কেন কার্বন ন্যানোটিউবের তাপ পরিবাহিতা এত বেশি?

তাপ ব্যবস্থাপনা এবং চিপ তাপ অপচয়ের চেনাশোনাগুলিতে, কার্বন ন্যানোটিউবগুলি দীর্ঘকাল ধরে অচলাবস্থা ভাঙার জন্য "নির্বাচিত একটি" হিসাবে বিবেচিত হয়েছে। যাইহোক, অনেক প্রকৌশলী হতবাক হয়ে যান যখন তারা আসলে তাপ পরিবাহী গ্রীস বা প্যাড তৈরি করতে ব্যবহার করেন: সাহিত্যে পাওয়া 3000 W/mK-এর অবিশ্বাস্য ডেটা কীভাবে তাদের নিজের হাতে 10 W/mK এর কম হতে পারে? আরও হতাশাজনক হল একই টিউবের দুই প্রান্তের মধ্যে তাপীয় কার্যক্ষমতার চরম পার্থক্য। কার্বন ন্যানোটিউবের তাপ পরিবাহিতা এত বেশি কেন? অক্ষীয় এবং রেডিয়াল দিকগুলির মধ্যে পার্থক্য কেন এত বড়? এটি কোনওভাবেই একটি সাধারণ উপাদানের প্যারামিটার সমস্যা নয়, তবে কোয়ান্টাম সীমাবদ্ধতা এবং ফোনন পদার্থবিজ্ঞানের অন্তর্নিহিত যুক্তি জড়িত। আজ, আমরা চটকদার ধারণাগুলিকে সরিয়ে রাখব এবং CNT-এর তাপ পরিবাহিতা কার্ডগুলি সম্পূর্ণরূপে প্রকাশ করতে হার্ডকোর ডেটা ব্যবহার করব।

1. তাপীয় পরিবাহীর উৎস: কার্বন ন্যানোটিউব কিভাবে চূড়ান্ত তাপ স্থানান্তর অর্জন করে?

কার্বন ন্যানোটিউবগুলির অত্যন্ত উচ্চ তাপ পরিবাহিতা তাদের নিখুঁত sp² হাইব্রিডাইজড সমযোজী বন্ধন নেটওয়ার্ক থেকে উদ্ভূত হয়, যা মাইক্রোস্কোপিক স্কেলে প্রায় কোনও বিক্ষিপ্ত ক্ষতি ছাড়াই ব্যালিস্টিক ফোনন পরিবহনের মাধ্যমে তাপ প্রেরণ করতে দেয়।

ধাতুগুলি তাপ পরিবাহনের জন্য মুক্ত ইলেকট্রনের উপর নির্ভর করে, যখন কার্বন ন্যানোটিউবগুলি ফোনন পরিবাহনের উপর নির্ভর করে (জালি কম্পন তাপ স্থানান্তর)। কার্বন ন্যানোটিউবের তাপ পরিবাহিতা এত বেশি কেন? মূলটি অত্যন্ত কঠোর কার্বন-কার্বন বন্ড দ্বারা গঠিত তাদের নিখুঁত গ্রাফিন শীট ঘূর্ণিত কাঠামোর মধ্যে রয়েছে। যখন ফোননগুলি (পরিমাণযুক্ত জালির কম্পন তরঙ্গ) কোনও শস্যের সীমানা, স্থানচ্যুতি বা অমেধ্য ছাড়াই একটি একক নলের প্রাচীর বরাবর প্রচার করে, তখন তাদের গড় মুক্ত পথটি অত্যন্ত দীর্ঘ (মাইক্রন স্কেল পর্যন্ত)। এই বিচ্ছুরণ-বিনামূল্যে "ব্যালিস্টিক ট্রান্সপোর্ট" তাপ প্রতিরোধের পন্থাকে শূন্য করে তোলে, তাদের একটি অন্তর্নিহিত তাপ পরিবাহিতা সীমা দেয় যা হীরা এবং রূপাকে ছাড়িয়ে যায়।

2. অ্যানিসোট্রপি: কেন অক্ষীয় এবং রেডিয়াল দিকগুলির মধ্যে পার্থক্য এত বড়?

