[发明专利]一种全氟三乙胺基高导热润滑纳米流体的制备方法

摘要

一种基于全氟三乙胺基高导热润滑纳米流体制备方法，属于航天器用流体回路系统复合液体工质制备领域。通过制备氟化石墨烯‑全氟三乙胺基纳米流体实现流体回路系统的高效换热与有效润滑，本发明通过水热法，以氢氟酸为氟化试剂对氧化石墨烯进行氟化，成功制备了多层氟化石墨烯，实验设备较为简易，制备过程易于操作。且石墨烯表面的含氟比例可以可控调整。经过氟化处理的石墨烯在全氟三乙胺工质当中具有良好的分散性，且由于无需使用分散剂，可以减少传热界面热阻，显著提供纳米流体的热导率。氟原子插入到石墨烯片层之间，扩大层间距，降低了层与层之间的作用力，同时氟原子之间强烈的斥力作用更有利于片层之间滑动，可显著提高纳米流体的减磨润滑性能。

主权项

1.一种全氟三乙胺基高导热润滑纳米流体的制备方法，其特征在于采用纳米尺度石墨烯填料，不采用任何添加剂，仅通过表面修饰即可实现在基液全氟三乙胺的均匀分散，并实现全氟三乙胺热导率的提高和在典型摩擦副下摩擦系数的降低，包括以下步骤：步骤1：石墨烯的氧化，获得具有反应活性的氧终端：1.1使用改进Hummers法制备氧化石墨烯，氧化石墨烯的层数为1‑5层，片径10nm‑1μm；1.2经低温、中温与高温反应后，获得表面为氧终端的石墨烯；步骤2：石墨烯的表面氟化：2.1氧化石墨烯与超纯水均匀分散，为实现氧化石墨烯表面实现均匀氟化，首先需要将氧化石墨烯均匀分散至超纯水中；通过超声振荡打破原本是团簇状的石墨烯团，依靠石墨烯表面极性氧化基团实现在超纯水中的均匀分散；2.2石墨烯表面氟化修饰，为使氧化石墨烯表面建立氟终端，通过水热的高温高压环境促使氧终端与氢氟酸溶液反应，实现氧终端向氟终端的可控转变；2.3氟化石墨烯的清洗与分离：经水热反应后的石墨烯表面将残留有氢氟酸溶液，还会有尺寸不均一的其他副产物，需要将反应液过滤、洗涤，并进一步调整水溶液pH值至中性，将所得固体产物烘干，即得到氟化石墨烯样品；步骤3：基于氟化石墨烯全氟三乙胺纳米流体的制备：干燥后的氟化石墨烯需进一步分散于全氟三乙胺溶液中，形成均匀分散的纳米流体；一方面需要给予氟化石墨烯与全氟三乙胺足够的能量，打破氟化与氧化石墨烯间由于物理与化学间吸附带来的团聚，使其均匀分散到全氟三乙胺中，另一方面需要避免由于过高的能量使得分散开的氟化石墨烯重新团聚；需要严格控制超声震荡的能量与水温；步骤4：稳定性评价：最为直接与直观的方法评价石墨烯‑全氟三乙胺纳米流体的稳定性方法是通过观察静置无沉降时间来判断分散液的稳定性，静置2周后不发生明显分层现象，则说明氟化石墨烯‑全氟三乙胺纳米流体稳定性良好。