新型無(wú)溶劑納米流體的制備及其應(yīng)用探索

1、摘要摘要無(wú)溶劑納米流體是一種新型有機(jī)無(wú)機(jī)雜化納米材料。其可以在常溫常壓、且沒(méi)有任何溶劑的條件下呈現(xiàn)出液體的狀態(tài)，與此同時(shí)，其中的納米粒子可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)分散。無(wú)機(jī)納米粒子，如二氧化硅，四氧化三鐵，碳納米管，石墨烯等經(jīng)常會(huì)被用作納米流體的核，硅烷偶聯(lián)劑等可以作為其頸狀層，具有柔性長(zhǎng)鏈的有機(jī)物常被用作其冠狀層。由于無(wú)溶劑納米流體的結(jié)構(gòu)具有可設(shè)計(jì)性，即通過(guò)對(duì)其冠狀層所具有的功能性基團(tuán)的選擇，可以使無(wú)溶劑納米流體實(shí)現(xiàn)不同的功能。目前對(duì)于無(wú)溶劑納米流

2、體的應(yīng)用的研究主要集中在潤(rùn)滑、熱能管理、復(fù)合材料改性和氣體吸附等方面。由于無(wú)溶劑納米流體可以實(shí)現(xiàn)納米粒子的單個(gè)分散，解決了納米粒子在應(yīng)用中面臨的最大問(wèn)題，有利于納米材料發(fā)揮納米效應(yīng)。所以，在對(duì)現(xiàn)有無(wú)溶劑納米流體做更加深入研究的同時(shí)，合成新型無(wú)溶劑納米流體并探索其在新的領(lǐng)域的應(yīng)用，對(duì)于無(wú)溶劑納米流體的發(fā)展具有重要意義。本論文主要包括兩部分內(nèi)容，內(nèi)容一為倍半硅氧烷(POSS)無(wú)溶劑納米流體的制備及其應(yīng)用研究，內(nèi)容二為基于聚苯胺包覆四氧化三鐵

3、納米粒子的無(wú)溶劑納米流體的制備及其應(yīng)用研究。首先，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，制備出了基于POSS的六種無(wú)溶劑納米流體，這六種流體具有類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，相同的核部分，但是在結(jié)合方式、分子量、粘度、NH含量和接枝密度等方面各有不同。通過(guò)對(duì)不同種流體的CO捕集性能進(jìn)行測(cè)試，2闡明了無(wú)溶劑納米流體的結(jié)構(gòu)與捕集CO性能關(guān)系規(guī)律，揭示了這些影響因素2的作用方式機(jī)理。理論上，當(dāng)流體是通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合，含有較多的NH，粘度低且粒徑小的時(shí)候，其更可能具有很好的CO捕集效果，

4、并且具有更好的可循環(huán)2性能。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于多數(shù)POSS無(wú)溶劑納米流體來(lái)說(shuō)，其對(duì)于CO的捕集主要2集中在物理吸附上，化學(xué)吸收所占整體的比例相對(duì)較少。此外，還將具有相同核部分，在結(jié)合方式、分子量、粘度、NH含量和接枝密度等方面各有不同的四種POSS無(wú)溶劑納米流體添加到環(huán)氧樹(shù)脂中，制備出納米復(fù)合材料，并對(duì)其機(jī)械性能，熱性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。研究發(fā)現(xiàn)，四種無(wú)溶劑納米流體的加入能夠顯著提高環(huán)氧樹(shù)脂的機(jī)械性能與耐高溫性能，但是由于結(jié)構(gòu)的不同，提高的

5、幅度有一定差別。并且，若流體通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合，含有較多的NH基團(tuán)，并且粘度較小，粒徑較小的時(shí)候，其改性效果更好。首次制備出了基于聚苯胺包覆四氧化三體納米粒子的無(wú)溶劑納米流體(FeOPANI納米流體)，這種流體的制備尚屬首次。研究了流體的導(dǎo)電性，發(fā)現(xiàn)34其導(dǎo)電性隨著溫度升高而明顯提高。流體的水溶液的導(dǎo)電性對(duì)外加磁場(chǎng)具有明顯IAbstractAbstractSolventfreenanofluidisakindofganicinganichy

6、bridmaterial.Thesolventfreenanofluidisliquidlikewithoutanysolventunderroomtemperature.Itsnanoparticlescanachievesinglydispersewithoutaggregations.SomenanoparticleslikeSiOFeOcarbonnanotubegraphenesheetshavebeenusedasce234

7、structureofsolventfreenanofluid.Whilekindsofsilanecouplingagentsareusedasitsconastructure.Inthemeantimemoleculewithsoftganicchainsareoftenusedasitscanopystructurematerials.Thecanopystructurewithdifferentfunctionalgroupsc

8、anoffernanofluidwithdifferentfunctions.Basedonthedesignablestructuressolventfreenanofluidshavewideapplicationpotentialslikelubricationthermalmanagementcompositemodificationgascapturesoon.Asnanoparticlesinsolventfreenanof

9、luidcanachievesingledispersionitcanrevealtheadvantageofnanoparticles.Itisimptanttomakedeeperstudiesofnanofluidsfabricatedbefeinthemeantimeitisalsoimptanttofabricatenewkindofnanofluiddevelopitsapplications.Therearetwopart

10、sinthisthesis.Liquidlikepolyhedraloligomericsilsesquioxanes(POSS)nanofluidwerefabricatedstudiedinthefirstpartliquidlikeFeOPANInanofluidwasfabricatedstudiedinthelaterpart.34InthefirstpartsixkindsofliquidlikePOSSnanofluidw

11、eredesignedsynthesizedtostudytheinfluencesoftheirstructuresoncapturingCO.The2nanofluidaredifferentinbondingtypesNHcontentflowabilitygraftingratiomolecularsize.TheCOcapturepropertyofthesenanofluidweretested.Itisfound2that

12、bondingtypescanaffecttherecyclepropertyNHcontentcanaffectthechemicalabsptionmolecularsizecanaffectthephysicaladsptionflowabilitycanaffectbothchemicalabsptionphysicaladsption.Furthermethephysicaladsptionisdeterminingfactt

13、hatcausedifferencesfromliquidlikederivativestotraditionalaminebasedsolventsCOabsbents.2FurthermefourkindsofPOSSnanofluidwereaddedintoepoxyresintofabricatenanofluidepoxynanocomposites.Thermalresistancepropertiesofthesecom

14、positesweretestedwereimprovedsharplyinfluencedbyparticlesizeflowabilitiesbondingtypesofnanofluids.Theglasstransitiontemperatureimprovedviaaddingnanofluids.InthelaterpartaceconacanopystructuredmagicsolventfreenanofluidIII