Luận án Nghiên cứu chế tạo và ứng dụng chất lỏng tản nhiệt chứa thành phần ống nanô Cacbon trong quản lý nhiệt cho vệ tinh

là 
trong khoảng thời gian dài không hoạt động và trong khoảng thời gian sinh ra nhiều 
39 
nhiệt, thiết bị vẫn phải được giữ trong dải hoạt động cho phép. Việc sử dụng PCM 
sẽ giữ cho thiết bị luôn ở trong trạng thái gần như đẳng nhiệt trong suốt quá trình vệ 
tinh hoạt động. PCM sẽ được luân phiên đóng băng và làm nóng chảy: khi thiết bị 
sinh ra nhiệt làm nóng PCM, lúc này PCM đang ở trạng thái đóng băng sẽ chuyển 
sang trạng thái lỏng (nhiệt độ không đổi). Trong quá trình thiết bị không hoạt động, 
nhiệt lượng sinh ra ở pha trước sẽ được giải phóng bằng bộ quản lý nhiệt và PCM 
lại trở lại trạng thái đóng băng. Vì vậy mà thiết bị luôn được giữ ở một nhiệt độ cố 
định. 
+ Heatpipe: Heatpipe có thể di chuyển một lượng nhiệt tương đối lớn từ 
điểm này sang điểm khác dựa vào chu trình hai pha, từ đó tạo ra một bề mặt đẳng 
nhiệt. Cấu tạo của heatpipe gồm có bộ ngưng tụ, bộ bốc bay và một vùng đoạn 
nhiệt. Cả dung dịch lỏng và chất khí của heatpipe đều được giữ ở nhiệt độ bão hòa. 
Do heatpipe hoạt động dựa trên hiện tượng mao dẫn, nên bấc chỉ có thể cung cấp 
một lực chất lỏng tương đối nhỏ, vì vậy mà heatpipe không quá hiệu quả trong quản 
lý nhiệt cho vệ tinh. Khi nhiệt lượng được phát ra (có thể từ một thiết bị đang hoạt 
động hoặc do bị chiếu sáng trong một thời gian dài từ bức xạ mặt trời), nhiệt lượng 
này sẽ được chuyển đến bộ bốc bay. Tại đây nhiệt lượng này sẽ làm dung dịch lỏng 
ở trong bấc bị bốc hơi, đồng thời làm tăng áp suất khí tại bộ bốc bay, làm cho khí 
mang theo nhiệt di chuyển từ bộ bốc bay đến bộ ngưng tụ. Ở bộ ngưng tụ, khí nóng 
khi tiếp xúc với bề mặt lạnh sẽ bị ngưng tụ thành dung dịch lỏng, nhiệt lượng sinh 
ra trong quá trình này được chuyển ra ngoài. Dung dịch ở bộ ngưng tụ thông qua 
hiện tượng mao dẫn sẽ quay trở lại bộ bốc bay, từ đó tạo thành một chu trình khép 
kín không cần điều khiển. 
Hình 1.20. Cơ chế hoạt động của heatpipe trong điều khiển nhiệt cho vệ tinh [66] 
40 
- ATC: có thể khắc phục được nhược điểm của PTC. ATC có thể sử dụng 
một trong các thiết bị như heatpipe, louver, thiết bị làm mát/ làm nóng hay PFL. 
