[發明專利]一種MXene/石墨烯復合導熱流體及制備方法與應用

有效

• 申請號: 201911292434.2
• 申請日: 2019-12-16
• 公開（公告）號: CN111073611B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 蔣林華;靳衛準;陳磊;袁浩寰;張曉婕;林正祥;崔曉輝
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C09K5/10
• 分類號: C09K5/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種MXene/石墨烯復合導熱流體及制備方法與應用，該導熱流體由0.01％～1％的MXene/石墨烯、0.01％～1％的分散劑、98％～99.8％的水組成，其中MXene/石墨烯材料中MXene與石墨烯的質量比為0.1:1～1:1。該導熱流體的制備方法包括以下步驟：(1)將MXene、石墨烯、分散劑加入水中攪拌均勻；(2)將混合均勻的原料進行超聲分散，得到MXene/石墨烯導熱流體。該導熱流體作為大體積混凝土溫控防裂的導熱介質。該導熱流體導熱系數高達0.754W/m·K，導熱系數相較于水增長了25.9％。

技術領域

本發明涉及一種導熱流體及制備方法與應用，更具體地，涉及一種MXene/ 石墨烯復合導熱流體及制備方法與應用。

背景技術

大體積混凝土在施工期由于水泥水化作用而產生較多的熱量，使得混凝土內部溫度急劇升高，由于混凝土的導熱系數較低，因此使得混凝土結構內外溫差較大，又由于混凝土內部與外部結構的約束條件限制，溫差將導致混凝土內部產生拉應力，當拉應力超過混凝土的抗拉強度時，將使混凝土結構產生較多的溫度裂縫，從而對混凝土結構的承載力、防水以及使用壽命等產生重大影響，因此大體積混凝土在施工過程中需要采用溫控防裂措施。目前大體積混凝土溫控防裂措施主要是通過降低絕熱溫升，減小溫差，從而控制溫度裂縫的產生，主要的措施為在混凝土中布置冷卻水管，傳統混凝土冷卻水管中使用的傳熱介質為水，但是水的導熱系數較低，使得水作為冷卻液時傳熱效率較低，影響了溫控防裂效率。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種導熱性能好的MXene/石墨烯復合導熱流體；本發明的另一目的是提供該導熱流體的制備方法；本發明的另一目的是提供該導熱流體在大體積混凝土溫控防裂中作為導熱介質的應用。

技術方案：本發明所述一種MXene/石墨烯復合導熱流體，由0.01％～1％的MXene/石墨烯、0.01％～1％的分散劑、98％～99.8％的水組成，其中MXene/石墨烯材料中MXene與石墨烯的質量比為0.1:1～1:1。

其中，MXene/石墨烯復合導熱流體由0.5％～1％的MXene/石墨烯、0.5％～1％的分散劑、98％～99％的水組成，其中MXene/石墨烯材料中MXene與石墨烯的質量比為0.5:1～1:1。

其中，MXene材料為Ti₃C₂Tx、Ti₂CTx、V₂CTx、Nb₂CTx中的一種，Tx為 -OH官能團、-F官能團中的至少一種；分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨中的至少一種。

本發明所述的MXene/石墨烯復合導熱流體的制備方法，包括以下步驟：

(1)將MXene、石墨烯、分散劑加入水中攪拌均勻；

(2)將混合均勻的原料進行超聲分散，得到MXene/石墨烯導熱流體。

其中，步驟1中將MXene、石墨烯、分散劑和水利用磁力攪拌機以400～600rpm的速率攪拌30～60min，水為去離子水；步驟2中超聲分散時間為 30min～60min。

本發明所述的MXene/石墨烯復合導熱流體在混凝土凝固過程中作為導熱介質的應用。

工作原理：MXene表面上的終止基團(-F、＝O和-OH)提供親水性，因此 MXene能夠較容易地分散在水中。MXene與石墨烯具有類似的結構，當MXene 與石墨烯混合時，MXene顆粒可以進入到石墨烯片層之間，克服石墨烯片層之間的團聚效應，因此MXene材料能夠使得超級導熱材料石墨烯比較容易地分散到水中，能夠極大地提高水的導熱系數。分散劑的使用可以使得MXene/石墨烯更好地均勻分散在水中，并可以長期穩定的存在。