Tên dự án
Hoàn thiện công nghệ chế tạo keo tản nhiệt từ nền vật liệu carbon nanotube và graphen ứng dụng trong các thiết bị điện tử
Thời gian thực hiện: 12 tháng
IV Cấp quản lý: Thành phố Cơ sở
V Thuộc Chương trình (ghi rõ tên chương trình)
Dự án KHCN nhằm thí điểm hỗ trợ thương mại hóa sản phẩm công nghệ cao trong nghiên cứu và triển khai tại Khu Công nghệ cao TP HCM trong giai đoạn 2017-2018.
Chương trình/lĩnh vực: Công nghệ Vật liệu mới; Công nghệ Nano; Năng lượng tái tạo
VI Tổng vốn thực hiện dự án:
Tổng vốn thực hiện: 2.886,745 triệu đồng, trong đó:
Nguồn Kinh phí (triệu đồng)
- Từ Ngân sách sự nghiệp khoa học: 879,455
- Đơn vị chủ trì (tự có, huy động, khác…): 2.007,290
VII Chủ nhiệm dự án
Họ và tên: Tiêu Tư Doanh Sinh ngày:07/07/1985
Học hàm, học vị, chuyên ngành và năm đạt học vị:
Học vị: Thạc Sĩ Chuyên ngành: Vật liệu và linh kiện nano
Chức vụ và đơn vị công tác:
Nghiên cứu viên tại Trung tâm nghiên cứu triển khai Khu công nghệ cao TpHCM, địa chỉ Lô I3, đường N2, Khu Công nghệ cao, P Tân Phú, Quận 9, Tp HCM.
Hồ Chí Minh Điện thoại đơn vị: 028 37360889 Địa chỉ nhà riêng: 98/2 Đường số 5 phường 17 Quận Gò Vấp TpHCM Điện thoại di động: 0937328486
E-mail cá nhân: doanh.tieutu@shtplabs.org
Họ và tên: Nguyễn Thị Hồng Thắm Sinh ngày: 21/10/1990 Học hàm, học vị và trình độ chuyên môn:
Học vị: Thạc Sĩ Chuyên ngành: Vật lý ứng dụng
Chức vụ và đơn vị công tác:
Nghiên cứu viên tại Trung tâm nghiên cứu triển khai Khu công nghệ cao TpHCM, địa chỉ Lô I3, đường N2, Khu Công nghệ cao, P Tân Phú, Quận 9, Tp HCM.
Hồ Chí Minh Điện thoại đơn vị: 028 37360889 Địa chỉ nhà riêng: 449 Kha Vạn Cân Phường Hiệp Bình Chánh Quận Thủ Đức TpHCM Điện thoại di động: 01642095366
E-mail cá nhân:tham.nguyenthihong@shtplabs.org
12 Đơn vị chủ trì thực hiện dự án
Tên đơn vị chủ trì dự án: Trung tâm Nghiên cứu Triển khai Khu Công nghệ cao (tên viết tắt SHTPLABS)
Họ và tên thủ trưởng đơn vị : Ông Ngô Võ Kế Thành Điện thoại: 028 37360889 Fax: 028 37360890
E-mail: thanh.ngovoke@shtplabs.org
Website: www.shtplabs.org Địa chỉ: Lô I3, đường N2, Khu Công nghệ cao, P Tân Phú, Q.9, TP.Hồ Chí Minh
Tại Kho bạc Nhà nước : Kho bạc Nhà nước Quận 9, TP HCM
Mã Quan hệ ngân sách : 1032625
Tên cơ quan quản lý đề tài: Bản Quản lý Khu Công nghệ TP HCM
VIII.Các thành viên tham gia thực hiện dự án:
Trình độ chuyên môn Đơn vị công tác
Nội dung, công việc chính tham gia
Số tháng quy đổi ra ngày làm việc
Thạc Sĩ SHTPLABS - Xây dựng thuyết minh
- Tham gia nội dung công việc 1.1,1.3, 2.1, 2.2, 2.3, 3.1, 3.2, 3.3, 4.3
- Báo cáo tổng kết dự án
Tiến Sĩ SHTPLABS - Xây dựng thuyết minh
- Tham gia nội dung công việc 1.1, 1.2, 1.3, 2.1, 2.2, 2.3, 3.1, 3.2, 3.3, 4.3