অক্ষীয় এবং রেডিয়াল তাপ পরিবাহিতার বিশাল পার্থক্য মৌলিকভাবে এক-মাত্রিক কোয়ান্টাম সীমাবদ্ধতার প্রভাবের কারণে সৃষ্ট বিভিন্ন মাত্রায় রাজ্যের ফোনন ঘনত্বের চরম অসমতা থেকে উদ্ভূত হয়, এবং এই সত্য যে রেডিয়াল দিকটি শুধুমাত্র অত্যন্ত দুর্বল ভ্যান ডার ওয়ালস শক্তির উপর নির্ভর করে।

এটি এমন একটি বিন্দু যা অনেকের কাছে বুঝতে অসুবিধা হয়: একই টিউবের জন্য, কেন এত বড় পার্থক্য? অক্ষীয় দিকে, ফোননগুলি কোনো বাধা ছাড়াই অবিচ্ছিন্ন sp² সমযোজী বন্ধন বরাবর উচ্চ গতিতে উড়ে। রশ্মির দিকে (টিউব প্রাচীরের মাধ্যমে), সংলগ্ন কার্বন স্তরগুলির সাথে সংযোগকারী শক্তিশালী সমযোজী বন্ধন বা ফোনন মোডগুলির সাথে মিল নেই। রেডিয়াল তাপ স্থানান্তর শুধুমাত্র অত্যন্ত দুর্বল ইন্টারলেয়ার ভ্যান ডার ওয়ালস বাহিনীর উপর নির্ভর করতে পারে (গ্রাফাইট স্তরগুলির মধ্যে স্লাইডিং প্লেনের অনুরূপ)। যখন ফোননগুলি স্তর জুড়ে প্রচার করে, তখন তারা মারাত্মক ফোনন বিক্ষিপ্ত এবং মোডের অমিলের শিকার হয়, যার ফলে তাপীয় প্রতিরোধ ক্ষমতা দ্রুত বৃদ্ধি পায়। এটি একটি হাইওয়ে (অক্ষীয়) এবং কর্দমাক্ত জলাভূমির (রেডিয়াল) মধ্যে পার্থক্যের মতো।

3. কপার/সিলিকনের সাথে তুলনা: ন্যানোস্কেলে কে উন্মুক্ত হয়?

তামা এবং সিলিকনের বিপরীতে, যা তাপীয় পরিবাহনের জন্য ইলেক্ট্রন পরিবহনের উপর নির্ভর করে, কার্বন ন্যানোটিউব, তাদের ফোনন-প্রধান তাপ পরিবাহী প্রক্রিয়ার সাথে, উচ্চতর আকারের-প্রভাব প্রতিরোধের এবং উচ্চতর-তাপীয়-পরিবাহিতা বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে।

কার্বন ন্যানোটিউবের তাপ পরিবাহিতা এত বেশি কেন? ঐতিহ্যগত উপকরণের সাথে তুলনা করলে সুবিধাটি আরও স্পষ্ট হয়ে ওঠে। তামা এবং সিলিকনের তাপ পরিবাহিতা ইলেকট্রনের উপর অত্যন্ত নির্ভরশীল। যখন লাইনউইথ চিপ ইন্টারকানেক্টের ন্যানোস্কেলে সঙ্কুচিত হয়, তখন ইলেকট্রনগুলি পৃষ্ঠ এবং শস্যের সীমানায় হিংস্রভাবে ছড়িয়ে পড়ে (আকারের প্রভাব), যার ফলে তামার তাপ পরিবাহিতা 50% এর বেশি কমে যায়। যাইহোক, CNT-এর ব্যালিস্টিক ফোনন পরিবহন ন্যানোস্কেল মাত্রার প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল, এমনকি 10 এনএম-এর নিচে অতি-উচ্চ তাপ পরিবাহিতা বজায় রাখে। একই সময়ে, সিএনটি হয় বৈদ্যুতিকভাবে নিরোধক (সেমিকন্ডাক্টিং টিউব) বা কম-প্রতিরোধ, "উচ্চ তাপ পরিবাহিতাকে নিরোধক" - এমন কিছু সক্ষম করে যা সিলিকন এবং তামা একেবারেই অর্জন করতে পারে না।

4. ম্যাক্রোস্কোপিক দ্বিধা: কেন আপনার পরিমাপ করা তাপ পরিবাহিতা সর্বদা অনেক কম পড়ে?

