Các ống nano carbon có độ dẫn nhiệt cao và là một ứng cử viên đầy triển vọng cho việc tản nhiệt từ các nguồn nhiệt bao gồm các thiết bị bán dẫn.

 

Tuy nhiên, vật liệu này vẫn khó xử lý do tính dễ vỡ của nó, khiến nó không thực tế cho nhiều mục đích.

 

Để giải quyết vấn đề này, Fujitsu đã phát triển thành công công nghệ ghép các ống nano carbon được sắp xếp theo chiều dọc, đồng thời duy trì các đặc tính ban đầu của chúng về độ dẫn nhiệt và tính linh hoạt cao, cũng như công nghệ liên kết chúng với độ bám dính đủ.

 

Công nghệ này tạo điều kiện cho việc cắt và xử lý các tấm ống nano carbon, cho phép sử dụng chúng làm vật liệu tản nhiệt, ví dụ, trong các mô-đun năng lượng ô tô cho xe điện (EVs).

 

Fujitsu nhằm mục đích cấp phép sử dụng các tấm keo ống nano carbon mới phát triển cho các công ty trong ngành công nghiệp vật liệu và điện, và sẽ tiếp tục hỗ trợ sử dụng chúng trong nhiều ứng dụng thương mại.

 

EV đang ngày càng được đưa vào sử dụng thực tế khi những nỗ lực điều chỉnh khí nhà kính tăng tốc trên toàn thế giới.

 

Mặc dù vậy, thực tế là EV đắt hơn xe chạy bằng xăng và thiếu phạm vi lái tương tự tiếp tục cản trở việc áp dụng rộng rãi của họ.

 

Để cải thiện hiệu suất chi phí và phạm vi lái xe trong những năm gần đây, người ta đã nỗ lực phát triển các thiết bị bán dẫn sử dụng silicon carbide hoặc gallium nitride làm vật liệu thay thế cho silicon được sử dụng phổ biến hơn để giảm kích thước, trọng lượng, tiêu thụ điện năng và chi phí của các mô-đun điện cho xe điện.

 

Tuy nhiên, để biến điều này thành hiện thực, các biện pháp đối phó với nhiệt sinh ra xung quanh các thiết bị bán dẫn do thu nhỏ mô-đun phải được giải quyết, và các thành phần như vật liệu tản nhiệt và vật liệu liên kết tạo nên mô-đun phải được thiết kế để đạt được mức nhiệt chưa từng có điện trở và dẫn nhiệt.

 

Ống nano carbon có độ dẫn nhiệt cao hơn khoảng 10 lần so với đồng. Một ứng dụng tiềm năng của vật liệu này là việc sử dụng nó như một bộ tản nhiệt để tản nhiệt từ các nguồn nhiệt như các thiết bị bán dẫn.

 

Vào năm 2017, Fujitsu đã phát triển một tấm dẫn nhiệt cao bằng cách sử dụng ống nano carbon, nhưng để duy trì hình dạng tấm, tấm được thiêu kết và đúc ở nhiệt độ cực cao 2000 độ C hoặc cao hơn, dẫn đến vật liệu không linh hoạt. Một tấm cứng có thể được gắn vào các vật liệu phẳng, nhưng nó không phù hợp để nối các vật liệu với nhau không đồng đều, gây ức chế những nơi mà tấm có thể được áp dụng.

 

Hơn nữa, trong các khu vực xung quanh các thiết bị bán dẫn, nơi độ tin cậy là rất cần thiết, cần phải liên kết cả chất bán dẫn và tản nhiệt thông qua một tấm tản nhiệt bao gồm các ống nano carbon để theo dõi sự thay đổi hình dạng do chênh lệch nhiệt độ trước và sau khi thiết bị được vận hành.

 

Nói chung, ống nano carbon được tạo ra bằng cách trộn chúng vào một vật liệu kết dính như nhựa hoặc cao su, tạo thành một tấm. Tuy nhiên, vì các vật liệu kết dính này có độ dẫn nhiệt thấp, nên việc đạt được mức độ dẫn nhiệt và độ bám dính là cực kỳ khó khăn.

 

Fujitsu đã phát triển một kỹ thuật ghép các ống nano carbon được sắp xếp theo chiều dọc trong khi vẫn duy trì sự liên kết. Lớp laminate bao gồm hai lớp, một lớp bảo vệ và một lớp dính, và có cấu trúc laminate trong đó lớp laminate bảo vệ đỉnh và đáy của ống nano carbon.

 

Các ống nano carbon rất khó sử dụng làm vật liệu tản nhiệt vì chúng dễ bị mất hình dạng. Tuy nhiên, công nghệ này tự bảo vệ các ống nano carbon bằng một lớp gỗ, giúp chúng có hình dạng ổn định và giúp việc cắt và xử lý dễ dàng hơn, điều này rất khó với các công nghệ thông thường.

 

Công nghệ liên kết tấm dẫn nhiệt cao Lớp keo dính tạo nên lớp laminate được làm bằng polymer dày vài micron. Bởi vì ngay cả một lượng nhỏ nhựa có thể gây ra sức cản nhiệt lớn, nó đã trở thành một vấn đề phải được giải quyết để đạt được cả độ bám dính và độ dẫn nhiệt.