本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種三維石墨烯納米流體及其制備方法，所述納米流體是由在堿性條件下經(jīng)氧化劑氧化改性的三維石墨烯和基液組成，其中，所述基液為水、乙二醇或硅油，三維石墨烯與基液的重量份比為1:10000-100:10000。其制備方法是將三維石墨烯在堿性條件下經(jīng)氧化劑氧化改性后與基液混合，超聲破碎或超聲水浴10-80min，即得。本發(fā)明專利技術(shù)以多孔結(jié)構(gòu)的三維石墨烯為填料，在少量添加的情況下能夠大幅提高基液的導(dǎo)熱性能，通過在堿性條件下氧化改性后的材料在200℃下官能團(tuán)不會(huì)分解，具有良好的分散性，不易出現(xiàn)填料的沉聚問題，最高可穩(wěn)定存在12個(gè)月以上，具有極好的穩(wěn)定性。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于納米流體
，具體設(shè)及一種W=維石墨締為填料，兼具高導(dǎo)熱 性能和高穩(wěn)定性的納米流體及其制備方法。
技術(shù)介紹
納米流體是把金屬或非金屬納米顆粒穩(wěn)定懸浮到傳統(tǒng)流體（水，乙二醇等）中 形成的一種新型換熱工質(zhì)。已有的研究表明，與傳統(tǒng)流體相比，納米流體具有更高的導(dǎo)熱系 數(shù)和優(yōu)良的換熱性能，可廣泛應(yīng)用于車輛、航空航天、電子等領(lǐng)域，滿足大功率發(fā)動(dòng)機(jī)、絕熱 發(fā)動(dòng)機(jī)、空調(diào)裝置、超級(jí)計(jì)算機(jī)等設(shè)備的高負(fù)荷傳熱及冷卻要求。 二維石墨締具有完美的二維晶體結(jié)構(gòu)，它的晶格是由六個(gè)碳原子圍成的六邊形， 厚度為一個(gè)原子層，其導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m?K，優(yōu)于碳納米管和金剛石，目前已有研究 將二維石墨締作為填料制成納米流體。然而二維石墨締對(duì)于基液性能的提高并沒有達(dá)到理 想的結(jié)果，運(yùn)可能是由于W下原因：一、石墨締的分散性和導(dǎo)熱性的矛盾問題，石墨締具有 高度的化學(xué)穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)完整，因此親水性差，W水為基液制備的納米流體通常穩(wěn)定性差， 為了提高其親水性而加入的表面活性劑，會(huì)大大降低石墨締的導(dǎo)熱性能。二、石墨締易團(tuán)聚 權(quán)皺，嚴(yán)重地影響其性能的發(fā)揮。由于石墨締具有很高的比表面積，因此石墨締片層之間 具有很高的范德華力作用，運(yùn)也就導(dǎo)致了石墨締極易團(tuán)聚W及權(quán)皺，納米流體的任意參數(shù) 的變化如溫度、濃度都會(huì)對(duì)石墨締產(chǎn)生影響，令其發(fā)生團(tuán)聚和權(quán)皺，使得流體的性能受到影 響，同時(shí)由于石墨締的團(tuán)聚而引發(fā)的沉降會(huì)使得流體在應(yīng)用過程中出現(xiàn)堵塞微通道等嚴(yán)重 的問題。 專利200710032556. 9公開了一種石墨系納米流體的制備方法，其是在制備過程 中使用表面活性劑來提高材料的分散性，而表面活性劑的存在會(huì)對(duì)納米流體的熱穩(wěn)定性產(chǎn) 生影響，一般到50度W上開始出現(xiàn)不穩(wěn)定。 專利201310548295. 1公開了一種石墨締納米流體的制備方法，其是采用硝酸之 類的強(qiáng)氧化劑對(duì)二維石墨締進(jìn)行氧化，對(duì)被氧化的原料性能傷害大，造成性能下降嚴(yán)重。 另外，理論上二維石墨締沿著面內(nèi)通道的導(dǎo)熱系數(shù)可高達(dá)5000Wm-IK-1，而沿著 縱向方向卻非常低，因此二維石墨締納米流體的熱傳導(dǎo)主要W面內(nèi)通道為主，因此限制了 其應(yīng)用范圍。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的首要目的在于提供一種兼具高導(dǎo)熱性能 和高穩(wěn)定性的=維石墨締納米流體。 本專利技術(shù)的另一目的在于提供上述=維石墨締納米流體的制備方法。 本專利技術(shù)是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 一種=維石墨締納米流體，所述納米流體是由在堿性條件下經(jīng)氧化劑氧化改性的=維 石墨締和基液組成，其中，所述基液為水、乙二醇或硅油，=維石墨締與基液的重量份比為 1:10000-100:1000 Oo 本專利技術(shù)的納米流體中，=維石墨締的填充量越多，材料的導(dǎo)熱性能越高，然而其穩(wěn) 定性會(huì)隨著填充量的增加而下降，為了綜合考慮材料的導(dǎo)熱性能和穩(wěn)定性，本專利技術(shù)優(yōu)選= 維石墨締與基液的重量份比為1:10000-10:10000。 本專利技術(shù)所述的=維（3D)石墨締通常是指具有3D結(jié)構(gòu)的二維（2D)石墨締組裝體， 是近年來石墨締化學(xué)領(lǐng)域的新型功能性材料。