[发明专利]GO与球形银纳米颗粒复合醇基纳米流体及其制备方法

说明书

本发明提供了GO与球形银纳米颗粒复合醇基纳米流体及其制备方法，属于纳米介质在传热换热领域的应用。本发明将GO与球形银纳米颗粒进行复合，使球形银纳米颗粒均匀的分布在片状GO表面，通过设定不同的超声剥离时间来得到不同片层尺寸的GO，同时调整GO/乙二醇纳米流体与硝酸银溶液的体积比来控制复合效果，导热系数相对于基液和单一组分的纳米流体而言有了很大的提高。当复合纳米流体中GO片层尺寸为20μm，GO/乙二醇纳米流体质量分数为0.25wt%，GO/乙二醇纳米流体与硝酸银溶液的体积比为1:3时,作为热管的工作介质，传热换热效果相对较好。

技术领域

本发明涉及GO与球形银纳米颗粒复合醇基纳米流体及其制备方法，属于复合纳米介质在传热换热领域的应用。

背景技术

现如今，社会各领域内仪器设备的发热量逐年增加，无论从经济效益还是环境收益的方面来说，实现良好的传热散热是至关重要的。例如，在汽车冷却、电器冷却、微槽道散热器等方面都涉及到传热散热系统。热管是应用较广泛的传热元件，但是由于传统的传热介质传热效率偏低，不利于快速且高效的传热散热。而近年来，对纳米流体的研究发现，纳米流体有明显由于传统传热介质的传热性能，因此，以纳米流体作为热管的工作介质开发出纳米流体热管，不仅可以进一步提高换热设备的换热效率，还可以保护能源和节约资本。石墨烯的出现，引发了各领域的研究热潮，石墨烯导热性能优异且氧化石墨烯亲水性能良好，是作为纳米添加物制备纳米流体的极佳选择。同时研究发现，在液体中添加纳米级的金属或金属氧化物粒子制备成纳米流体后，纳米流体传热散热性能会明显提高，考虑到银的导热系数在金属及金属氧化物中都相对较高，且在不同环境下有较高的稳定性。因此，将球形银纳米颗粒添加到氧化石墨烯 (GO) 纳米流体中，制备出导热性能优异，稳定性良好的复合纳米流体，提高了单一纳米流体的传热换热效率，各纳米颗粒间接触界面的相互作用，使得复合纳米流体稳定性明显提高，传导热阻相对降低，为其在传热换热领域及热管中的应用奠定了理论基础。

发明内容

本发明的目的在于GO与球形银纳米颗粒复合醇基纳米流体及其制备方法，提高单一纳米流体的传热换热效率，从而扩大单一纳米流体的应用范围。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案如下。

GO与球形银纳米颗粒复合醇基纳米流体及其制备方法，（1）GO的制备：石墨粉、NaNO₃和一定体积的浓H₂SO₄在冰水浴环境中混合，后将KMnO₄缓慢加入到混合液中，反应液在35℃下搅拌一段时间后，加入去离子水，再将反应液在85℃搅拌再加入去离子水和H₂O₂，酸洗水洗后超声、烘干得到片状的GO；（2）将（1）中制备的片状GO研磨成粉状，添加到乙二醇中，制备出不同质量分数的GO/乙二醇纳米流体；（3）将（2）中制备的GO/乙二醇纳米流体与硝酸银溶液以一定的体积比相混合，混合溶液在反应釜中反应，一段时间后，酸洗水洗后烘干得复合纳米颗粒，再将复合纳米颗粒加入到乙二醇溶液中，超声振动得复合醇基纳米流体。

本发明所述步骤（1）中KMnO₄、石墨粉和NaNO₃的质量比为6:2:1，浓H₂SO₄的体积为50-100ml。

本发明所述步骤（1）中搅拌时间为1-3h。

本发明所述步骤（1）35℃搅拌后所加的去离子水的体积为50-200ml。

本发明所述步骤（1）85℃搅拌后所加的去离子水的体积为100-500ml，H₂O₂的体积为1-10ml。

本发明所述步骤（1）中所用GO片层的横向尺寸为5~20μm。

本发明所述步骤（2）中制备的GO/乙二醇纳米流体质量分数为0.05~0.25wt.%。