Sau đây là một số thiết bị quản lý nhiệt chủ động phục vụ cho việc quản lý 
nhiệt của vệ tinh: 
+ Cửa thông hơi (Louvers): Louvers là thiết bị nhiệt chủ động đã được ứng 
dụng nhiều trên vệ tinh. Ở trạng thái mở hoàn toàn, Louvers có thể giải thoát nhiệt 
lượng gấp khoảng 6 lần so với khi đóng. Tuy là thiết bị điều khiển nhiệt chủ động 
nhưng Louvers lại không cần sử dụng đến năng lượng. Louvers phù hợp nhất đối 
với các vệ tinh mà năng lượng toả ra của các thiết bị thay đổi lớn do sự thay đổi 
trong chu kỳ hoạt động. Ngày nay, Louvers thường gồm các chi tiết sau: tấm nền 
cánh, các cánh hình chữ nhật, bộ chuyền động lò xo lưỡng kim, bộ phận cảm biến, 
giá đỡ. Trước đây còn có hai loại Louvers được sử dụng là loại dùng thủy lực và 
loại chong chóng, tuy nhiên do hạn chế trong hiệu suất nên bây giờ không còn được 
sử dụng rộng rãi. Tấm nền cánh là một bề mặt có tỷ lệ hấp thụ trên phát xạ thấp, 
dùng để phủ lên các thành phần của vệ tinh cần được điều khiển nhiệt độ. Cánh 
được điều khiển bởi bộ chuyền động, có tác dụng thay đổi khả năng quản lý nhiệt 
của Louvers. Khi các cánh được đóng lại, tấm nền cánh được bảo vệ và cách ly với 
môi trường bên ngoài, còn khi cánh được mở ra, tấm nền và môi trường bên ngoài 
sẽ có khả năng trao đổi nhiệt với nhau. Bộ chuyền động điều khiển cánh dựa vào 
nhiệt độ của tấm nền cánh. Bộ chuyền động ở đây là các dây lưỡng kim ở dạng 
xoắn, có khả năng co vào khi nhiệt độ giảm đi và giãn ra khi nhiệt độ tăng lên. 
Hình 1.21. Cửa thông hơi dùng trong quản lý nhiệt cho vệ tinh [66] 
41 
+ Thermoelectric Coolers (TECs): TECs là một loại bơm thu nhỏ có khả 
năng làm lạnh cho các thiết bị cần nhiệt độ làm việc thấp trong một khoảng thời 
gian nhất định. TECs dựa trên nguyên lý Peltier, trong đó khả năng làm lạnh dựa 
trên sự di chuyển của dòng điện đi qua hai mặt kim loại khác nhau. Hai mặt này 
được nối với nhau bằng hai chất bán dẫn, một p-type và một n-type, nhiệt lượng sau 
đó được bơm từ mặt kim loại có nhiệt độ thấp hơn sang mặt có nhiệt độ cao hơn. 
+ Hệ thống tuần hoàn chất lỏng dùng bơm (Pumped Fluid Loops - PFL): Một 
ống bơm chất lỏng sử dụng trong không gian thường bao gồm các thành phần: một 
bơm, một thiết bị trao đổi nhiệt và một bộ phận quản lý nhiệt. Quá trình được thực 
hiện chủ yếu bằng việc sử dụng nước làm mát để quản lý nhiệt. Dung dịch này hấp 
thụ nhiệt phát ra từ các thiết bị đang hoạt động và đưa nhiệt này tới bộ phận quản lý 
nhiệt. Dung dịch làm mát có hai loại được sử dụng: loại có thể tái sử dụng và loại 
không thể tái sử dụng. Đối với loại không thể tái sử dụng, dung dịch sẽ được đẩy 
khỏi vệ tinh sau khi sử dụng xong. Còn đối với dung dịch có thể tái sử dụng, dung 
dịch sẽ được làm mát, sau đó quay trở lại bắt đầu chu trình khi mà nhiệt năng đã 
được chuyển ra bên ngoài không gian thông qua quản lý nhiệt. 
Trong các phương pháp trên thì phương pháp tuần hoàn chất lỏng dùng bơm 
(PFL) là phương pháp đơn giản, dễ tiếp cận và tương thích với chất lỏng nanô có hệ 
số dẫn nhiệt cao. 
Hiện nay hướng nghiên cứu về hệ thống PFL trong điều khiển nhiệt cho vệ 
tinh vẫn đang tiếp tục được thực hiện, trong đó tập trung vào việc cải tiến về thiết kế 
cũng như nghiên cứu các cấu hình mới. Chẳng hạn trong năm 2015, nhóm nghiên 
cứu Roel C. van Benthem [67] đã phát triển hệ thống PFL không dùng van sử dụng 
cho vệ tinh truyền thông lớn. Trong năm 2016, nhóm nghiên cứu Robert Thorslund 
(Thụy Điển) đã phát triển hệ thống PFL có sử dụng bơm dựa trên công nghệ Electro 
Hydro Dynamic (EHD) với nhiều tính chất ưu việt [68]. Cũng trong năm 2016, 
nhóm nghiên cứu Ji-Xiang Wang (Trung Quốc) đã nghiên cứu về tấm lạnh có độ 
thích nghi cao để sử dụng cho hệ thống PFL [69]. Gần đây nhất, năm 2017, nhóm 
nghiên cứu V.S. Jasvanth (Ấn Độ) đã nghiên cứu thiết kế chế tạo một hệ thống PFL 
sử dụng ammonia cho vệ tinh với công suất có thể lên đến 500 W [70]. Tuy nhiên 
việc sử dụng chất lỏng nanô với hệ số dẫn nhiệt cao trong hệ thống PFL vẫn là vấn 
đề mới và gần đây mới có một số nhóm nghiên cứu thực hiện. 