- Báo cáo tổng kết dự án
3 Nguyễn Thị Thạc Sĩ SHTPLABS - Xây dựng thuyết minh 5
Hồng Thắm - Tham gia nội dung công việc 1.1, 1.2, 1.3, 2.1, 2.2, 2.3, 3.1, 3.2, 3.3, 4.1, 4.2, 4.3
- Báo cáo tổng kết dự án
Cử Nhân SHTPLABS - Xây dựng thuyết minh
- Tham gia nội dung công việc 1.1, 1.2, 2.1, 2.2, 3.1, 3.2, 4.1, 4.2
Thạc Sĩ SHTPLABS - Tham gia nội dung công việc 1.1, 1.2, 2.1
Tiến Sĩ SHTPLABS - Tham gia nội dung công việc 1.1, 1.2, 2.1
Kỹ Sư SHTPLABS - Xây dựng thuyết minh
- Tham gia nội dung công việc 1.1, 1.2, 2.1, 2.2, 4.1, 4.2
Thạc Sĩ SHTPLABS - Tham gia nội dung công việc 1.1, 1.2, 2.1, 2.2, 4.1, 4.2
Kỹ Sư SHTPLABS - Tham gia nội dung công việc 1.1, 1.2, 2.1, 2.2, 4.1, 4.2
BẢNG SO SÁNH ĐỐI CHIẾU VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN
STT Nội dung đăng ký Kết quả thực hiện Đánh giá
1 Hoàn thiện quy trình công nghệ tổng hợp Graphen từ nguồn nguyên liệu than ống nano bằng phương pháp hóa học ướt ở quy mô phòng thí nghiệm
Graphene có các thông số kỹ thuật:
- Hình ảnh SEM-TEM của mẫu
- Phổ Raman của mẫu Graphene với
- Độ bền nhiệt (TGA) > 400 0 C Đã đưa ra quy trình chế tạo Graphene và sản phẩm Graphene có các thông số kỹ thuật:
- Hình ảnh SEM-TEM của mẫu Graphen
- Phổ Raman của mẫu Graphene với
- Độ bền nhiệt (TGA) > 600 0 C Đạt
2 Hoàn thiện quy trình công nghệ tổng hợp hệ keo tản nhiệt trên nền vật liệu
Graphen/CNTs ở quy mô phòng thí nghiệm bằng phương pháp khuấy trộn
Keo tản nhiệt và sản phẩm đạt các thông số:
- Nhiệt trở tiếp xúc < 1 cm 2 K/W Đã đưa ra quy trình chế tạo keo tản nhiệt và sản phẩm đạt các thông số:
- Nhiệt trở tiếp xúc < 1 cm 2 K/W Đạt
3 Hoàn thiện quy trình công nghệ tổng hợp Graphen từ nguồn nguyên liệu than ống nano bằng phương pháp hóa học ướt ở quy mô lớn (scale up)
Graphene có các thông số kỹ thuật:
- Hình ảnh SEM-TEM của mẫu
Quy trình tổng hợp Graphen quy mô lớn (scale up): 50g/mẻ Thông số kỹ thuật Graphene:
- Hình ảnh SEM-TEM của mẫu Graphen
- Phổ Raman của mẫu Graphene với:
- Phổ Raman của mẫu Graphene với
- Độ bền nhiệt (TGA) > 600 0 C Đạt
4 Hoàn thiện quy trình công nghệ tổng hợp hệ keo tản nhiệt trên nền vật liệu
Graphen/CNTs ở quy mô lớn (scale up)
Keo tản nhiệt và sản phẩm đạt các thông số:
- Nhiệt trở tiếp xúc < 1 cm 2 K/W
Quy trình tổng hợp hệ keo quy mô lớn (scale up): 20kg/mẻ Thông số kỹ thuật:
- Nhiệt trở tiếp xúc < 1 cm 2 K/W Đạt
IX Tự nhận xét và đánh giá kết quả đạt được trong kỳ đến báo cáo so với với hợp đồng và thuyết minh ban đầu:
- Số lượng sản phẩm Graphene và keo tản nhiệt ở quy mô phòng thí nghiệm đã đạt như trong mẫu hợp đồng và thuyết minh ban đầu
