshed, , C.A Nieto de Castro, “Superior thermal features of carbon nanotubes-based nanofluids – A review”, Renewable and Sustainable Energy Reviews (2014) 37, 155–167, doi:10.1016/j.rser.2014.05.017 [26] Rashmi Walvekar, Mohammad Khalid Siddiqui, SeikSan Ong & Ahmad Faris Ismail, “Application of CNT nanofluids in a turbulent flow heat exchanger”, Journal of Experimental Nanoscience (2015), doi:10.1080/17458080.2015 1015461 [27] C H Lo, T T Tsung, and L C Chen, “Shape-controlled synthesis of Cubased nanofluid using submerged arc nanoparticle synthesis system (SANSS)”, Journal of Crystal Growth (2005) 277, 1–4, 636–642, doi:10.1016/j.jcrysgro.2005 01.067 [28] C H Lo, T T Tsung, L C Chen, C H Su, and H M Lin, “Fabrication of copper oxide nanofluid using submerged arc nanoparticle synthesis system (SANSS)”, Journal of Nanoparticle Research (2005) 7, 2-3, 313-320, doi:10.1007/ s11051-004-7770-x [29] H T Zhu, Y S Lin, and Y S Yin, “A novel one-step chemical method for preparation of copper nanofluids”, Journal of Colloid and Interface Science (2004) 277, 1, 100 – 103, doi:10.1016/j.jcis.2004.04.026 [30] H Bönnemann, S S Botha, B Bladergroen, and V M Linkov, “Monodisperse copper- and silver-nanocolloids suitable for heat-conductive fluids”, Applied Organometallic Chemistry (2005), 19, 6, 768 – 773, doi:10.1002/ aoc.889 [31] A K Singh and V S Raykar, “Microwave synthesis of silver nanofluids with polyvinylpyrrolidone (PVP) and their transport properties”, Colloid and Polymer Science (2008) 286, 14-15, 1667 – 1673, doi: 10.1007/s00396-008-1932-9 [32] Huaqing Xie and Lifei Chen, “Review on the preparation and thermal performances of carbon nanotube contained nanofluids”, J Chem Eng Data (2011) 56, 4, 1030 – 1041, doi:10.1021/je101026j 134 [33] Xie H Q, Lee H., Youn W., Choi M “Nanofluids containing multi-walled carbon nanotubes and their enhanced thermal conductivities”, Journal of Applied Physics (2003) 94, 4971 – 4975, doi:10.1063/1.1613374 [34] Jiang L Q., Gao L., Sun J., “Production of aqueous colloidal dispersions of carbon nanotubes”, Journal of Colloid and Interface Science (2003) 260, 89–94, doi:10.1016/s0021-9797(02)00176-5 [35] Lifei Chen, Huaqing Xie, Yang Li, Wei Yu, “Nano fluids containing carbon nanotubes treated by mechanochemical reaction”, Thermochimica Acta (2008) 477, 21 – 24, doi:10.1016/j.tca.2008.08.001 [36] Narendra Singha, Gaurav Chanda & S Kanagaraja, “Investigation of thermal conductivity and viscosity of carbon nanotubes–ethylene glycol nanofluids”, Heat Transfer Engineering (2012) 33, 9, 821 – 827, doi:10.1080/01457632.2012.646922 [37] A Ghadimi, R Saidur, and H S C Metselaar, “A review of nanofluid stability properties and characterization in stationary conditions”, International Journal of Heat and Mass Transfer (2011) 54, 4051 – 4068, doi: 10.1016/j.ijheat masstransfer.2011.04.014 [38] Sandesh S Chougule and S K Sahu, “Performance of carbon nanotubes– water nanofluid charged wickless heat pipe flat plate solar collectors having different filling ratio”, Journal of Solar Energy Engineering (2014) 137, 2, 024501, doi:10.1115/1.4028701 [39] S P Jang and S U S Choi, “Cooling performance of a microchannel heat sink with nanofluids”, Applied