NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ỨNG DỤNG CHẤT LỎNG TẢN NHIỆT CHỨA THÀNH PHẦN ỐNG NANÔ CÁCBON TRONG QUẢN LÝ NHIỆT CHO VỆ TINH
Vật liệu điện tử
Luận án này tập trung vào nghiên cứu chế tạo và ứng dụng chất lỏng tản nhiệt chứa thành phần ống nanô cácbon (CNTs) nhằm giải quyết bài toán quản lý nhiệt hiệu quả cho vệ tinh nhân tạo. Vệ tinh hoạt động trong môi trường không gian khắc nghiệt, với dao động nhiệt độ lớn từ -170°C đến 130°C, đòi hỏi các linh kiện điện tử phải duy trì hoạt động trong dải nhiệt độ ổn định để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ. Vật liệu ống nanô cácbon, với tính chất nhiệt độc đáo và độ dẫn nhiệt cao, được coi là giải pháp tiềm năng để nâng cao hệ số dẫn nhiệt của các hỗn hợp chất lỏng tản nhiệt.
Nội dung nghiên cứu bao gồm việc phát triển một mô hình tính toán lý thuyết cải tiến về độ dẫn nhiệt của hỗn hợp chất lỏng nền đa thành phần chứa CNTs, đã được so sánh và xác nhận tính chính xác với các kết quả thực nghiệm. Luận án cũng thành công trong việc chế tạo ống nanô cácbon biến tính với các nhóm chức -COOH và -OH, giúp cải thiện đáng kể khả năng phân tán và ổn định của chúng trong dung dịch nền. Các chất lỏng nền như Methanol và Coolanol-20 được lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp theo dựa trên khả năng phân tán và ổn định của CNTs.
Kết quả thực nghiệm cho thấy sự cải thiện đáng kể về độ dẫn nhiệt của chất lỏng nền chứa CNTs. Cụ thể, với hàm lượng 1,0% thể tích CNTs-OH, độ dẫn nhiệt của chất lỏng nanô tăng 59% ở 30°C và đạt mức cao nhất là 65% ở 60°C. Luận án đã chế tạo và thử nghiệm thành công một mô hình vệ tinh giả lập trong buồng chân không, mô phỏng các điều kiện quỹ đạo không gian. Các thử nghiệm ứng dụng chất lỏng tản nhiệt đa thành phần chứa CNTs trên mô hình này đã chứng minh hiệu quả trong việc duy trì nhiệt độ bão hòa của linh kiện điện tử và camera, giúp giảm nhiệt độ lần lượt 4,2°C và 4,0°C, đảm bảo các linh kiện hoạt động trong dải nhiệt độ mong muốn.
Những đóng góp chính của luận án bao gồm việc phát triển mô hình tính toán độ dẫn nhiệt đã được công bố quốc tế, chế tạo thành công chất lỏng tản nhiệt đặc chủng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật cho vệ tinh, và xây dựng mô hình thử nghiệm ứng dụng chất lỏng này trong phòng thí nghiệm.