- Số lượng sản phẩm Graphene ở quy mô lớn (scale up) đã đạt
- Số lượng sản phẩm keo ở quy mô lớn (scale up) đạt với yêu cầu ban đầu
- Chất lượng Graphene và keo tản nhiệt ở quy mô phòng thí nghiệm đã đạt như cam kết ban đầu
- Chất lượng Graphene ở quy mô lớn (scale up) đã đạt như cam kết ban đầu
- Chất lượng sản phẩm keo ở quy mô lớn (scale up) đã đạt như cam kết ban đầu
- Tiến độ thực hiện dự án phù hợp với dự kiến ban đầu trong cuốn thuyết minh ban đầu
Trong quy mô lớn, việc tổng hợp Graphene và keo tản nhiệt được thực hiện với quy trình kiểm soát nhiệt độ nghiêm ngặt, đảm bảo khả năng phân tán tốt, từ đó nâng cao chất lượng sản phẩm.
X Tình hình sử dụng kinh phí tính đến ngày báo cáo
1 Kinh phí ngân sách: a Tổng kinh phí được duyệt: 2.007,290 triệu đồng
Tổng kinh phí đã cấp: 439,7275 triệu đồng
Kinh phí đã sử dụng: 439,7275 triệu đồng
Kinh phí chưa sử dụng: 0 triệu đồng b Kinh phí đã quyết toán từ đầu đến kỳ báo cáo (đạt 100 % tổng kinh phí đã cấp): 439,7275 triệu đồng
2 Kinh phí đã chi từ nguồn khác: 1,070,000012 triệu đồng
NỘI DUNG BÁO CÁO NGHIỆM THU
1.1 Xuất xứ của công nghệ/sản phẩm từ R&D:
Nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ tại Trung tâm nghiên cứu triển khai Khu công nghệ cao Thành Phố Hồ Chí Minh đã đạt được kết quả quan trọng trong việc chế tạo Graphene từ quá trình mở than ống nano thông qua quá trình oxi hóa, với đề tài nghiên cứu được thực hiện vào năm 2016.
- Từ sáng chế “Keo tản nhiệt dựa trên Graphene tách mở từ ống nano cacbon và quy trình chế tạo keo tản nhiệt này” Mã số 1-2016-03212 ngày 30-8-2016
1.2 Tổng quan chung về than ống nano và Graphene
Than ống nano là một loại vật liệu nano mới mẻ, đã được nghiên cứu và ứng dụng trong hơn 20 năm qua Loại than ống nano carbon đầu tiên được phát hiện và mô tả vào năm
Than ống nano carbon lần đầu tiên được nghiên cứu vào năm 1952 bởi hai nhà khoa học Nga, Radushkevich và Luckyanovich Đến năm 1976, than ống nano đơn và đa thành được phát hiện bởi nhà khoa học Oberlin Gần đây, Iijima đã được công nhận là người đầu tiên mô tả quá trình chế tạo than ống nano đa thành sau một phát hiện tình cờ trong quá trình kiểm tra phương pháp bốc bay phóng điện hồ quang để sản xuất phân tử carbon C60 vào năm 1991.
Than ống nano sở hữu nhiều tính chất vượt trội mà các vật liệu trước đây không có, thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học từ nhiều lĩnh vực khác nhau Những tính chất ưu việt này bao gồm tính chất điện tử, cơ học, hóa học, phát xạ trường, và đặc biệt là tính chất nhiệt Ở nhiệt độ phòng, độ dẫn nhiệt của than ống nano đạt khoảng 3 x 10^4 W/m.K, và có thể tăng lên đến 4 x 10^4 W/m.K khi đạt khoảng 100 K.