Thermal Engineering (2006) 26, 17-18, 2457–2463, doi:10.1016/j.applthermaleng.2006.02.036 [40] H Shokouhmand, M Ghazvini, and J Shabanian, “Performance analysis of using nanofluids in microchannel heat sink in different flow regimes and its simulation using artificial neural network”, Proceedings of the World Congress on Engineering (2008) [41] C Y Tsaia, H T Chiena, P P Dingb, B Chanc, T Y Luhd, and P H Chena, “Effect of structural character of gold nanoparticles in nanofluid on heat pipe thermal performance”, Materials Letters (2004) 58, 1461, doi: 10.1016/j.mat let.2003.10.009 135 [42] Y T Chen, W C Wei, S W Kang, and C S Yu, “Effect of nanofluid on flat heat pipe thermal performance”, in Proceedings of the 24th IEEE Semiconductor Thermal Measurement and Management Symposium (2006) [43] S W Kang, W C Wei, S H Tsai, and C C Huang, “Experimental investigation of nanofluids on sintered heat pipe thermal performance”, Applied Thermal Engineering (2009) 29, 5-6, 973–979, doi: 10.1016/j.applthermaleng 2008.05.010 [44] P Naphon, P Assadamongkol, and T Borirak, “Experimental investigation of titanium nanofluids on the heat pipe thermal efficiency”, International Communications in Heat and Mass Transfer (2008) 35, 10, 1316–1319, doi:10 1016/j.icheatmasstransfer.2008.07.010 [45] H Xie and L Chen, “Adjustable thermal conductivity in carbon nanotube nanofluids” Physics Letters Section A (2009) 373, 21, 1861–1864, doi:10.1016/j physleta.2009.03.037 [46] H Xie, W Yu, and Y Li, “Thermal performance enhancement in nanofluids containing diamond nanoparticles”, Journal of Physics D (2009) 42, 9, 095413, doi:10.1088/0022-3727/42/9/095413 [47] W Yu, H Xie, L Chen, and Y Li, “Investigation of thermal conductivity and viscosity of ethylene glycol based ZnO nanofluid”, Thermochimica Acta (2009) 491, 1-2, 92-96, doi:10.1016/j.tca.2009.03.007 [48] Salma Halelfadl, Thierry Maré, Patrice Estellé, “Efficiency of carbon nanotubes water based nanofluids as coolants”, Experimental Thermal and Fluid Science (2014), 53, 104–110, doi:10.1016/j.expthermflusci.2013.11.010 [49] M Kole and T K Dey, “Thermal conductivity and viscosity of Al2O3 nanofluid based on car engine coolant”, Journal of Physics D (2010) 43, 31, 315501, doi:10.1088/0022-3727/43/31/315501 [50] S C Tzeng, C W Lin, and K D Huang, “Heat transfer enhancement of nanofluids in rotary blade coupling of four-wheel-drive vehicles”, Acta Mechanica (2005) 179, 1-2, 11-23, doi:10.1007/s00707-005-0248-9 [51] D Singh, J Toutbort, G Chen, et al., “Heavy vehicle systems optimization merit review and peer evaluation”, Annual Report, Argonne National Laboratory, (2006) 136 [52] K V Wong and O de Leon, “Applications of nanofluids: current and future”, Advances in Mechanical Engineering (2010) 2010, 519659, 11, doi:10 1155/2010/519659 [53] J Routbort, et al., Argonne National Lab, Michellin North America, St Gobain Corp., 2009, http://www1.eere.energy.gov/industry/nanomanufacturing /pdfs/nanofluids industrial cooling.pdf [54] http://96.30.12.13/execsumm/VU0319–Nanofluid%20for%20Cooling%20 Enhancement%20of%20Electrical%20Power%20Equipment.pdf [55] D P Kulkarni, D K Das, and R S Vajjha, “Application of nanofluids in heating buildings