ম্যাক্রোস্কোপিক কম্পোজিটগুলিতে কার্বন ন্যানোটিউবগুলির তাপ পরিবাহিতাতে তীক্ষ্ণ হ্রাস বিশাল আন্তঃ{0}}টিউব যোগাযোগের তাপীয় প্রতিরোধের (কাপিটজা প্রতিরোধ) দ্বারা সৃষ্ট হয় যা ফোনন পরিবহন পথকে মারাত্মকভাবে অবরুদ্ধ করে।

তত্ত্ব অত্যন্ত শক্তিশালী, কিন্তু বাস্তবতা অত্যন্ত দুর্বল। একটি একক নলের একটি অক্ষীয় তাপ পরিবাহিতা 3000 W/mK, কিন্তু প্লাস্টিকের সাথে 5% যোগ করলে শুধুমাত্র 1.5 W/mK সামগ্রিক তাপ পরিবাহিতা হতে পারে। কেন? কারণ ম্যাট্রিক্সের মাধ্যমে প্রচার হওয়া তাপকে অবশ্যই এক নল থেকে অন্য নলটিতে লাফ দিতে হবে। আন্তঃ-টিউব ফাঁক এবং দুর্বল ভ্যান ডের ওয়ালস ইন্টারফেস অতিক্রম করার এই প্রক্রিয়াটি অত্যন্ত উচ্চ ক্যাপিৎজা প্রতিরোধ তৈরি করে। ফোননগুলি ইন্টারফেসে পৌঁছানোর সাথে সাথেই আবার প্রতিফলিত হয়, এটি মোটেও প্রেরণ করতে ব্যর্থ হয়। যদি ম্যাট্রিক্সে CNT গুলি এখনও শক্তভাবে জড়ো হয়, তাহলে তাপ টিউবে প্রবেশ করার সুযোগও পায় না, এবং agglomerates反而 তাপ নিরোধক দেয়ালে পরিণত হয়।

5. ম্যানুফ্যাকচারার ব্রেকথ্রু: শানডং তানফেং কীভাবে সিএনটি-এর চূড়ান্ত তাপ পরিবাহিতা সম্ভাব্যতা প্রদান করে?

শানডং তানফেং-এর মতো একটি উৎস নির্মাতার উপর নির্ভর করা যা উচ্চ-আসপেক্ট-অনুপাত কাস্টমাইজেশন এবং ইন-সিটু ডি-এন্ট্যাঙ্গেলমেন্টের মূল প্রযুক্তিগুলিকে আয়ত্ত করে আন্তঃ-টিউব যোগাযোগের তাপীয় প্রতিরোধের বাধা অতিক্রম করার এবং ন্যাটিউবেল কন্ডাক্টিভিটি উপলব্ধি করার মূল পথ।

যেহেতু মূল কারণ ইন্টারফেসিয়াল থার্মাল রেজিস্ট্যান্স এবং সমষ্টির মধ্যে রয়েছে, তাই সমাধান হল "কম ওভারল্যাপ, আরও ছড়িয়ে পড়া।" একজন পেশাদার CNT প্রস্তুতকারক হিসাবে, Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. সংশ্লেষণের শেষ থেকে আপনার জন্য তাপ পরিবাহী চ্যানেলগুলি খুলে দেয়:

আল্ট্রা-উচ্চ দিক অনুপাত তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস করে: Each time heat flow passes through a tube-end interface, half the energy is lost. Through precise catalysis, Shandong Tanfeng mass-produces high-quality CNTs with aspect ratios >1500. টিউব যত দীর্ঘ হবে, কম ওভারল্যাপ নোড এবং ফোনন ক্রসিং ইন্টারফেসের ক্ষতি দ্রুতগতিতে হ্রাস পাবে, সবচেয়ে কম ওভারল্যাপ পয়েন্ট সহ দীর্ঘতম-পরিসরের তাপ পরিবাহী নেটওয়ার্ক তৈরি করবে।

