MWCNT를 사용하여 초소수성과 고 열전도율을 갖는 알루미늄 방열판용 코팅 개발

Abstract

방열판은 열에 민감한 전자부품이 가열되는 것을 방지하고자 열전도율이 높은 구리 혹은 알루미늄과 같은 높은 열전도를 갖는 소재로 구성되어 있다. 이러한 방열판은 PC의 CPU 또는 그래픽 카드 뿐만 아니라 고출력 LED와 같은 발열이 심한 전자부품에 적용되고 있다. 하지만 기존 방열판은 외부 환경에 노출된 상태에서 시간이 지남에 따라 방열판 표면에 먼지가 쌓임으로써 방열력 저하를 야기 시키고 전자부품의 수명이 단축되는 문제점이 발생한다. 이러한 현상을 방지하기 위해 초발수표면을 구현함으로써 자가세정 기능을 구현하고자 한다. 또한 코팅에 의한 방열저하를 방지하고자 percolation threshold 현상을 이용하여 높은 열전도를 갖는 코팅을 연구하고자 한다. 초발수표면 구현을 위해 Trimethoxy(1H,1H,2H,2Hheptadecafluorodecyl)silane을 사용하여 표면에너지를 낮추었으며, 다중벽탄소나노튜브(Multi-Walled CarbonNanoTube, MWCNT)의 clustering 현상을 활용하여 hierarchical structure의 표면조도를 형성함으로써 150°이상의 물의 접촉각과 2°이내의 물 흐름각을 확보하였다. 또한 높은 aspect ratio(1250)를 통해 percolation threshold현상을 구현하여 200이상의 높은 열전도율을 확보하였다. 코팅의 내구성 향상하고자 MWCNT를 산처리 함으로써 carboxyl group를 도입하였고 binder로써 silica와 화학적 결합을 하기 위해 3-aminopropyltriethoxysilane(APTES)을 첨가하여 amino group과 MWCNT의 carboxyl group 간의 반응과, ethoxyl group과 silica의 hydroxyl group간의 실란커플링 효과로 화학적 결합을 하여 코팅의 내구성을 향상시켰다.