and reducing pollution”, Applied Energy (2009) 86, 12, 25662573, doi:10.1016/j.apenergy.2009.03.021 [56] S J Kim, I C Bang, J Buongiorno, and L W Hu, “Study of pool boiling and critical heat flux enhancement in nanofluids”, Bulletin of the Polish Academy of Sciences - Technical Sciences (2007) 55, 2, 211–216 [57] S J Kim, I C Bang, J Buongiorno, and L W Hu, “Surface wettability change during pool boiling of nanofluids and its effect on critical heat flux”, International Journal of Heat and Mass Transfer (2007) 50, 19-20, 4105–4116, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2007.02.002 [58] G Ovejero, J L Sotelo, M D Romero, A Rodríguez, M A Ocađa, G Rodríguez, and J García, “Multiwalled carbon nanotubes for liquid-phase oxidation: Functionalization, characterization, and catalytic activity”, Industrial and Engineering Chemistry Research (2006) 45, 7, 2206–2212, doi: 10.1021 /ie051079p [59] Lifei Chen, Huaqing Xie and Wei Yu, “Functionalization methods of carbon nanotubes and its applications”, Book “Carbon nanotubes applications on electron devices” edited by Prof Jose Mauricio Marulanda, InTech (2011) 213 – 232, doi:10.5772/18547 [60] Antonio Sánchez, Rodrigo Cué Sampedro, Laura Peđa-Parás & Erika Palacios-Aguilar, “Functionalization of carbon nanotubes and polymer compatibility studies”, Journal of Materials Science Research (2014) 3, 1, 12, doi: 10.5539/jmsr.v3n1p1 137 [61] Steven R Hunt, Elliot J Fuller, Brad L Corso, and Philip G Collins, “Distinguishing carbon nanotube defect chemistry using scanning gate spectroscopy”, Physical Review B (2012) 85, 235418, doi:10.1103/physrevb.85 235418 [62] In-Yup Jeon, Dong Wook Chang, Nanjundan Ashok Kumar and Jong-Beom Baek, “Functionalization of carbon nanotubes”, Book “Carbon nanotubes - polymer nanocomposites” edited by Siva Yellampalli, Intech (2011), doi: 10.5772/ 18396 [63] Chao-Xuan Liu and Jin-Woo Choi, “Improved dispersion of carbon nanotubes in polymers at high concentrations”, Nanomaterials (2012) 2, 4, 329347, doi:10.3390/nano2040329 [64] Ulrike Staudinger, Beate Krause, Christine Steinbach, Petra Pötschke, Brigitte Voit, “Dispersability of multiwalled carbon nanotubes in polycarbonatechloroform solutions”, Polymer (2014) 55, 24, 6335-6344, doi: 10.1016/j.polymer 2014.10.012 [65] H Xie, W Yu, and W Chen, “MgO nanofluids: higher thermal conductivity and lower viscosity among ethylene glycol-based nanofluids containing oxide nanoparticles” , Journal of Experimental Nanoscience (2010) 5, 5, 463–472, doi: 10.1080/17458081003628949 [66] Berber S, Kwon K, Tomanek D, “Unusually high thermal conductivity of carbon nanotubes”, Physical Review Letters (2000) 84, 4613, doi:10.1007/0-38725100-6_8 [67] J A Eastman, S U S Choi, S Li, W Yu, and L J Thompson, “Anomalously increased effective thermal conductivities of ethylene glycol-based nanofluids containing copper nanoparticles”, Applied Physics Letters (2001) 78, 6, 718–720, doi:10.1063/1.1341218 [68] Y Li, J Zhou, S Tung, E Schneider, and S Xi, “A review on development of nanofluid preparation and characterization”, Powder Technology (2009) 196, 2, 89–101, doi: 10.1016/j.powtec.2009.07.025 [69] Sandesh S Chougule and S K Sahu, “Comparative study