ইন-সিটু ডি-এন্ট্যাঙ্গলমেন্ট তাপ নিরোধক মৃত অঞ্চলগুলিকে দূর করে:সমষ্টির কারণে সৃষ্ট তাপ নিরোধক দেয়ালকে লক্ষ্য করে, শানডং তানফেং{0}}সিটু ডি-এন্ট্যাঙ্গেলমেন্ট প্রযুক্তিতে মালিকানাধীন গতিশীল বায়ুপ্রবাহ ব্যবহার করে। পাউডারটি তুলতুলে এবং সহজে ভেজা, একক-টিউবকে কম শিয়ার ডাউনস্ট্রিমের নিচে ছড়িয়ে পড়তে দেয়, তাপ নিরোধক মৃত অঞ্চলগুলিকে সম্পূর্ণরূপে নির্মূল করে এবং ফোননগুলিকে সোজা হয়ে যাওয়ার অনুমতি দেয়।

কাস্টমাইজড সারফেস পরিবর্তন এবং পেস্ট:CNT এবং রেজিন ম্যাট্রিক্সের মধ্যে ইন্টারফেসিয়াল তাপীয় প্রতিরোধকে আরও কমাতে, Shandong Tanfeng পৃষ্ঠের কার্যকরী গ্রুপ কাস্টমাইজেশন এবং উচ্চ-কঠিন-সামগ্রী প্রি-বিচ্ছুরিত পেস্ট প্রদান করে। রাসায়নিক বন্ধন "নরম অবতরণ" এর মাধ্যমে, ফোননগুলি নির্বিঘ্নে ম্যাট্রিক্স থেকে CNT হাইওয়েতে স্থানান্তরিত হয়। পরিমাপ করা ফলাফলগুলি দেখায় যে পটিং যৌগ/তাপীয় গ্রীসগুলির তাপ পরিবাহিতা 300% এর বেশি উন্নত করা যেতে পারে।

উপসংহার

মূল প্রশ্নগুলিতে ফিরে আসা: কেন তাপ পরিবাহিতাকার্বন ন্যানোটিউবএত উঁচু? অক্ষীয় এবং রেডিয়াল দিকগুলির মধ্যে পার্থক্য কেন এত বড়? এটি একটি শারীরিক অলৌকিক ঘটনা যা ব্যালিস্টিক ফোনন পরিবহন এবং এক-মাত্রিক কোয়ান্টাম সীমাবদ্ধতা একসাথে কাজ করে। অক্ষীয় সমযোজী বন্ধন মহাসড়ক এবং রেডিয়াল ভ্যান ডের ওয়ালস কাদা জলাভূমি এর চরম অ্যানিসোট্রপি গঠন করে। ম্যাক্রোস্কোপিক অ্যাপ্লিকেশানগুলির দুর্বল কার্যকারিতা সিএনটি অপর্যাপ্ত হওয়ার কারণে নয়, বরং আন্তঃ-টিউব তাপীয় প্রতিরোধের কারণে ফোনন পথটি কেটে যায়। এই বাস্তবতাকে উপলব্ধি করে, এবং উচ্চ-আসপেক্ট-অনুপাতের উপর নির্ভর করে,-সিটু ডি-এন্ট্যাঙ্গেলমেন্ট, এবং শানডং তানফেং-এর মতো উৎস প্রস্তুতকারকের ইন্টারফেস পরিবর্তন প্রযুক্তি, আপনাকে মাইক্রোস্কোপিক থেকে ম্যাক্রোস্কোপিক পর্যন্ত ব্যবধান অতিক্রম করতে সাহায্য করতে পারে, আমরা সত্যিকারভাবে কার্বন তৈরির ক্ষেত্রে কার্বন তৈরি করতে পারি। তাপ ব্যবস্থাপনা।