Nghiên cứu ứng dụng vật liệu ống nanô cácbon trong chất lỏng tản nhiệt cho linh kiện điện tử công suất

Chủ nhiệm đề tài ThS. Bùi Hùng Thắng
Đơn vị thực hiện Viện Khoa học Vật liệu
Thời gian thực hiện 2013 - 2014
Tổng kinh phí 300 triệu VNĐ
Xếp loại đề tài Xuất sắc
Hình ảnh nổi bật của đề tài Hình ảnh nổi bật
Mục tiêu đề tài

- Chế tạo chất lỏng tản nhiệt chứa thành phần ống nanô cácbon (CNTs) phân tán đồng đều trong chất lỏng tản nhiệt chuyên dụng để nâng cao hệ số dẫn nhiệt cũng như cải thiện các tính chất vật lý khác của chất lỏng tản nhiệt.
- Thử nghiệm ứng dụng chất lỏng tản nhiệt có thành phần CNTs trong tản nhiệt cho vi xử lý của máy tính cá nhân, máy chủ (máy server) để giảm nhiệt độ vi xử lý, thực hiện chế độ ép xung nâng cao tốc độ hoạt động của vi xử lý.
- Thử nghiệm ứng dụng chất lỏng tản nhiệt chế tạo được trong đèn LED công suất lớn nhằm giảm nhiệt độ hoạt động, nâng cao tuổi thọ và hiệu suất phát quang.

Kết quả đạt được

- Về khoa học:
+ Đã xây dựng được mô hình tính toán lý thuyết độ dẫn nhiệt của chất lỏng chứa thành phần CNTs. Kết quả tính toán cho thấy sự phù hợp cao giữa mô hình tính toán lý thuyết với kết quả thực nghiệm của các nhóm nghiên cứu khác trên thế giới.
+ Đã nghiên cứu 02 quy trình biến tính vật liệu CNTs với các nhóm chức –OH và –COOH bằng phương pháp hóa học. Phép phân tích phổ hồng ngoại truyền qua, phổ Raman đã khẳng định sự tạo thành nhóm chức –OH và –COOH trên bề mặt của CNTs.
+ Đã phân nghiên cứu quy trình tán thành liệu CNTs biến tính vào trong nền chất lỏng để sử dụng cho mục đích tản nhiệt. Chất lỏng sử dụng trong phân tán bao gồm nước cất và hỗn hợp nước cất với ethylene glycol. Kết quả đo phổ phân tán theo kích thước trên thiết bị Zeta Sizer đã khẳng định được sự phân tán đồng đều và không còn xuất hiện sự tụ đám của CNTs trong chất lỏng nền.
- Về ứng dụng:
+ Đã thử nghiệm ứng dụng chất lỏng chứa thành phần CNTs cho 2 loại vi xử lý máy tính là Intel Pentium IV và Intel Core i5. Kết quả thử nghiệm cho thấy khi sử dụng chất lỏng chứa thành phần CNTs ở nồng độ 1,2 g/lít thì nhiệt độ của vi xử lý giảm xuống khoảng 7oC đối với vi xử lý máy tính Intel Pentium IV và giảm xuống 5oC đối với vi xử lý máy tính Intel Core i5 khi so sánh với trường hợp sử dụng chất lỏng thông thường.
+ Đã thử nghiệm ứng dụng chất lỏng chứa thành phần CNTs cho 2 loại đèn LED là đèn pha LED công suất 450W và đèn LED đường phố công suất 100 W. Kết quả thử nghiệm cho thấy khi sử dụng chất lỏng chứa thành phần CNTs ở nồng độ 1,2 g/lít thì nhiệt độ của chip LED giảm xuống khoảng 4,5oC đối với đèn pha LED công suất 450W và giảm xuống khoảng 3oC đối với đèn LED đường phố công suất 100 W khi so sánh với trường hợp sử dụng chất lỏng thông thường.

