有機相變材料填充碳納米管的實驗與分子動力學模擬.pdf

1、隨著科技的不斷進步，功能性、復雜性以及集成性逐漸增長的微電子、光電子、放射類等精密設備和計算機設備都在不斷小型化。這些設備中溫度的穩(wěn)定控制和管理對其性能和精密度的維持有很關鍵的作用，微電子設備中一半以上的失效事件都是因為熱量的原因。由相變材料(PCM)填充入碳納米管（CNTs）管內形成的復合材料，有望作為一種散熱填充物緩解這一問題。本論文采用實驗與模擬相結合的方法，對有機相變材料在 CNTs管內的結構和性質進行了研究。在實驗上進行了有機

2、相變材料填充 CNTs的制備及相關性質的測試；在模擬上，從微觀角度分析了石蠟類PCM在CNTs管內的結構分布、相變和擴散性質，在驗證了實驗結果的同時，進一步分析了 CNTs螺旋性和烷烴分子填充量對體系擴散性質的影響。主要研究內容和結論如下：
　　1、成功將石蠟、月桂酸和硬脂酸三種有機相變材料填充到CNTs管內，制備了具有儲熱功能的復合相變材料。由于 CNTs的納米受限空間作用，其熔化溫度均低于純相變材料，分別降低了5.01、3.6

3、1和2.85 oC。根據(jù)測試得到的相變焓，計算管內石蠟、月桂酸和硬脂酸的體積填充度分別為：26.27％、10.02%和31.9%。
　　2、設計了一個簡易的熱界面裝置，對石蠟填充 CNTs材料在電子設備熱管理中的應用能力進行了測試。發(fā)現(xiàn)在傳熱界面涂抹導熱界面材料可以達到降低兩側溫差的目的。未涂抹導熱界面材料二甲基硅油時，兩側溫差為4.7 oC，而分別涂抹二甲基硅油、未經(jīng)酸處理的CNTs/二甲基硅油、酸處理的CNTs/二甲基硅油、石

4、蠟填充的CNTs/二甲基硅油時，其兩側溫差分別為3.8、3.1、3.1、2.2 oC，說明將石蠟填充的CNTs作為二甲基硅油中的散熱填充物具有更好的散熱效果。
　　3、采用分子動力學方法，對比研究了正二十六烷烴體系在自由態(tài)和受限條件下的結構和擴散特性。發(fā)現(xiàn)烷烴分子在 CNTs管內呈現(xiàn)有序的環(huán)狀分布，管內烷烴分子的有序度高于自由態(tài)，且管內填充體系的熔點較純烷烴體系降低了4.1 oC，驗證了實驗結果。高有序性、 CNTs對烷烴分子的空