| 중국, 고효율 응축 열전달 나노 인터페이스 개발 | ||
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 최근 중국과학원 쑤저우(蘇州)나노기술·나노바이오닉연구소 가오쉐펑(高雪峰) 연구팀은 구리 베이스 표면에서 액적 모양의 효율적 응축에 의한 열전달 나노 인터페이스에 대한 연구에서 새로운 성과를 거두었다. 응축된 미세액적을 자체적으로 이동시키는 나노 바이오닉 인터페이스에 대한 관심이 최근 들어 과학계와 산업계에서 크게 높아지고 있다. 이와 같은 열전달에 의한 물질 이동의 신형 인터페이스는 전자부품의 고효율 산열 소재에 적용하기 위한 고성능의 상변화(Phase change) 열매질 제어 기기를 디자인하고 개발하는데 사용될 뿐만 아니라 더 높은 에너지 절약과 친환경적인 열펌프와 에어컨의 산열 소재 개발 및 기타 신형 에너지 절약의 열 제어 시스템 개발에 활용된다. 액적 모양의 응축은 막 모양의 응축보다 더 효과적인 에너지 전송 방식을 가지고 있다. 또 분산된 응축 액적보다 더 낮은 열저항을 보유하고 있다. 뿐만 아니라 더 많은 표면 위치 점에서 방출이 가능해 반복적인 핵 형성-생장-융합-이동 및 효과적인 상변화 열전달에 사용된다. 그러나 실험 환경에서 이런 신형 나노 바이오닉 인터페이스를 획득하고 그 잠재적 구조 성능 관계 규명에 관한 연구는 거의 없는 상황이다. 가오쉐펑 연구팀은 먼저 전기화학적 전착 기법을 이용하여 구리 소재 표면 원위치에 초박막 니켈 나노콘(nano cone)을 구축하였다. 다음으로 저표면 에너지의 화학수식(Chemical modification)을 거친 후, 그 표면에서 작은 사이즈의 응축을 통해 미세액적의 자체 이동 갱신과 고밀도 핵화학 성능이 나타난다는 결과를 도출했다. 이런 나노 구조는 구리 베이스 표면의 액적 모양 응축을 통해 열전달 계수를 89%까지 업그레이드시킨다는 것이 관련 테스트를 통해 입증되었다. 관련 연구 성과는 미국 화학회 학술지인 ‘ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 11719−11723’에 게재되었다. 연구팀은 또 구리 소재 표면에 세워진 클러스터 나노 바늘을 통해 액적 모양의 응축 열전달 계수를 대폭 높이는 전략을 제안했다. 이와 함께 연구팀은 고해상도 전자 현미경 및 고속 고해상도 영상 기기를 채용하여 응축 액적과 나노 인터페이스의 상호 작용을 심층적으로 연구하여 거칠게 형성된 마이크로 3차원 클러스터 나노 바늘은 응축된 미세액적의 고밀도 핵을 실현할 뿐만 아니라 ‘자체 수송-자체 팽창’이나 ‘단일 자체 팽창’의 생장 모델을 통해 다양한 구역에서 생장한 응측 액체로 하여금 떠 있는 구(ball) 모양의 미세액적을 형성하게 한다. 이런 미세액적은 서로 융합을 통해 과잉 표면에너지를 방출해 자체적인 이동을 실현한다. 이런 나노 소재 표면의 액적 모양 응축 열전달 계수는 매끄러운 구리 소재보다 적어도 125% 높일 수 있는 것으로 나타났다. 이와 관련된 연구 성과도 미국 화학학회 학술지인 ‘ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7,10660−10665’에 게재되었다. 그림1: 구리 소재 초박막 니켈 나노콘 막 및 고효율 액적 모양의 응축 열전달 성능 그림2: 구리 소재 클러스터 나노 바늘 막 고효율 액적 모양의 응축 열전달 성능 정보출처 : http://laser.ofweek.com/2015-07/ART-8500-2400-28983186.html |
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