近日，江蘇省高效儲能技術(shù)與裝備工程實驗室發(fā)表了納米流體方面的最新研究成果，論文以“Novel Silica Filled Deep Eutectic Solvent based Nanofluids for Energy Transportation”為題，發(fā)表在ACS Sustainable Chemistry and Engineering（IF=6.97，中科院一區(qū)，JCR一區(qū)），論文作者為：劉昌會，房慧，劉新健，徐犇，饒中浩*。

上述工作得到了國家自然科學(xué)基金（NO.51776218, 51906252）中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項資金（NO. 2019XKQYMS69）的支持。

論文鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.9b06179

研究背景

納米流體相比單相工質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)顯著增強(qiáng)而受到研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。然而，傳統(tǒng)的納米流體基液，如，水、醇及油類受限于較窄的液程范圍、易揮發(fā)性及易燃性無法滿足復(fù)雜溫況或特殊設(shè)備需求。低共熔溶劑具有與離子液體相似的熱物性，如，不易揮發(fā)、寬液程等，且相對離子液體具有更為廉價、綠色的特點。低共熔溶劑通常是由兩到三個組分通過分子間的氫鍵締合作用形成的具有比其中任一組分更低熔點的混合物。納米流體的穩(wěn)定性是評價其性能的重要指標(biāo)，傳統(tǒng)提高納米流體穩(wěn)定性主要依賴于分散劑。在低溫共熔劑體系中，分散劑的存在勢必會對共熔劑的組分及性能產(chǎn)生一定的影響。因此開發(fā)不依賴分散劑的穩(wěn)定的低溫共熔劑納米流體具有挑戰(zhàn)性和重要實際意義。

主要思路

首先，作者通過溶膠-凝膠法制備了表面具有巰基修飾的納米二氧化硅粒子，在氯化鋅為催化劑，乙腈為溶劑的條件下，將其與取代二氫吡喃反應(yīng)得到表面為1,3-二羰基化合物取代的烷基側(cè)鏈修飾的取代二氧化硅納米粒子。受益于烷基側(cè)鏈的存在，納米粒子的表面能會大大減少，因此納米粒子的團(tuán)聚現(xiàn)象會減少。同時，1,3-二羰基官能團(tuán)可與金屬納米粒子配位，作者通過化學(xué)沉積和還原的策略，將納米銅粒子均勻地包覆于納米二氧化硅的表面，從而大大提高所得納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)。實驗結(jié)果表明，所得的納米流體的最大導(dǎo)熱系數(shù)可以增加13.6%，對流換熱系數(shù)可以增加24.9%。