42 
Hình 1.22. Mô tả hệ thống tuần hoàn dùng bơm sử dụng để 
quản lý nhiệt cho vệ tinh [66] 
1.3.2. Chất lỏng nanô trong quản lý nhiệt cho vệ tinh 
a) Hiệu quả dẫn nhiệt của CNTs so với chất lỏng nền thông thường 
Do chất lỏng thường có độ dẫn nhiệt kém hơn so với chất rắn, vì vậy để nâng 
cao khả năng dẫn nhiệt của chất lỏng, người ta sử dụng nhiều loại hạt có kích thước 
nhỏ để phân tán đồng đều vào trong chất lỏng tản nhiệt. Cùng với sự phát triển của 
công nghệ nanô, nhiều loại các hạt có kích thước nanô chẳng hạn như các hạt nanô 
CuO, SiO2 ,... đã được sử dụng để pha trộn vào chất lỏng tản nhiệt [71]. Về bản 
chất, những vật liệu có kích thước nanô này có độ dẫn nhiệt cao hơn so với chất 
lỏng, do vậy khi được phân tán vào trong chất lỏng sẽ làm tăng độ dẫn nhiệt của 
chất lỏng, qua đó nâng cao hiệu quả quản lý nhiệt [72-74]. 
Vật liệu ống nanô cácbon (CNTs) đã được giới khoa học-công nghệ quốc tế 
đặc biệt quan tâm kể từ khi được phát hiện vào năm 1991. CNTs có nhiều tính chất 
cơ học, vật lý, hoá học đặc biệt và nhiều tiềm năng ứng dụng mang tính đột phá. 
Các nghiên cứu và thử nghiệm đã cho thấy vật liệu CNTs là vật liệu có độ dẫn nhiệt 
rất cao, với CNTs đơn sợi độ dẫn nhiệt có thể lên đến 3.000 W/mK; còn đối với bó 
CNTs độ dẫn nhiệt đạt khoảng 450 W/mK ở nhiệt độ phòng (so sánh với độ dẫn 
43 
nhiệt của đồng là 400 W/mK, và của bạc là 429 W/mK) [75]. Tính chất ưu việt này 
của CNTs đã mở ra hướng ứng dụng nâng cao độ dẫn nhiệt cho các vật liệu, ứng 
dụng trong hệ thống quản lý nhiệt cho các linh kiện và thiết bị công suất. 
Bảng 1.4 so sánh độ dẫn nhiệt của CNTs so với một số loại chất lỏng tản 
nhiệt, kết quả cho thấy CNTs có khả năng dẫn nhiệt tốt với độ dẫn nhiệt lớn hơn từ 
1.000 – 3.000 lần so với độ dẫn nhiệt của chất lỏng. Điều này mở ra hướng ứng 
dụng pha trộn CNTs trong chất lỏng để tăng cường hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng. 
Đây là một hướng nghiên cứu mới và được nhiều nhóm nghiên cứu khoa học quan 
tâm. 
