碳納米管陣列的壓力檢測(cè)及有限元分析.pdf

1、隨著微電子器件不斷向小型化、多樣化和高頻等方向發(fā)展，器件內(nèi)部過(guò)大的熱流密度對(duì)其使用壽命和工作穩(wěn)定性帶來(lái)了不可忽略的影響。因此，尋求具有低熱阻和高熱導(dǎo)率的散熱材料具有重要意義。碳納米管不僅具有良好的機(jī)械性能，還具有極好的熱學(xué)特性，有望成為解決器件散熱問(wèn)題的優(yōu)良熱管理材料。碳納米管陣列作為熱界面材料會(huì)受到不同程度的壓力作用，因此研究壓力對(duì)碳納米管陣列熱性能的影響具有重要意義。本文針對(duì)雙向熱流瞬態(tài)熱反射法測(cè)試碳納米管陣列的熱特性設(shè)計(jì)了其壓力檢

2、測(cè)系統(tǒng)，并用有限元分析了碳納米管陣列表面的應(yīng)力分布及碳納米管陣列表面所受力與壓力傳感器檢測(cè)值之間的關(guān)系。
　　本文設(shè)計(jì)了以STM32為核心，檢測(cè)精度為0.1lb的壓力檢測(cè)系統(tǒng)。采用反向放大電路作為壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，將處理得到的壓力值通過(guò)USB或者九針串口傳送到上位機(jī)。標(biāo)定了不同鉗位電壓下的傳感器電導(dǎo)值與壓力之間的關(guān)系曲線，并用此壓力檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)量出傳感器所受壓力值，實(shí)現(xiàn)了基于雙向熱流的瞬態(tài)熱反射法測(cè)量碳納米管陣列熱特性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的壓

3、力檢測(cè)部分。
　　在雙向熱流瞬態(tài)熱反射測(cè)試方法中，為了給碳納米管陣列施加應(yīng)力，采用了開(kāi)孔鋼片結(jié)構(gòu)，因此，必須考慮其可能對(duì)碳納米管陣列受力情況的影響?；陂_(kāi)孔泡沫模型和彈塑性材料的硬化特點(diǎn)，使用Comsol Multiphysics軟件分析了190μm和650μm長(zhǎng)度碳納米管陣列表面和傳感器處的應(yīng)力分布。結(jié)果表明，只考慮應(yīng)力張量在垂直方向作用的情況下，鋼片開(kāi)孔結(jié)構(gòu)對(duì)碳納米管陣列的應(yīng)力均勻分布沒(méi)有顯著影響。在小應(yīng)力作用下，可以認(rèn)為碳納