一、背景介�
碳納米管(CNTs)因其卓越的導熱性、機械柔韌性和在高溫下的化學穩定性,在下一代熱界面材料(TIMs)中展現出巨大潛力。垂直排列的CNTs聚集體,稱為CNT森林,CNT森林由許多柔韌的細纖維組成,這些纖維垂直排列并很好地粘附在接觸材料上。然而,在與散熱器的界面上,模擬和實驗表明,由于聲子相互作用的顯著不匹配,碳和金屬材料之間的界面熱阻很高�
二、成果掠�
近日,靜岡大學Yoku Inoue團隊通過瞬態熱響應測量和結構函數分析,研究了垂直排列的高密度碳納米管及其與金屬散熱器界面的熱阻。在碳納米管中,熱傳導主要由聲子(聲子)主導,而在金屬中則由電子主導。這種熱載流子的差異在簡單的接觸條件下會在碳納米管/金屬界面處造成顯著的能量傳輸障礙。團隊證明了在碳納米管尖端形成鋁帽層,作為聲子橋接層,可以有效地增強界面處的聲子-電子耦合。這種方法顯著降低了界面熱阻,為優化先進熱界面材料應用中的熱傳導提供了潛在的途徑。研究成果以“Enhancing thermal conduction properties of vertically aligned CNT forests by reducing interfacial thermal resistance using an aluminum interlayer”為題發表在《Carbon》期刊�

�1.用于熱分析的獨立碳納米管(CNT)森林樣品的制作示意圖�

�2.瞬態熱響應和結構函數的熱分析。(a)測量系統。(b)測量系統的熱等效梯形電路。(c)冷卻過程中的瞬態熱響應和(d)熱電偶(TEG�-冷板配置的結構函數曲線�

�3.碳納米管尖端的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像:(a)蝕刻前,(b)蝕刻后,(c)碳納米管森林的分離表面(插圖:碳納米管森林從硅基底上移除),以及(d)涂�20納米鋁層的碳納米管尖�

�4.碳納米管-不銹鋼(SUS)界面結合配置的示意圖�

�5.a)熱阻和(b)不同鋁沉積厚度在尖端處的碳納米管森林的典型熱結構函數�

�6.(a)熱阻和(b)在各種接觸壓力下測量的50納米鋁帽層碳納米管森林的代表性熱結構函數

�7. 碳納米管/金屬界面的熱載流子傳輸模型