Parmi les matériaux en graphite, les nanotubes de carbone (NTC) sont considérés comme l'un des candidats les plus prometteurs pour des films de dissipation thermique stables et hautement conducteurs pour des dispositifs de haute puissance.
Les NTC ont une conductivité thermique axiale ultra-élevée, Et la conductivité thermique axiale des NTC à paroi unique bien structurés peut atteindre plus de 6000 W/(m · K).
Chen et al. ont utilisé la poudre de CNTs comme charge thermiquement conductrice pour les polymères pour améliorer la conductivité thermique; cependant, la fraction volumique de CNTs est petite et le contact entre les remplisseurs aléatoires de CNTs est pauvre, Qui présente une amélioration limitée de la conductivité thermique des matériaux composites. CNTs buckypaper préparé par filtration sous vide de la dispersion de CNTs peut montrer une conductivité thermique de plus de 100 W/(m · K) dans la direction plane. Par conséquent, la structure densément arrangée de CNTs est un échafaudage idéal pour des CNTs de transition de nanoscale à macroscale.
Les CNT ont des atomes de carbone hybridés sp2 forts et un long chemin libre moyen phonon, et divers matériaux thermoconducteurs à base de CNT tels que des composites CNT/polymère et des réseaux CNT ont été développés. Les réseaux verticaux de nanotubes de carbone (VACNTs) présentent une conductivité thermique supérieure dans la direction de l'épaisseur, et ont à la fois une conductivité thermique élevée et une conformité mécanique élevée. Ceci aide à résoudre le problème de contrainte thermique provoqué par le décalage des coefficients de dilatation thermique entre les deux surfaces en contact, donc VACNT devrait devenir un candidat pour les matériaux conducteurs thermiques à haute performance dans les dispositifs de haute puissance.
Les simulations de dynamique moléculaire prédisent que la conductivité thermique dans le plan des réseaux de CNT est aussi faible que 0.056 W/(m · K), Ce qui réduit l'applicabilité de VACNT dans des dispositifs à haute puissance car une conductivité thermique horizontale élevée est requise lorsque la taille du dispositif et de sa source de chaleur correspondante est réduite. La fraction volumique de CNTs dans VACNT est moins que 5%, et la fraction de faible volume de CNTs dans ses composés a toujours été l'une des questions principales limitant son développement.
De plus, de nombreux défauts de cristal d'origine dans les réseaux de CNT limiteront également considérablement leur conductivité thermique. En raison de la structure très orientée de VACNT dans la direction verticale, la force d'interaction entre les CNT dans la direction horizontale est relativement limitée. L'entrefer au milieu provoque sa conductivité thermique horizontale et ses propriétés mécaniques (résistance à la flexion, résistance à la traction, etc.) à se détériorer. En fin de compte, VACNT est facilement endommagé par la pression dans les applications dans les dispositifs de haute puissance, ou ne peut pas remplir complètement l'interface rugueuse, ne jouant ainsi pas son rôle dans le transfert de chaleur directionnel.
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