of cooling performance of automobile radiator using Al2O3-water and carbon nanotube-water 138 nanofluid”, Journal of Nanotechnology in Engineering and Medicine (2014) 5, 1, 010901, doi: 10.1115/1.4026971 [70] W Yu, D M France, S U S Choi, and J L Routbort, “Review and assessment of nanofluid technology for transportation and other applications”, Techrep Marketing (2007) 78, doi: 10.2172/919327 [71] Feng Ding, “Theoretical study of the stability of defects in single-walled carbon nanotubes as a function of their distance from the nanotube end”, Physical Review B (2005) 72, 245409, doi: 10.1103/physrevb.72.245409 [72] Mitura S, “Nanodiamonds”, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering (2012) 24, 1, 166 [73] S U S Choi, Z G Zhang, W Yu, F E Lockwood, and E A Grulke, “Anomalous thermal conductivity enhancement in nanotube suspensions”, Applied Physics Letters (2001) 79, 2252, doi: 10.1063/1.1408272 [74] Weiting Jiang, Guoliang Ding, HaoPeng, “Measurement and model on thermal conductivities of carbon nanotube nanorefrigerants”, International Journal of Thermal Sciences (2009) 48, 1108–1115, doi: 10.1016/j.ijthermalsci.2008 11.012 [75] Bui Hung Thang, Phan Hong Khoi, Phan Ngoc Minh, “A modified model for thermal conductivity of carbon nanotube-nanofluids”, Physics of Fluids (2015) 27, 3, 032002 – 032013, doi:10.1063/1.4914405 [76] Stuart Andrews & Antony Leather, “How TIM works & how to apply it correctly”, Bit-Tech (2009) [77] Priyanka Jaiswal and C.K Dwivedi, “Thermal interface materials used for improving the efficiency and power handling capability of electronic devices: A review”, International Journal of Innovative Technology & Creative Engineering, (2011) 1, 5, [78] Farhad Sarvar, Whalley D.C , Conway P.P., “Thermal interface materials A review of the state of the art”, Electronics Systemintegration Technology Conference (2006) 1292 – 1302 [79] Mark Hachman, “Intel adapting buckyballs for cooling chips”, ExtremeTech (2002) 139 [80] D Hemanth, Hrishikesh E Patel, V R Rajeev Kumar, T Sundararajan, T Pradeep, and Sarit K Das, “Model for heat conduction in nanofluids”, Physical Review Letters (2004) 93, 14, 144301, doi:10.1103/physrevlett.93.144301 [81] H E Patel, K B Anoop, T Sundararajan and Sarit K Das, “Model for thermal conductivity of CNT-nanofluids”, Bulletin of Materials Science (2008) 31, 3, 387– 390, doi: 10.1007/s12034-008-0060-y [82] Maxwell JC, “A treatise on electricity and magnetism”, Clarendon Press (1873) [83] Hamilton RL, Crosser OK, “Thermal conductivity of heterogeneous twocomponent systems”, Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals (1962) 1, 3, 187–191, doi: 10.1021/i160003a005 [84] Jeffrey DJ, “Conduction through a random suspension of spheres”, Proc Royal Soc London (1973) A335, 355–367, doi: 10.1098/rspa.1973.0130 [85] Davis, RH., “The effective thermal conductivity of a composite material with spherical inclusions”, Int J Thermo Phys (1983) 7, 609, doi: 10.1007/bf00502394 [86] Yingsong Zheng and Haiping Hong, “Modified model for effective thermal conductivity of nanofluids containing carbon nanotubes”, Journal of Thermophysics and Heat Transfer (2007) 21, 3, doi: 10.2514/1.29178 [87] Rashmi