[发明专利]醇基金刚石纳米流体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有良好热稳定性的且导热系数有较大提高的醇基金刚石纳米流体的制备方法。

背景技术

传热流体在许多领域，如能源、化工、汽车、建筑、微电子、信息等，具有举足轻重的地位。传统流体介质，如水、醇、油等，其导热系数较低，而热交换系统的传热负荷和传热强度日益增大，低传热性能的换热工质已成为制约高负荷传热和特殊条件下强化传热技术发展的主要障碍，特别是在能源、化工、微电子、信息等高技术领域。因此，研制导热系数高、换热性能好的高效传热流体已成为研究的热点。

1995年，美国Argonne国家实验室的Choi首次提出纳米流体(nanofluids)的概念[U.S.Choi，in：Developments and Applications of Non-Newtonian Flows，ASME，New York，(1995)：99]。所谓纳米流体，是指把金属或非金属纳米粉体分散到水、醇、机油等传统换热介质中，制备成均匀、稳定、高导热的新型换热介质。一些醇类，特别是乙二醇、丙二醇，由于具有较高的沸点，所以广泛用作换热介质。

近年来，含碳或碳纳米管的纳米流体，由于具有优异的强化传热性能而备受关注(刘敏生、林景正，中国发明专利，一种制备碳纳米流体的方法，公开号101063032)，但含纳米金刚石的纳米流体强化传热方面的报道较少。朱斌等人的专利(朱斌、朱颉安、章丽云，中国发明专利，高导热系数的“金刚石-水”系纳米流体的制备及应用)表明“金刚石-水”系纳米流体具有很高的导热系数，该流体是将高导热系数的金刚石微粒在搅拌或超声振动条件下，添加到含有离子型、非离子型或两者按一定比例复合的表面活性剂的水溶液中，形成“金刚石水”系悬浮液，但该流体由于采用了表面活性剂为稳定剂，所以它的热稳定性较差，应用过程中易产生泡沫，制约了其在工业领域的推广应用。目前汽车发动机等高温发热部件的冷却常用醇基流体，但相关的含纳米金刚石的醇基流体却没有相关的文献或专利报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不含分散剂、无介质污染，具有高导热系数及热稳定性的醇基金刚石纳米流体的制备方法，即通过将表面功能化的纳米金刚石，在搅拌和超声振动条件下，分散在pH值为8-12的基体流体醇中，得到不含分散剂的醇基金刚石纳米流体，其目的在于克服现有技术中热稳定性差，应用过程中易产生泡沫的缺点。

醇基金刚石纳米流体的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：

a)将纳米金刚石表面功能化处理，包括在金刚石表面修饰上羟基、羧基或氰基等。

b)将基体流体醇的pH值调至8-12；

c)在搅拌和超声振动条件下，将纳米金刚石分散到基体流体醇中，其中纳米金刚石占0.1-5.0vol％，基体流体醇占95-99.9vol％。

所述的纳米金刚石的平均粒径应小于1000nm。

所述的基体流体为乙醇，乙二醇、丙二醇、异丙醇或丙三醇。

用本发明方法制备的醇基金刚石纳米流体，因其不含分散剂，应用过程无泡沫产生，可在较高温下使用，具有良好的热稳定性，有利于热管理工程设计。

具体实施方式

实施例1：将体积份额配比为0.25％的表面羟基化的100nm金刚石与体积份额配比为99.75％的pH值为8.5的乙二醇相混合，超声振动1小时左右。形成的纳米流体的导热系数比乙二醇增加9.2％。

实施例2：将体积份额配比为0.25％的表面羧基化的50nm金刚石与体积份额配比为99.75％的pH值为8.5的乙二醇相混合，超声振动3小时左右。形成的纳米流体的导热系数比乙二醇增加12.6％。

实施例3：将体积份额配比为0.5％的表面羧基化的100nm金刚石与体积份额配比为99.5％的pH值为9的乙醇相混合，超声振动1.5小时左右。形成的纳米流体的导热系数比乙醇增加8.1％。

实施例4：将体积份额配比为0.5％的表面氰基化的100nm金刚石与体积份额配比为99.5％的pH值为12的丙二醇相混合，超声振动3小时左右。形成的纳米流体的导热系数比丙二醇增加5.6％。

实施例5：将体积份额配比为0.5％的表面氰基化的100nm金刚石与体积份额配比为99.5％的pH值为9的丙二醇相混合，超声振动2小时左右。形成的纳米流体的导热系数比丙二醇增加4.8％。