垂直配向単層カーボンナノチューブ膜の伝熱特性

垂直排列单壁碳纳米管薄膜的传热性能

基本信息

批准号：
24917030
负责人：
渡辺誠
金额：
$ 0.38万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24917030/
关键词：
単層カーボンナノチューブ垂直配向膜伝熱特性

项目摘要

研究目的:カーボンナノチューブ(CNT)が有する高熱伝導性を利用して、電子部品、機器等の冷却性能向上が期待できると着想した。そこでCNT膜の各種伝熱実験を行ない特異な沸騰伝熱特性を示すことを発見した。その特異な現象の説明として垂直配向CNT膜面に垂直な方向の熱伝導が非常に速いという結果が得られているので、垂直方向と水平方向について熱伝導率測定を試みる。また、そのCNT膜面を用いて沸騰伝熱実験を行ない、CNT膜の熱伝導と沸騰伝熱特性についての関係を実験的に明らかにすることを目的とした。研究方法:石英基板上に生成したCNT膜を伝熱ブロックにアニールして強固に接合させた。これを用いてCNT膜の垂直方向と水平方向について熱伝導率を測定した。CNT膜を接合した伝熱ブロックを沸騰加熱面に利用し、沸騰伝熱特性についての実験を実施した。その時に高速度ビデオカメラを用いて沸騰様相を観察しながら、またデータロガーなどを用いて温度変化状況のデータを取得して沸騰伝熱現象を解析した。既存の研究環境を最大限に利用しながら、研究計画を遂行するために必要な設備備品・消耗品として、赤外線サーモグラフィ、セラミックヒーター、シース熱電対、熱流束測定センサー、断熱材料などを購入し熱伝導率測定装置の設計・試作を実施した。研究成果:CNT膜の水平方向熱伝導率を無視できるように微弱なレーザー光を用いて、垂直方向熱伝導率測定を試みたところ、予想を超える高熱伝導率データを得た。さらに応答特性には問題があるものの赤外線サーモグラフィを用いて水平方向への熱伝導を監視しながら垂直方向の熱伝導率を測定する装置の設計・試作をすすめたが未完成である。沸騰伝熱実験については、微少量液体専用の沸騰伝熱装置の試作を完成させた。

研究目标：我们认为，碳纳米管（CNT）的高热电导率可用于改善电子组件，设备等的冷却性能。因此，在CNT膜上进行了各种传热实验，并发现它们表现出独特的沸腾传热性能。这种独特的现象是通过结果来解释的，即垂直于垂直定向的CNT膜表面的方向的热导率非常快，因此我们尝试测量垂直和水平方向上的导热率。此外，目的是使用CNT膜表面进行沸腾的传热实验，并在实验中阐明CNT膜的热传导与沸腾传热特性之间的关系。研究方法：将在石英底物上形成的CNT膜被退火到传热块以牢固地键合。这用于测量CNT膜在垂直和水平方向上的热导率。通过使用与沸腾传热块粘合的CNT膜的传热块对沸腾的传热特性进行了实验。当时，在使用高速摄像机观察沸腾状态时，使用数据记录仪等获得了有关温度变化的数据，并分析了沸腾的传热现象。我们购买了红外热电图，陶瓷加热器，鞘热电偶，热通量测量传感器，隔热材料和其他必要的设备，以执行研究计划，同时充分利用现有的研究环境，并设计和原型进行了导热率测量设备。研究结果：当我们尝试使用弱激光光测量垂直导热率时，以便可以忽略CNT膜的水平导热率，我们获得了超出预期的数据。此外，尽管响应特性存在问题，但我们建议使用用于水平导热率的设备的设计和原型，同时使用红外热力学测量垂直导热率，但这尚未完成。关于沸腾的传热实验，我们已经为少量液体完成了一个原型沸腾的传热装置。