Walvekar, Ismail Ahmad Faris, Mohammad Khalid, “Thermal conductivity of carbon nanotube nanofluid - Experimental and theoretical study”, Heat Transfer - Asian Research (2012) 41, 2, doi: 10.1002/htj.20405 [88] W Yu and S.U.S Choi, “The role of interfacial layers in the enhanced thermal conductivity of nanofluids: A renovated Hamilton-Crosser model”, Journal of Nanoparticle Research (2004) 6, 355–361, doi: 10.1007/s11051-004-2601-7 [89] Seyed Masoud Hosseini, Abdolreza Moghadassi1 and Dale Henneke, “Modeling of the effective thermal conductivity of carbon nanotube nanofluids based on dimensionless groups”, The Canadian Journal Of Chemical Engineering, (2011) 89, 183 – 186, doi:10.1002/cjce.20389 [90] Y.J Hwang, Y.C Ahn, H.S Shin, C.G Lee, G.T Kim, H.S Park, J.K Lee, “Investigation on characteristics of thermal conductivity enhancement of nanofluids”, Current Applied Physics (2006) 6, 1068–1071, doi: 10.1016/j.cap 2005.07.021 140 [91] Lifei Chen, Huaqing Xie, Yang Li, Wei Yu, “Nanofluids containing carbon nanotubes treated by mechanochemical reaction”, Thermochimica Acta (477) 21– 24, doi:10.1016/j.tca.2008.08.001 [92] Gensheng Wu, Juekuan Yang, Shulin Ge, Yujuan Wang, Minhua Chen, Yunfei Chen, “Thermal conductivity measurement for carbon-nanotube suspensions with 3ω method”, Advanced Materials Research (2009) 60 - 61, 394, doi: 10.4028/www.scientific.net/amr.60-61.394 [93] SP Sutera, R Skalak, “The history of Poiseuille's law”, Annual Review of Fluid Mechanics (1993) 25, 1, – 19, doi:10.1146/annurev.fluid.25.1.1 [94] Christopher J Seeton, “Viscosity–temperature correlation for liquids”, Tribology Letters (2006) 22, 1, 67-78, doi: 10.1007/s11249-006-9071-2 [95] Ujjal Kumar Sur, “Carbon Nanotube Radio” in “Carbon nanotubes - from research to applications”, Stefano Bianco, InTech (2011), doi: 10.5772/17251 [96] Yunsheng Xu, Chia-Ken Leong, and D.D.L Chung, “Carbon nanotube thermal pastes for improving thermal contacts”, Journal of Electronic Materials (2007) 36, 9, 1181-1187, doi: 10.1007/s11664-007-0188-3 [97] Indra Vir Singh, Masataka Tanaka, Morinobu Endo, “Effect of interface on the thermal conductivity of carbon nanotube composites”, International Journal of Thermal Sciences (2007) 46, 842–847, doi: 10.1016/j.ijthermalsci.2006.11.003 [98] M B Bryning, D E Milkie, M F Islam, J M Kikkawa, and A G Yodh, “Thermal conductivity and interfacial resistance in single-wall carbon nanotube epoxy composites”, Applied Physics Letters (87) 161909, doi: /10.1063/1.2103398 [99] Sashi Kiran C and K K Nanda, “Enhancement of commercially-available thermal grease by multiwalled carbon nanotubes for electronic device applications”, Advanced Materials Letters (2013) 4, 1, 22-25, doi: 10.5185/amlett 2013.icnano.327 [100] Amy M Marconnet, Namiko Yamamoto, Matthew A Panzer, Brian L Wardle, and Kenneth E Goodson, “Thermal conduction in aligned carbon nanotube–polymer nanocomposites with high packing density”, ACS Nano, (2011) 5, 6, 4818–4825, doi: 10.1021/nn200847u [101] Z Said, R Saidur, M.A Sabiha, N.A Rahim, M.R Anisur, “Thermophysical properties of single wall carbon nanotubes and its effect on 141 exergy efficiency of a flat plate solar collector”, Solar Energy (2015) 115, 757– 769, doi: 10.1016/j.solener.2015.02.037 [102] Shou-Shing Hsieh,corresponding author Hsin-Yuan Leu, and Hao-Hsiang Liu, “Spray cooling characteristics of nanofluids for electronic power devices”, Nanoscale Res Lett (2015) 10, 139, doi: 10.1186/s11671-015-0793-7 [103] A Oberun and M Endo, “Filamentous growth of carbon through benzene decomposition”, Journal of Crystal Growth (1976) 32, 335 – 349, doi: 10.1016/ 0022-0248(76)90115-9 [104] Che BD, Nguyen BQ, Nguyen LT, Nguyen HT, Nguyen VQ, Van Le T, Nguyen NH, “The impact of different multi-walled carbon nanotubes on the Xband microwave absorption of their epoxy nanocomposites”, Chemistry Central Journal (2015) 4, 9,10, doi: 10.1186/s13065-015-0087-2 [105] Anh Son Hoang, Hong Nhung Nguyen, Hung Thang Bui, Anh Tuan Tran, Van Anh Duong and Van Binh Nguyen, “Carbon nanotubes materials and their application to guarantee safety from exposure to electromagnetic fields”, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology (2013) 4, 025012, doi: 10.1088/2043-6262/4/2/025012 [106] Gia Vu Pham, Anh Truc Trinh, Thi Xuan Hang To, Thuy Duong Nguyen, Thu Trang Nguyen and Xuan Hoan Nguyen, “Incorporation of Fe3O4/CNTs nanocomposite in an epoxy coating for corrosion protection of carbon steel”, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology (2014) 5, 035016 doi:10.1088/2043-6262/5/3/035016 [107] Phuong Hoai Nam Nguyen, “Conducting nano films based on multi-walled carbon nanotubes and poly(3,4-ethylene dioxy thiophene-poly(styrene sulfonate) for organic light-emitting diode”, Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology (2014) 5, 015011 doi:10.1088/2043-6262/5/1/015011 [108] Franco Tardani and Camillo La Mesa, “Dispersability of carbon nanotubes in biopolymer-based fluids”,Crystals (2015) 5, 1, 74-90, doi: 10.3390/cryst 5010074 [109] Bibhu Prasad Sahoo, Kinsuk Naskar and Deba Kumar Tripathy, “Multiwalled carbon nanotube-filled ethylene acrylic elastomer nanocomposites: 142 influence of ionic liquids on the mechanical, dynamic mechanical, and dielectric properties”, Polymer Composites (2015) doi: 10.1002/pc.23451 [110] Noreen Sher Akbar, “Entropy generation analysis for a CNT suspension nanofluid in plumb ducts with peristalsis”, Entropy (2015) 17, 3, 1411-1424, doi: 10.3390/e17031411 143 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA NGHIÊN CỨU SINH Các báo báo cáo liên quan đến luận án 1.1 Bài báo quốc tế thuộc danh mục ISI Bui Hung Thang, Phan Hong Khoi, Phan Ngoc Minh, “A Modified Model for Thermal Conductivity of Carbon Nanotube-Nanofluids”, Physics of Fluids (American Institute of Physic – AIP), Volume 27, Issue3, March 2015, pp 032002 - 032013 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 Bui Hung Thang, Le Dinh Quang, Nguyen Manh Hong, Phan Hong Khoi, and Phan Ngoc Minh, “Application of Multiwalled Carbon Nanotube Nanofluid for 450 W LED Floodlight”, Journal of Nanomaterials, Volume 2014, Article ID 347909, pages, http://dx.doi.org/10.1155/2014/347909 (2014) Bui Hung Thang, Pham Van Trinh, Nguyen Van Chuc, Phan Hong Khoi, and Phan Ngoc Minh, “Heat Dissipation for Microprocessor Using Multiwalled Carbon Nanotubes Based Liquid”, The Scientific World Journal, Volume 