48.2015buihungthang

48.2015buihungthang1

Những đóng góp mới

Đề tài đã giúp hình thành một mô hình tính toán lý thuyết mới về độ dẫn nhiệt của chất lỏng tản nhiệt chứa thành phần ống nanô cácbon với độ chính xác cao hơn so với các mô hình tính toán lý thuyết được biết đến trên thế giới. Kết quả nghiên cứu của đề tài cũng đã giúp hình thành 2 đăng ký sáng chế mới mở ra khả năng áp dụng của sản phẩm trong thực tế.

Sản phẩm

- Các bài báo đã công bố:
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), 2015
+ 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, 6 pages http://dx.doi.org/10.1155/2014/347909
+ Bui Hung Thang, Pham Van Trinh, Nguyen Van Chuc, Phan Hong Khoi, Phan Ngoc Minh, “Heat Dissipation for Microprocessor Using Multiwalled Carbon Nanotubes Based Liquid”, The Scientific World Journal, Volume 2013, Article ID 305957, 6 pages, http://dx.doi.org/10.1155/2013/305957.
Bài báo quốc tế có chỉ số ISSN:
+ 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
Bài báo đăng trên tạp chí quốc gia:
+ Nguyễn Thị Hương, Bùi Hùng Thắng, Phạm Văn Trình, Nguyễn Văn Chúc, Phan Hồng Khôi và Phan Ngọc Minh, “Nghiên cứu phân tán ống nanô cácbon đa tường trong Ethylene Glycol”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, 52, 3B, 297-304, 2014, ISSN: 0866-708x.
+ Bùi Hùng Thắng, Phạm Văn Trình, Nguyễn Thị Hương, Đinh Văn Trung, Phan Hồng Khôi, Phan Ngọc Minh, “Mô phỏng hệ thống tản nhiệt tự đối lưu cho thiết bị điện tử công suất lớn ứng dụng vật liệu ống nanô cácbon”, Tạp chí Khoa học Đại học Huế; Tập 97; Số 9; Năm 2014, ISSN 1859-1388.
- Các bằng sáng chế, giải pháp hữu ích:
+ Sáng chế “Quy trình chế tạo chất lỏng tản nhiệt chứa ống nano cacbon, chất lỏng tản nhiệt thu được từ quy trình này và cấu trúc tản nhiệt chứa chất lỏng tản nhiệt”, tác giả: Phan Ngọc Minh, Bùi Hùng Thắng, Phan Hồng Khôi, Phạm Văn Trình, Phan Ngọc Hồng, Lê Đình Quang, đã được Cục Sở hữu trí tuệ chấp nhận đơn ngày 20/01/2014.
+ Sáng chế “Môđun đèn LED tản nhiệt bằng chất lỏng”, tác giả: Bùi Hùng Thắng, Phan Ngọc Minh, đã được Cục Sở hữu trí tuệ chấp nhận đơn ngày 26/05/2014.
- Các sản phẩm cụ thể:
+ 3 lít chất lỏng tản nhiệt chứa thành phần ống nanô cácbon, đặt tại Phòng Vật liệu Cácbon Nanô, Viện Khoa học vật liệu.
+ Đèn LED công suất 450W tản nhiệt bằng chất lỏng chứa thành phần ống nanô cácbon, đặt tại Phòng Vật liệu Cácbon Nanô, Viện Khoa học vật liệu.
+ Môđun đèn LED công suất 100 W dùng trong chiếu sáng công cộng tản nhiệt bằng chất lỏng chứa thành phần ống nanô cácbon, đặt tại Phòng Vật liệu Cácbon Nanô, Viện Khoa học vật liệu.

Địa chỉ ứng dụng

Tập thể đề tài kiến nghị được kết hợp với một số doanh nghiệp để triển khai sản phẩm ứng dụng tản nhiệt chất lỏng chứa thành phần ống nanô cácbon vào thực tế, như Công ty TNHH Môi trường Đô thị, Công ty TNHH Khoa học và Công nghệ Minh Quang.

Bản quyền thuộc về Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.
Địa chỉ: 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội. Email: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
Khi phát hành lại thông tin trên Website cần ghi rõ nguồn: "Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam".