Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Cải thiện hiệu suất của sợi nano carbon (05/06/2019)

Sợi carbon ống nano (CNT) là một vật liệu vĩ mô một chiều quan trọng. Việc tổng hợp có định hướng vật liệu CNT có thể giúp sợi có được hiệu suất điện, nhiệt, và cơ học cao.

Ảnh: Chuẩn bị các sợi CNT. Kéo dài và xoắn sợi nano carbon được điều chế bằng phương pháp lắng đọng hơi thành sợi CNT. Sau đó tẩm sợi bằng nhựa bismaleimide (BMI) và xử lý sợi đã ngâm tẩm bằng điện để có được cấu trúc sợi composite định hướng.

Không giống như trong các cấu trúc với các ống nano carbon phân tán, các CNT trong các sợi được sắp xếp có quy luật và mật độ dày đặc. Điều này tạo điều kiện cho việc dẫn dòng nhiệt dọc theo hướng sắp xếp sợi, từ đó đạt được sự dẫn nhiệt hiệu quả. Tuy nhiên, các khoảng trống giữa các bó ống nano carbon làm hạn chế hiệu suất của sợi.

Bằng cách thêm vào các polyme nhiệt giữa các sợi ống nano carbon, polyme này có thể khắc phục các tương tác “van der Waals” yếu giữa các CNT và cải thiện hơn nữa sự chuyển nhiệt của sợi. Đây là lợi thế cho việc ứng dụng vật liệu ống nano carbon trong lĩnh vực vi điện tử và nano.

Gần đây, các nhà nghiên cứu đã kiểm soát được sợi polymer-polymer cấu trúc hỗn hợp, và họ đã đạt được sự cải thiện hiệu quả về tính dẫn nhiệt và tính chất cơ học của sợi CNT.

Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã thêm vào nhựa bismaleimide (BMI) giữa các sợi ống nano carbon, sau đó sử dụng phương pháp điện hóa để làm cho nhựa polymer tạo thành cấu trúc định hướng trên bề mặt sợi.

Phân cực Raman được sử dụng để mô tả cấu trúc của nhựa. Bằng cách sử dụng phương pháp thử nghiệm đã được chứng minh là phù hợp với vật liệu nano một chiều, cho thấy điện làm tăng độ dẫn nhiệt của sợi hơn hơn năm lần (từ 30 đến 177 W / m·K).

Ngoài các tính chất nhiệt, tính chất cơ và điện của sợi CNT cũng được xác định bởi các tính chất giữa các ống. Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng các sợi có độ dẫn nhiệt cao, lên tới tối đa 43,1GPa.

Nguồn: P.T.T (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 05/6/2019