Синтез наножидкостей.
Основу наножидкости составляют базовая жидкость и наночастицы какого-либо высокотеплопроводного материала. В качестве базовой жидкости чаще всего используют воду, этиленгликоль, машинное масло. Материалом для наночастиц служат металлы, окислы металлов, углерод (чаще всего в виде одно-, двух- или многостеночных трубок с различным отношением длины трубки к ее диаметру).
Теплопроводность углеродных нанотрубок в настоящее время активно изучается, однако проблема все еще остается открытой. Причина этого частично связана со сложностью измерений, частично с неопределенностью объекта, например, параметрами трубки. Кроме того, известно о высокой чувствительности транспортных характеристик углеродных нанотрубок к условиям их синтеза. Значение k = 3000 Вт/м⋅K получено для многостеночной нанотрубки диаметром 14 нм и длиной несколько микрон.
Получаемые наножидкости должны удовлетворять набору требований: они должны быть равномерными, устойчивыми к агломерации и выпадению в осадок в течение длительного времени, в них должны отсутствовать химические реакции и т. д., при этом главной проблемой является агломерация. Следует отметить, что склонность к агломерации отражает одно из важнейших свойств наночастиц - их большую поверхностную активность. Большая поверхностная активность наночастиц с одной стороны приводит к тому, что мелкие частицы не тонут (не выпадают в осадок), а с другой - склонны к образованию агломератов. Описанная особенность наночастиц существенно влияет на технологии получения наножидкостей и поддержания их в рабочем состоянии. Существующие методы изготовления наножидкостей подразделяют на одноступенчатые и двухступенчатые.
При одноступенчатых методах наножидкость получают в течение одного технологического цикла. Положительную специфику одношаговых технологий выражает то, что наночастицы получаются, как правило, очень мелкие (2−20 нм), агломерация наночастиц минимизируется, а получаемые наножидкости характеризуются как стабильные.
Одноступенчатый метод состоит в следующем: металл (материал наночастиц) испаряется электронным пучком в вакуумной камере и здесь же оседает на покрытый маслом (базовая жидкость) вращающийся диск.
Существуют разновидности данного метода, отличающиеся от него способоми спарения электрода и технологией осаждения частиц в базовую жидкость.
Заметную нишу среди одноступенчатых занимают химические методы. Например медная наножидкость получена в результате реакции восстанов-
ления CuSO4⋅5H2O с NaH2PO2⋅H2O в этиленгликоле под воздействием микроволнового излучения. Результаты показали, что добавление NaH2PO2⋅H2O и наложение
микроволнового поля являются двумя существенными факторами, которые влияют на скорость реакции и свойства получаемой медной наножидкости.
При двухступенчатых методах наночастицы сначала производятся, а затем вносятся в жидкость. По сравнению с одноступенчатыми методами, хорошо работающими для частиц из металлов, двухступенчатая техника предпочтительна для частиц из окислов из-за их меньшей склонности к агломерации.