Bảng 1.4. So sánh hệ số dẫn nhiệt của CNTs và một số chất lỏng 
STT Vật liệu quản lý nhiệt và 
chất lỏng 
Độ dẫn nhiệt (W/m K) 
1 CNTs đa tường chiều dài 
trên 4 μm ở nhiệt độ 
phòng 
2.000-3.000 
2 Acetic acid 0,193 
3 Acetone 0,180 
4 Alcohol, ethyl (ethanol) 0,171 
5 Alcohol, methyl 
(methanol) 
0,202 
6 Alcohol, propyl 0,161 
7 Ammonia, saturated 0,507 
8 Aniline 0,172 
9 Benzene 0,167 
10 n-Butyl alcohol 0,167 
11 Carbon Disulfide 0,161 
12 Carbon Tetrachloride 0,104 
13 Castor Oil 0,180 
14 Chloroform 0,129 
15 Decane 0,147 
44 
16 Dodecane 0,140 
17 Engine Oil, unused 0,145 
18 Ether 0,130 
19 Ethyl acetate 0,137 
20 Ethylene Glycol 0,258 
21 Freon refrigerant R-11 0,093 
22 Freon refrigerant R-12 0,071 
23 Glycerine 0,285 
24 n-Heptane 0,140 
25 Hexane 0,124 
26 Isobutyl alcohol 0,134 
27 Kerosene 0,145 
28 Methyl alcohol 0,212 
29 n-Octane 0,147 
30 n-Pentane 0,136 
31 Phenol 0,190 
32 Propylene glycol 0,147 
33 Transformer oil 0,110 
34 Toluene 0,151 
35 Coolanol 0,132 
36 Water, Fresh 0,609 
b) Các nhóm nghiên cứu trên thế giới đang tập trung vào lĩnh vực này 
Hiện nay có nhiều nhóm nghiên cứu khác trên thế giới cũng đang quan tâm 
ứng dụng CNTs trong chất lỏng tản nhiệt, có thể liệt kê một số nhóm nghiên cứu 
điển hình dưới đây: 
1) Nhóm nghiên cứu của Z.H. Han, B. Yang, S.H. Kim và M.R. Zachariah đã 
nghiên cứu sự lai hóa giữa ống nanô cácbon và các hạt oxit nanô nhôm/đồng hình 
cầu. Lý do cho sự lai hóa này là do trong hỗn hợp, nhiệt được truyền nhanh hơn 
giữa các ống CNTs thông qua các phân tử oxit nanô dạng cầu, từ đó giảm được 
45 
nhiệt trở tiếp xúc giữa các phân tử CNTs. Các hạt oxit nanô dạng cầu có đường kính 
trung bình là 70 nm và CNTs có chiều dài tối đa 2 µm. Các kết quả đo đạc của 
nhóm cho thấy rằng độ dẫn nhiệt của chất lỏng nền tăng khoảng 21% ở nhiệt độ 
phòng với nồng độ 0,2% CNTs. 
Hình 1.23. Sự cải thiện độ dẫn nhiệt của chất lỏng nền poly-alpha-olefin 
(PAO) với tỷ lệ hạt nanô 0,2% và 0,1% trong nghiên cứu của nhóm Z. H. Han 
2) Nhóm nghiên cứu của A. Ijam, R. Saidur, và P. Ganesana sử dụng chất 
lỏng tản nhiệt Al2O3-nước và TiO2-nước cho bộ phận tản nhiệt. Kết quả nghiên cứu 
của nhóm cho thấy rằng khi thêm hạt oxit nanô Al2O3 ở tỷ lệ 4%, độ dẫn nhiệt tăng 
11,98% và khi thêm oxit nanô TiO2 ở cùng tỷ lệ, thì độ dẫn nhiệt tăng 9,97%. Do 
vậy mà khả năng tản nhiệt của bộ phận tản nhiệt được cải thiện từ 2,95% tới 
17,32% khi sử dụng hỗn hợp Al2O3-nước và 1,88% tới 16,53% khi sử dụng hỗn hợp 
TiO2-nước. 
3) Nhóm nghiên cứu của M. S. Liua, M. C. C. Lin, và I. T. Huang đã nghiên 
cứu sự cải thiện độ dẫn nhiệt của ethylene glycol và dầu động cơ khi MWCNTs 
được thêm vào. Trong trường hợp của ethylene glycol, ở tỷ lệ 1% CNTs, độ dẫn 
46 
nhiệt được tăng 12.4%. Còn trong trường hợp của dầu động cơ, độ dẫn nhiệt tăng 
30% ở tỷ lệ 2% CNTs. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu còn nhận thấy có sự khác biệt 
trong tốc độ tăng độ dẫn nhiệt giữa hai chất lỏng, khi dầu động cơ có tốc độ tăng độ 
dẫn nhiệt lớn hơn đáng kể khi ta tăng nồng độ CNTs. 
