[發明專利]一種用于制備納米流體的篩選裝置及制備納米流體的方法

有效

• 申請號: 201310107008.3
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN103212534A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 楊柳;杜塏;徐國英;李彥軍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B07B1/28
• 分類號: B07B1/28;B07B1/46
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

???本發明涉及一種納米流體的制備裝置和制備方法，具體來說，涉及一種用于制備納米流體的篩選裝置及制備納米流體的方法。

背景技術

納米流體被認為具有提高換熱系統能效的潛力。但懸浮在納米流體中的納米粉體會發生團聚和沉降，使納米流體逐漸退化為普通流體。因此納米流體的制備是納米流體在工程流體領域應用的基礎和關鍵步驟，而盡量減少納米流體中納米粉體的團聚與沉降是使用納米流體作為工質的主要任務。納米流體的制備方法分“一步法”和兩步法兩種。一步法是將納米顆粒的制備過程和納米顆粒在基液中的分散過程同時完成。兩步法將制備好的納米顆粒通過某種手段分散到基液中,?制備和分散過程分兩步進行。在實際應用過程中，由于“一步法”制備工藝復雜,?所需設備昂貴,?受到基液種類和控制環境的限制，不具備大批量生產的能力,?所以現階段主要采用兩步法制備納米流體。

納米流體中納米顆粒的團聚其中很重要的一個原因就是納米顆粒在放置過程中，已經有部分顆粒在固體形態時已經發生團聚，此時的納米粉體的團聚是指原生的納米粉體顆粒在制備、分離、處理及存放過程中相互連接，由多個顆粒形成較大的顆粒團簇的現象。粉體的團聚一般分為軟團聚和硬團聚。粉體的軟團聚機理，是由納米粉體表面分子或原子之間的范德華力和靜電引力導致的。對于硬團聚，不同化學組成、不同制備方法有不同的團聚機理。其中毛細管吸附理論、氫鍵理論、晶橋理論、化學鍵作用理論和表面原子擴散鍵合機理都從不同方面闡述了硬團聚的形成過程。納米粉體的硬團聚一旦形成，就難以消除。所以，對納米粉體的硬團聚只能在粉體的制備過程中加以限制。而納米流體團聚另外一個誘因是納米顆粒添加進液體中形成，納米顆粒具有極高的比表面積和表面活性，在溶液中由于顆粒間很強的作用力，包括范德華力，甚至氫鍵的作用等發生團聚。團聚體很難再次分散開來，而這部分納米顆粒團聚體的存在不僅會削弱納米流體的優異特性，比如微對流、高傳熱傳質性能、低粘度（相對于微米顆粒懸浮液）等，而且在納米流體的使用過程中，這部分團聚體可能成為團聚吸附核心使更多的納米顆粒吸附在上面，從而導致納米流體的分散性進一步的降低。這些團聚體是很難通過物理或化學方法打開，特別是這類靠氫鍵作用的納米團聚體。這部分團聚體可能成為團聚吸附核心使更多的納米顆粒吸附在上面，從而導致納米流體的分散性進一步的降低。這些團聚體是很難通過物理或化學方法打開，特別是這類靠氫鍵作用的納米團聚體。對于兩步法制備納米流體過程中，目前大多采用直接添加，再采用而外的分散手段，包括分散劑、超聲水浴等，但是這些方法也很難將團聚的納米顆粒團部分散開來。所以在制備納米流體的過程中除掉其中分散性較差的部分，保留分散性較好的部分，而又能獲得需要質量分數的納米流體是本領域技術人員面臨的技術問題。

在納米流體制備方面，目前已有很多方法應用于強化納米顆粒在液體中分散，包括攪拌、剪切、球磨等物理方法，也有表面修飾、改變pH值等化學方法，然而溶液中還是有一部分納米顆粒處于團聚狀態，并沒有被這些方法分散開來，主要原因是納米顆粒在放置過程中，已經有部分顆粒在固體形態時已經發生團聚，納米顆粒本身有好壞之分，是優等顆粒與劣等顆粒的混合物，又由于制備過程中由于顆粒間很強的作用力，包括范德華力，甚至氫鍵的作用等發生團聚。團聚體很難再次分散開來，而這部分納米顆粒團聚體的存在不僅會削弱納米流體的優異特性，比如微對流、高傳熱傳質性能、低粘度（相對于微米顆粒懸浮液）等，而且在納米流體的使用過程中，這部分團聚體可能成為團聚吸附核心使更多的納米顆粒吸附在上面，從而導致納米流體的分散性進一步的降低。這些團聚體是很難通過物理或化學方法打開，特別是這類靠氫鍵作用的納米團聚體。對于兩步法制備納米流體過程中，目前大多采用直接添加，再采用而外的分散手段，包括分散劑、超聲水浴等，但是這些方法也很難將團聚的納米顆粒團部分散開來。所以在制備納米流體的過程中除掉其中分散性較差的部分，保留分散性較好的部分，而又能獲得需要質量分數的納米流體是本領域技術人員面臨的技術問題。

發明內容

技術問題：本發明所要解決的技術問題是：提供一種用于制備納米流體的篩選裝置，該篩選裝置可以利用篩子原理，去除納米顆粒中包含的分散性較差的納米團聚體部分；同時，還提供利用該篩選裝置制備納米流體的方法，該方法可以保證獲得所需的納米顆粒質量分數，并且能去除分散性較差的納米團聚體，保留穩定分散的納米流體，提高納米流體的分散性。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：