인조 흑연 및 탄소나노튜브 혼합 방열 도료의 열 방사성에 관한 연구 :A Study on the Heat Emissivity of Heat Radiation Paint Containing Synthetic Graphite and Carbon Nanotube Fillers

이지훈

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이지훈 (한국산업기술대학교, 한국산업기술대학교 대학원)

지도교수: 강찬형

발행연도: 2016

저작권: 한국산업기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수7

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2016

흑연 및 탄소나노튜브 혼합 방열도료의 특성

이지훈 , 송만호 , 강찬형 한국표면공학회지 2016.04 학술저널

인조 흑연 및 탄소나노튜브 혼합 방열 도료의 열 방사성에 관한 연구

이지훈 신소재공 2016.01 학위논문

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아크릴계 수지에 충전제로 인조흑연과 탄소나노튜브(CNT)를 분산한 도료를 제조하여 방열 특성을 평가하였다. 충전제의 종류를 #1 graphite (25 μm), #2 CNT (15 μm), #3 graphite (45 μm), #4 graphite (25 μm) + CNT (15 μm), #5 graphite (45 μm) + CNT (15 μm)로 다르게 제조한 다섯 종류의 도료를 알루미늄 기판의 상부 면에 도포 후 기판의 상하부 온도를 측정한 결과 약 20 ℃의 차이가 났으며, CNT가 혼합된 시료 #4와 #5가 기판 상하부 온도 차이가 제일 작았다. 각 시료의 방사율은 인조흑연만 있는 #1과 #3는 0.89였고, CNT만 있는 #2는 0.893, 인조흑연에 CNT를 첨가한 #4와 #5의 열방사율은 0.892이었다. 그러나 방사에너지 그래프의 형태는 모든 시료에 대하여 차이가 나지 않았다. 이는 CNT의 첨가가 코팅층의 열방사율에 직접적인 영향을 주기보다 CNT의 첨가로 인해 코팅층의 표면거칠기가 증가하여 열방사율이 증가한 것으로 해석된다. 열전도율 및 열확산율이 높게 나온 #4 도료를 LED의 PCB 아래에 도포 후 LED를 열유동측정기인 T3ster에 실장하고 열저항 및 열용량을 측정하였다. 도료를 코팅 한 PCB를 갖는 LED 모듈의 열저항 값은 14.35 K/W이었고, 도료를 코팅 안 한 PCB를 갖는 LED 모듈의 열저항 값은 15.02 K/W이었다. 열구조분석 결과 접합부와 외부의 온도 차이는 코팅 한 PCB를 갖는 LED 모듈의 경우 23.9 ℃이었고, 코팅 안 한 PCB를 갖는 LED 모듈의 경우 24.9 ℃이었다. 이 두 모듈에 대하여 LED 앞면의 열화상 이미지를 적외선 카메라로 관찰한 결과, 동일 경과시간에서 도료를 코팅한 모듈의 최고 발열 부위(hot spot)의 면적이 코팅 안 한 모듈보다 작게 나왔는데, 이는 전자가 후자보다 열저항 값이 적어서 즉, 열전도도가 커서, 열이 빨리 뒷면으로 확산되기 때문이라고 해석된다. 본 연구에서 개발한 방열도료의 방열 특성이 우수하여 이를 실제 전자제품에 적용할 경우 제품의 효율과 수명을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

#Heat Emissivity #Synthetic Graphite #Carbon Nanotube #Fillers #Heat Radiation Paint

Contents
목 차 Ⅰ
List of Tables Ⅳ
List of Figures Ⅴ
국문요약 Ⅶ
Ⅰ. 서론 1
Ⅱ. 이론적 배경 4
1. 흑연의 구조 4
2. 열전도성 충전제의 종류 6
(1) 금속 소재 6
(2) 세라믹 소재 6
(3) 탄소 소재 7
3. 열전도성 고분자 복합체 9
(1) 계 면 9
(2) 분 산 9
4. 열전달 기구 10
(1) 열전달의 이론 11
(2) 열전달의 메커니즘 12
5. 포논에 대한 이해 13
(1) Phonon 13
(2) Phonon scattering process 13
6. Thermal emissivity 14
(1) Thermal emissivity 정의 14
(2) 원적외선 발생 원리 15
(3) Planck의 법칙 16
(4) Stefan-Boltzmann의 법칙 17
Ⅲ. 실험방법 18
1. 실험재료 및 시편 18
2. 방열 도료의 제조 및 코팅 22
3. 분석방법 22
(1) 주사 전자 현미경 22
(2) 기판의 상하부 온도 측정 22
(3) 열전도율 측정 25
(4) 열 방사율 측정 25
(5) 열저항 및 열용량 측정 26
(6) 열화상카메라 측정 26
Ⅳ. 실험 결과 및 고찰 30
1. 표면 분석 결과 30
2. 기판의 상하부 온도 측정 결과 32
3. 열전도율 측정 결과 35
4. 방사율 및 방사에너지 측정 결과 38
5. 열저항 및 열용량 측정 결과 43
6. 열화상 카메라 측정 결과 47
Ⅴ. 결론 50
참고문헌 52
Abstract 55

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