Hình 1.24. Sự tăng độ dẫn nhiệt của Ethylene Glycol và dầu động cơ với tỷ 
lệ CNTs tăng dần 
4) Nhóm nghiên cứu của X. Lu, T. C. Hua, M. Liu, Y. Cheng đã nghiên cứu 
việc sử dụng heat pipe để tăng khả năng tản nhiệt của đèn LED công suất cao. Kết 
quả đo đạc của nhóm cho thấy nhiệt trở của heat pipe dao động trong khoảng 0,19 
đến 3,1 K/W. Sự đồng nhất nhiệt độ trong bộ bốc bay được điều khiển trong khoảng 
1,5oC, và nhiệt độ của đèn LED công suất cao (100 W) có thể luôn được điều khiển 
ổn định ở dưới 100oC. 
5) Nhóm nghiên cứu của L. Kim, J. H. Choi, S. H. Jang, M. W. Shin đã thử 
nghiệm heat pipe trong tản nhiệt cho dàn đèn LED. So với đèn Halogen và huỳnh 
quang thông thường, đèn LED có ưu điểm là có độ sáng vượt trội và tuổi thọ cao 
hơn. Tuy nhiên, nhiệt độ hoạt động cao cũng có thể khiến cho tuổi thọ của hệ bị 
giảm đi đáng kể, vì vậy mà nhóm nghiên cứu của L. Kim đã thử nghiệm sử dụng 
heat pipe để giảm nhiệt độ hoạt động của hệ đèn LED, từ đó tăng tuổi thọ và tiết 
kiệm chi phí hoạt động. 
47 
Hình 1.25. So sánh nhiệt độ của hệ đèn LED khi có và không sử dụng heat pipe 
6) Nhóm nghiên cứu của D. H. Yoo, K. S. Hong, và H. S. Yang đã nghiên cứu sự 
gia tăng độ dẫn nhiệt của chất lỏng nanô khi các hạt nanô như TiO2, Al2O3, Fe, hay 
WO3 được pha vào chất lỏng. 
Hình 1.26. Sự tăng độ dẫn nhiệt của chất lỏng nền khi TiO2, Al2O3, Fe, hay WO3 
được pha vào chất lỏng 
48 
Như vậy việc nghiên cứu về chất lỏng nanô trong quản lý nhiệt cho vệ tinh là 
vấn đề hết sức mới mẻ, hấp dẫn, có giá trị khoa học lớn và cần thiết được thực hiện. 
Phát triển vệ tinh đang là một vấn đề rất được quan tâm hiện nay ở Việt 
Nam. Viện Công nghệ Vũ trụ, Trung tâm Vũ trụ Việt Nam và FPT là 03 đơn vị đã 
và đang nghiên cứu phát triển vệ tinh của riêng mình. Chẳng hạn ngày 21/7/2012, 
vệ tinh nanô F-1 do FPT chế tạo đã được phóng thành công, đây là vệ tinh siêu nhỏ 
đầu tiên do Việt Nam tự chế tạo được phóng lên quỹ đạo, tuy nhiên không bắt được 
tín hiệu. Ngày 4/5/2013, vệ tinh VNREDSat-1 đã được phóng thành công. Đây là vệ 
tinh nhỏ quan sát tài nguyên thiên nhiên, môi trường, thiên tai, và cũng là vệ tinh 
viễn thám đầu tiên của Việt Nam. Vệ tinh này hiện được giao cho Viện Công nghệ 
Vũ trụ điều hành và khai thác. Ngày 4/8/2013, Trung tâm Vũ trụ Việt Nam đã 
phóng vệ tinh Pico Dragon, đây là vệ tinh nhỏ đầu tiên của Việt Nam tự chế tạo 
hoạt động thành công ngoài không gian. Tiếp đó, vệ tinh MicroDragon đã được 
phóng thành công vào năm 2019 và đang hoạt động hiệu quả trên quỹ đạo. Gần đây 
nhất, vào cuối năm 2021, vệ tinh NanoDragon cũng đã được phóng lên quỹ đạo. 