Vật liệu Graphene, được phát hiện bởi hai nhà khoa học Andre và Kostya tại Đại học Manchester, đã nhanh chóng trở thành một hiện tượng trong lĩnh vực khoa học vật liệu Với đặc tính điện, cơ và nhiệt độc đáo, Graphene thu hút sự chú ý mạnh mẽ từ các nhà nghiên cứu toàn cầu Sự vượt trội về tính chất của Graphene đã thúc đẩy nhiều nhóm nghiên cứu phát triển các phương pháp chế tạo nhằm sản xuất số lượng lớn và đảm bảo tính chất đồng đều cho các ứng dụng năng lượng.
Có nhiều phương pháp chế tạo vật liệu điện tử, bao gồm phương pháp cơ học (mechanical exfoliation), phương pháp Epitaxy trên đế SiC, phương pháp tách hóa học (chemical exfoliation), phương pháp phân tách pha lỏng (liquid phase exfoliation), và phương pháp tách mở than ống nano (unzipping Carbon nanotubes).
[11] và phương pháp lắng đọng hơi màng hóa học
Hình 1: Hình ảnh than ống nano và Graphene
1.3 Tình hình nghiên cứu vật liệu keo tản nhiệt
1.3.1 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
Nghiên cứu vật liệu nano tại Việt Nam đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trong suốt một thập kỷ qua Vật liệu nano, đặc biệt là ống nano carbon, đã trở thành đề tài nghiên cứu hấp dẫn tại nhiều cơ sở khoa học Nhiều viện và trung tâm như Viện Khoa học Vật liệu (IMS), Trung tâm ITIMS, Viện Vật lý Kỹ thuật, và Trung tâm R&D tại Tp.Hồ Chí Minh đã thành công trong việc chế tạo ống nano carbon, thể hiện sự phát triển mạnh mẽ của lĩnh vực này tại Việt Nam.
Hiện nay, Việt Nam có hai đơn vị chủ lực trong công nghệ sản xuất CNTs với quy mô lớn, hướng tới thương mại hóa sản phẩm này Đó là Phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia về Vật liệu & Linh kiện điện tử thuộc Viện Khoa học Vật liệu và Phòng Thí nghiệm Trọng điểm Công nghệ Vật liệu của Đại học Quốc gia TP.HCM.
Tại TP HCM, nhiều nhóm nghiên cứu đang tập trung vào các ứng dụng của graphene Nhóm của PGS TS Huỳnh Kỳ Phương Hạ và TS Nguyễn Hữu Hiếu tại ĐH Bách Khoa TP.HCM đang phát triển màng lọc để nâng cao nồng độ cồn Trong khi đó, nhóm TS Đinh Sơn Thạch từ Viện CN Hóa học nghiên cứu phương pháp bóc tách graphene trên đế Cu để ứng dụng trong cảm biến sinh học PGS TS Trần Quang Trung tại ĐH KHTN TP.HCM sử dụng phương pháp hóa học để chế tạo graphene từ graphite, phục vụ cho cảm biến khí Nhóm PGS TS Hà Thúc Huy cũng tại ĐH KHTN nghiên cứu ứng dụng graphene làm chất độn cho composites, trong khi nhóm TS Phạm Hải Định từ ĐH Công nghiệp TP.HCM tập trung vào việc chế tạo graphene làm điện cực cho pin và siêu tụ.
Quản lý nhiệt là yếu tố quan trọng trong việc bảo đảm hiệu suất và độ bền của linh kiện điện tử Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ và yêu cầu về chức năng tích hợp phức tạp đã dẫn đến việc các thiết bị điện tử ngày càng mỏng và nhẹ hơn, nhưng đồng thời cũng tạo ra lượng nhiệt lớn hơn Do đó, việc làm mát hiệu quả cho các thiết bị và hệ thống là cần thiết để duy trì hoạt động ổn định và tối ưu hóa hiệu suất trong ngành công nghiệp bán dẫn.
Thách thức lớn nhất trong hệ thống làm mát là quản lý nhiệt hiệu quả mà không ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của thiết bị và hệ thống.
