饶中浩教授课题组在ACS Sustainable Chemistry and Engineering发表纳米流体的最新成果

近日，江苏省高效储能技术与装备工程实验室发表了纳米流体方面的最新研究成果，论文以“Novel Silica Filled Deep Eutectic Solvent based Nanofluids for Energy Transportation”为题，发表在ACS Sustainable Chemistry and Engineering（IF=6.97，中科院一区，JCR一区），论文作者为：刘昌会，房慧，刘新健，徐犇，饶中浩*。

上述工作得到了国家自然科学基金（NO.51776218, 51906252）中央高校基本科研业务费专项资金（NO. 2019XKQYMS69）的支持。

论文链接：

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

研究背景

纳米流体相比单相工质导热系数显著增强而受到研究学者的广泛关注。然而，传统的纳米流体基液，如，水、醇及油类受限于较窄的液程范围、易挥发性及易燃性无法满足复杂温况或特殊设备需求。低共熔溶剂具有与离子液体相似的热物性，如，不易挥发、宽液程等，且相对离子液体具有更为廉价、绿色的特点。低共熔溶剂通常是由两到三个组分通过分子间的氢键缔合作用形成的具有比其中任一组分更低熔点的混合物。纳米流体的稳定性是评价其性能的重要指标，传统提高纳米流体稳定性主要依赖于分散剂。在低温共熔剂体系中，分散剂的存在势必会对共熔剂的组分及性能产生一定的影响。因此开发不依赖分散剂的稳定的低温共熔剂纳米流体具有挑战性和重要实际意义。

主要思路

首先，作者通过溶胶-凝胶法制备了表面具有巯基修饰的纳米二氧化硅粒子，在氯化锌为催化剂，乙腈为溶剂的条件下，将其与取代二氢吡喃反应得到表面为1,3-二羰基化合物取代的烷基侧链修饰的取代二氧化硅纳米粒子。受益于烷基侧链的存在，纳米粒子的表面能会大大减少，因此纳米粒子的团聚现象会减少。同时，1,3-二羰基官能团可与金属纳米粒子配位，作者通过化学沉积和还原的策略，将纳米铜粒子均匀地包覆于纳米二氧化硅的表面，从而大大提高所得纳米流体的导热系数。实验结果表明，所得的纳米流体的最大导热系数可以增加13.6%，对流换热系数可以增加24.9%。