Tuy nhiên hệ thống quản lý nhiệt cho vệ tinh, đặc biệt hệ thống quản lý nhiệt 
bằng chất lỏng nanô vẫn chưa được thực hiện nghiên cứu tại Việt Nam. Nếu như có 
thể sử dụng chất lỏng nanô để tăng cường khả năng quản lý nhiệt vệ tinh nhỏ, Việt 
Nam có thể chủ động hơn trong việc tích hợp các công nghệ hiện đại vào vệ tinh mà 
vẫn có thể đảm bảo nhiệt độ hoạt động của các linh kiện nằm trong dải hoạt động 
cho phép. Hơn nữa, hiện nay Trung tâm Vũ trụ Việt Nam cũng đang có một số kế 
hoạch phát triển vệ tinh lớn hơn trong tương lai bao gồm LOTUSat-1 và LOTUSat-
2. Với vệ tinh loại này, hiện cũng đã có một số nhóm nghiên cứu trên thế giới sử 
dụng tản nhiệt bằng chất lỏng chuyên dụng sử dụng hệ bơm PFL. Tuy nhiên, những 
chất lỏng tản nhiệt này cũng chưa được tối ưu bằng việc pha thêm các hạt nanô có 
độ dẫn nhiệt cao hơn nhiều. Vì vậy mà trong tương lai, khi Việt Nam hướng đến 
phát triển những vệ tinh lớn hơn, việc sử dụng chất lỏng nanô trong quản lý nhiệt 
cho vệ tinh sẽ là một hướng nghiên cứu mới mẻ đáp ứng được nhu cầu của việc 
quản lý nhiệt phức tạp trong vệ tinh. 
49 
1.4. Kết luận chương 1 
Chương này đã tập trung giới thiệu tổng quan về vật liệu ống nanô cácbon 
(CNTs) và ứng dụng của vật liệu này trong lĩnh vực quản lý nhiệt nói chung và 
quản lý nhiệt cho vệ tinh nói riêng. Cụ thể hơn, vật liệu CNTs, với các tính chất ưu 
việt của nó (độ cứng Young lớn (1054 – 1200 Gpa), độ bền kéo cao (150 Gpa), khả 
năng dẫn điện linh hoạt (có thể là chất dẫn điện hoặc bán dẫn tùy theo cấu trúc), 
khối lượng riêng nhỏ (1,0 – 1,3 g/cm3), bền về hóa học, độ dẫn nhiệt tốt (kCNT ~ 
2.000 – 3.000 W/mK), khả năng phát xạ điện tử tốt, bền vững ở nhiệt độ lên đến 
2.800oC trong chân không và môi trường khí trơ), có thể được sử dụng trong chất 
lỏng tản nhiệt dùng trong vệ tinh. Hiện nay, vệ tinh cỡ nhỏ đang ngày càng được 
tích hợp nhiều thiết bị hiện đại (LCTF, SAR) để thực hiện được các nhiệm vụ mà 
trước đây chỉ có các vệ cỡ lớn mới thực hiện được, vì vậy việc ứng dụng chất lỏng 
nanô hứa hẹn sẽ giúp ích rất nhiều cho quá trình này. Hơn nữa, ở Việt Nam hiện 
nay, chỉ có chế tạo vệ tinh cỡ nhỏ mới phù hợp với điều kiện công nghệ cũng như 
giá thành ở nước ta. Chế tạo vệ tinh cỡ nhỏ cũng đang làm xu hướng mà ngay cả 
những nước phát triển về công nghệ như Nhật Bản, hay các nước châu Âu cũng đều 
đang hướng tới, chủ yếu do sự hợp lý về giá cả, việc chế tạo không quá khó, cũng 
như sự linh hoạt của việc thiết kế nhiệm vụ cho vệ tinh. 
Từ đó, chúng tôi nhận thấy sự cần thiết của việc sử dụng chất lỏng tản nhiệt 
chứa CNTs để tăng hiệu suất tản nhiệt chủ động của chất lỏng nền và do vậy có thể 
tản nhiệt một cách hiệu quả hơn cho vệ tinh cỡ nhỏ. Luận án do vậy hướng tới việc 
nghiên cứu ứng dụng tính chất nhiệt của CNTs để nâng cao hệ số dẫn nhiệt cho hỗn 
hợp chất lỏng đa thành phần. Những vấn đề mới mà luận án đặt ra để tập trung giải 
quyết bao gồm: 
- Hướng nghiên cứu lý thuyết: tiến hành xây dựng mô hình tính toán lý 
thuyết hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng tản nhiệt đa thành phần cho vệ tinh 
chứa CNTs. Sau đó, luận án sẽ so sánh mô hình lý thuyết với một các kết 
quả thực nghiệm để kiểm chứng sự chính xác của các phương trình tính 
toán. 