2013, Article ID 305957, pages, http://dx.doi.org/10.1155/2013/305957 (2013) 1.2 Bài báo quốc tế khác Ngoc Minh Phan, HungThangBui, Manh Hong Nguyen and Hong Khoi Phan, “Carbon-nanotube-based liquids: a new class of nanomaterials and their applications”, Adv Nat Sci.: Nanosci Nanotechnol (2014) 015014 (5pp), doi:10.1088/2043-6262/5/1/015014 Bui Hung Thang, Phan Hong Khoi, and Phan Ngoc Minh, “Simulation of Heat Dissipation for High Power Electronic Component using Carbon Nanotube Nanofluids”, International Journal of Scientific and Research Publications, ISSN: 2250-3153, 4, 10, 4, 2014 144 1.3 Bài báo đăng tạp chí quốc gia 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 BùiHùngThắng, Phạm Văn Trình, Nguyễn Thị Hương, ðinh Văn Trung, Phan Hồng Khôi Phan Ngọc Minh, “Mô hệ thống tản nhiệt tự đối lưu cho thiết bị điện tử công suất lớn ứng dụng vật liệu ống nanơ cácbon”, Tạp chí Khoa học ðại học Huế, Tập 97, Số (2014), 219 - 230 1.4 Báo cáo đăng kỷ yếu hội nghị khoa học Bui Hung Thang, Pham Van Trinh, Phan Ngoc Hong, Le Dinh Quang, Nguyen Van Chuc, Phan Hong Khoi and Phan Ngoc Minh, “Application of MultiWalled Carbon Nanotubes based Liquids for High Brightness Light Emitting Diodes”, The 7th International Workshop on Advanced Materials Science And Nanotechnology, Ha Long City, Vietnam, 2014, ISBN 978-604-913-301-5, 94 101 BuiHungThang, Pham Van Trinh, Phan Ngoc Hong, Le Dinh Quang, Nguyen Manh Hong, Cao Thi Thanh, Nguyen Van Chuc, Phan Hong Khoi, Phan Ngoc Minh, “Application of Multi-Walled Carbon Nanotubes based Liquids for Heat Dissipation in High Power Electronic Devices”, The 2nd International Conference on Advanced Materials and Nanotechnology, Hanoi, 2014, ISBN 978-604-911-946-0, 366 - 372 Sáng chế giải thưởng liên quan đến luận án 2.1 Sáng chế chấp nhận đơn Tên sáng chế: “Quy trình chế tạo chất lỏng tản nhiệt chứa ống nano cacbon, chất lỏng thu từ quy trình cấu trúc tản nhiệt chứa chất lỏng tản nhiệt”; Chủ đơn: Viện Khoa học Vật liệu; Tác giả: Phan Ngọc Minh, BùiHùng Thắng, Phan Hồng Khơi, Phạm Văn Trình, Phan Ngọc Hồng, Lê ðình Quang; Cục Sở hữu trí tuệ chấp nhận đơn theo định số 4422/Qð-SHTT ngày 20/01/2014 145 Tên sáng chế: “Môđul đèn LED tản nhiệt chất lỏng”, Chủ đơn: Viện Khoa học Vật liệu, Tác giả: Bùi Hùng Thắng, Phan Ngọc Minh, Cục Sở hữu trí tuệ chấp nhận đơn theo định số 29566/Qð-SHTT ngày 14/07/2014 2.2 Giải thưởng khoa học Giải Hội nghị Khoa học niên Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam lần thứ XIII, năm 2014 với cơng trình “Nghiên cứu ứng dụng ống nano cacbon chất lỏng tản nhiệt cho linh kiện điện tử công suất” 146 ... nanô cácbon thử nghiệm ứng dụng tản nhiệt lĩnh vực điện tử Mục đích luận án Nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm tính chất số vật liệu tổ hợp hữu chứa thành phần ống nanô cácbon thử nghiệm ứng dụng. .. thành phần ống nanô cácbon – Nghiên cứu mô số hệ thống tản nhiệt chất lỏng chứa thành phần ống nanô cácbon cho linh kiện điện tử cơng suất – Nghiên cứu biến tính vật liệu ống nanơ cácbon với... Phần tổng quan vật liệu CNTs trình bày cấu trúc số tính chất vật liệu CNTs, phương pháp tổng hợp vật liệu CNTs Phần tổng quan vật liệu tản nhiệt trình bày chất lỏng chứa thành phần ống nanô cácbon