將2D石墨締片整合成具有3D結(jié)構(gòu)的組裝體 可W有效調(diào)控石墨締的電學(xué)、光學(xué)、機(jī)械、化學(xué)和催化特性，因此3D石墨締材料不僅具有石 墨締固有的理化性質(zhì)，其=維多孔的微/納米結(jié)構(gòu)還使其兼具比表面積大、機(jī)械強(qiáng)度高、電 子傳導(dǎo)能力優(yōu)越及傳質(zhì)快速等優(yōu)良特性。 本專利技術(shù)所述的=維石墨締的制備方法可采用公知的方法，如模板法、水熱法、溶劑 熱法等等。[001引優(yōu)選的，所述S維石墨締的比表面積> 1800m7g，導(dǎo)電率>lOOOS/m，粒徑為 500-2000nm0 優(yōu)選的，所述的氧化劑為過硫酸鐘、過硫酸錠、過硫酸鋼等過硫酸鹽，氧化劑的加 入量與S維石墨締的重量份比為1:10-1:100。 本專利技術(shù)所述的立維石墨締納米流體的制備方法，包括如下步驟： (1) 將=維石墨締在堿性條件下經(jīng)氧化劑氧化改性制備得到改性后的=維石墨締； (2) 將改性后的S維石墨締與基液混合，超聲破碎或超聲水浴lO-SOmin，得到S維石墨 締納米流體。 優(yōu)選的，步驟（2)中優(yōu)選超聲破碎lO-SOmin，W保證S維石墨締能夠較好的分散 在基液中。 優(yōu)選的，步驟（1)具體包括如下步驟： 曰、將氧化劑溶于水，攬拌10-20分鐘，加入=維石墨締，調(diào)節(jié)水溶液抑值到11-13,攬拌 20-40分鐘，得混合液； b、將混合液置于超聲水浴中超聲20-40分鐘后，再在75-90°C條件下加熱回流6-12小 時(shí)，得到分散均勻的混懸液； C、將混懸液真空抽濾除去液體，用含3-5wt%氧化劑和2-3wt%過氧化氨的混合液對(duì)抽 濾后的濾餅進(jìn)行清洗，再用去離子水洗至中性，真空干燥，即得改性后的=維石墨締粉末。 優(yōu)選的，步驟b中，所述超聲的溫度為20-40°C，溫度過高，氧化劑會(huì)分解，從而影 響氧化效果。 優(yōu)選的，步驟C中，所述真空干燥的溫度為40-60°C，時(shí)間為12-36小時(shí)。 本專利技術(shù)可通過氨氧化鐘、氨氧化鋼等氨氧化物將溶液的抑值控制在11-13,過硫 酸鹽氧化劑溶于水中可分解產(chǎn)生離子自由基S〇4，過硫酸鹽在酸性介質(zhì)中分解加速，會(huì)影響 其氧化性能，故使用堿性環(huán)境W減輕其分解，保證氧化效果。 本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果： (1)本專利技術(shù)W多孔結(jié)構(gòu)的二維石墨締為填料，在少量添加的情況下能夠大幅提局基液 的 導(dǎo)熱性能，在0. 01-0.Ol%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的填充量下可使得基液的熱導(dǎo)率提高5-40%。 (2)本專利技術(shù)采用在堿性條件下，W過硫酸鐘、過硫酸錠等過硫酸鹽為氧化劑對(duì)=維 石墨締進(jìn)行氧化處理，對(duì)被氧化的原料性能傷害小，制得的改性S維石墨締粉末親水性好， 提高了多孔=維石墨締材料與極性基液的相容性，避免了使用表面活性劑等對(duì)熱穩(wěn)定性影 響的缺陷，通過氧化改性后的材料在200°C下官能團(tuán)不會(huì)分解，保證了流體的穩(wěn)定性。 (3)本專利技術(shù)采用超聲破碎或超聲水浴法工藝獲得的納米流體具有良好的分散性， 不易出現(xiàn)填料的沉聚問題，最高可穩(wěn)定存在12個(gè)月W上，具有極好的穩(wěn)定性。【具體實(shí)施方式】下面通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本專利技術(shù)，W下實(shí)施例為本專利技術(shù)具體的實(shí)施方 式，但本專利技術(shù)的實(shí)施方式并不受下述實(shí)施例的限制。W下實(shí)施例所采用的S維石墨締采用專利201210455913. 3中的制備方法制備得 至IJ，比表面積約為2000m2/g，導(dǎo)電率>lOOOS/m，粒徑為500-2000nm。[002引 實(shí)施例1: (1)=維石墨締的氧化，具體包括W下步驟： 曰、將過硫酸鐘氧化劑溶于水，攬拌15分鐘，加入=維石墨締，用氨氧化鐘調(diào)節(jié)水溶液 抑值到12，攬拌30分鐘，得混合液； b、將混合液置于30°C超聲水浴中超聲30分鐘后，再在90°C條件下加熱回流8小時(shí)，得 到分散均勻的混懸液； C、將混懸液真空抽濾除去液體，用含5wt%過硫酸鐘氧化劑和3wt%過氧化氨的混合液 對(duì)抽濾后的濾餅進(jìn)行清洗，再用去離當(dāng)前第1頁1 2 本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種三維石墨烯納米流體，其特征在于，所述納米流體是由在堿性條件下經(jīng)氧化劑氧化改性的三維石墨烯和基液組成，其中，所述基液為水、乙二醇或硅油，三維石墨烯與基液的重量份比為1:10000?100:10000。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：林迎曦，張海燕，李運(yùn)勇，李爭(zhēng)暉，吳起白，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣東工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣東;44
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