- Hướng nghiên cứu thực nghiệm: chế tạo thành công chất lỏng tản nhiệt 
đa thành phần chứa CNTs với sự phân tán đồng đều, ổn định và có độ dẫn 
nhiệt tốt. Sau đó, luận án sẽ tiến hành đo đạc các thông số khác nhau của 
50 
chất lỏng nền để kiểm nghiệm sự tăng cường khả năng dẫn nhiệt khi chất 
lỏng được pha trộn thêm CNTs. Cuối cùng, luận án sẽ chế tạo mô hình vệ 
tinh đơn giản để đánh giá độ hiệu quả thực tế của chất lỏng tản nhiệt để 
thử nghiệm hiệu quả quản lý nhiệt của chất trong trong việc nâng cao 
công suất và kéo dài tuổi thọ cho linh kiện trong vệ tinh. Nhằm đánh giá 
độ hiệu quả của chất lỏng tản nhiệt chứa CNTs, luận án sẽ đặt ra 02 
trường hợp giả định và từ đó đo đạc độ cải thiện độ dẫn nhiệt của chất 
lỏng tản nhiệt. 
51 
CHƯƠNG 2. PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH TÍNH TOÁN LÝ 
THUYẾT ĐỘ DẪN NHIỆT CỦA CHẤT LỎNG TẢN NHIỆT 
ĐA THÀNH PHẦN CHỨA CNTs 
2.1. Đánh giá một số mô hình tính toán lý thuyết đã công bố 
Kể từ khi được phát hiện ra lần đầu tiên vào năm 1991, vật liệu CNTs cho thấy 
tiềm năng lớn trong các lĩnh vực khác nhau với nhiều ưu điểm vượt trội như đã trình 
bày ở chương 1. Tính chất ưu việt này của CNTs đã mở ra hướng ứng dụng nhằm 
nâng cao độ dẫn nhiệt cho các chất lỏng nanô trong các lĩnh vực khác nhau trong 
cuộc sống. Trong các chất lỏng ứng dụng cho các hoạt động truyền nhiệt thì chất 
lỏng thương mại thường có nhiều thành phần. Để có thể hiểu rõ hơn về cơ chế, bản 
chất của việc nâng cao độ dẫn nhiệt của vật liệu khi có thêm các hạt nanô thì cần có 
những nghiên cứu lý thuyết, tính toán mô phỏng được quá trình truyền nhiệt của vật 
liệu. Chương này của luận án trình bày một số kết quả đạt được trong nghiên cứu 
mô hình và tính toán lý thuyết độ dẫn nhiệt của chất lỏng đa thành phần chứa vật 
liệu CNTs. 
Các nghiên cứu gần đây về tăng cường độ dẫn nhiệt chỉ ra rằng chất lỏng nanô, 
đóng vai trò như một chất lỏng truyền nhiệt, có tiềm năng lớn để ứng dụng vào các 
bộ trao đổi nhiệt, bộ thu năng lượng mặt trời trực tiếp và làm mát các thiết bị điện tử 
công suất cao. Tính chất nhiệt của chất lỏng nền có thể được cải thiện đáng kể nhờ 
sự hiện diện của các hạt nanô, ngay cả với nồng độ thấp. Các hạt nanô được sử dụng 
để điều chế chất lỏng nanô có thể là kim loại (Cu, Au, Ag, Ni), oxit kim loại (Al2O3, 
CuO, Fe2O3, SiO2, TiO2), gốm (SiC, AlN, SiN), hoặc vật liệu nanô cácbon 
(graphene, CNTs, than chì) [77]. Trong số các vật liệu này, CNTs đã trở thành ứng 
viên nổi bật do tính dẫn nhiệt cao (trên 1.400 W/mK). Kết luận này được chứng 
minh trong nhiều nghiên cứu thực nghiệm như của Xing và cộng sự [78], Walvekar 
và cộng sự [79], Sabiha và cộng sự [80], Phuoc và cộng sự [81], Estelle và cộng sự 
[82], Nasiri và cộng sự [83], Naddaf và Heris [84], Venkatesan và cộng sự [85]. 
Ngoài ra, dung dịch nền có ảnh hưởng đáng kể đến độ dẫn nhiệt của chất lỏng nanô 
bởi đặc tính nhiệt và độ n