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Synthese von Graphen / Bornitrid-Verbundwerkstoffen für Flüssigkeiten mit ultrahoher Wärmeleitfähigkeit

Dec 02, 2019

Wichtige Punkte:

Die kantencarboxylierten Nanokomposite aus Graphen und Bornitrid (g / BN) wurden durch Trockeneis-Kugelmahlen konstruiert und synthetisiert.

1. Einführung der Ergebnisse:

Zweidimensionale (2D) Nanomaterialien wie Graphen (g) und Bornitrid (BN) wurden zur Herstellung von Nanofluiden für das Wärmemanagement verwendet. Unterschiedliche Nanofluide benötigen nicht nur eine hervorragende Füllstoffdispersion, sondern auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Zweidimensionale Nanofluide mit hoher Wärmeleitfähigkeit und stabiler Dispersion wurden jedoch nicht entwickelt. In dieser Arbeit wurden Graphen und Bornitrid (g / BN) durch grünes Trockeneis-Kugelmahlen synthetisiert. Zunächst wurden die thermischen Eigenschaften von wässrigen g / BN-Nanofluiden untersucht. Wir fanden heraus, dass die Wärmeleitfähigkeit von wässrigen g / BN-Nanofluiden bei 5 Vol .-% Beladung 1,62 W MK - 1 beträgt. Entsprechend der Änderung der Oberflächentemperatur des Verifizierungssystems, das zur Simulation des Wärmeableitungsprozesses verwendet wird, ist die Wärmeübertragungskapazität von Nanofluiden auf g / BN-Wasserbasis höher als die von reinem Wasser. Daher zeigt g / BN ein großes Potenzial bei der Kühlmittelanwendung.

2. Anleitung zum Bild:

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Figure 1. Schematisches Diagramm von g / BN: Rohgraphit und BN (a), Trockeneis (b), gestrippte g / BN-Nanoflocken (c) und wässrige g / BN-Dispersion (d) mit einer Konzentration von 5,0 Vol .-%. Die morphologische Charakterisierung von g / BN: SEM (E), TEM (f), eesl (g) und AFM (H).

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Abb. 2. FTIR- (a), UV-Vis- (b), XRD- (c) und Raman-Spektren (d) von BN-Proben. Der Mechanismus der Kantencarboxylierung von g / BN-Nanokompositen (E).

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Figure 3. Fotos von g / BN-Wassernanofluiden

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Figure 4. Wärmeleitfähigkeit von g / BN-Wasser-Nanofluiden und (a) Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit (b). Die Wärmeleitfähigkeit ändert sich mit der Temperatur von g / BN-Wassernanofluiden (c). Vergleich der Wärmeleitfähigkeit verschiedener Nanofluide mit verschiedenen Füllstoffen (d).

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Abbildung 5. (a) Schema des Tanksystems zur Beurteilung der thermischen Leistung. (b) Infrarot-Thermogramm des Flüssigkeitswechsels mit der Erwärmungszeit. (c) Änderung der Oberflächentemperatur der Graphitbeschichtung während des Prozesses.

Zusammenfassung

Die kantencarboxylierten Nanokomposite aus Graphen und Bornitrid (g / BN) wurden durch grünes Trockeneis-unterstütztes Kugelmahlen synthetisiert. FTIR- und Raman-Spektren bestätigten die erfolgreiche kantenkovalente Pfropfung der -COOH-Gruppe, die zu einer hohen Konzentration gut dispergierter Schichten von g / BN in Wasser ohne Nachbehandlung führte. Die Zeta-Potentialmessung bestätigte die Langzeitstabilität von in Wasser und polarem Lösungsmittel dispergiertem g / BN aufgrund der Existenz einer negativen Ladung. Der TEM-Test bewies ferner, dass die Dispersion von g / BN in Wasser erhöht war. G / BN-Wassernanofluide zeigen eine signifikante Zunahme der Wärmeleitfähigkeit (~ 170%) bei einem geringen Volumenanteil von 5 Vol .-%, was auf ein Potenzial für verschiedene thermische Anwendungen hinweist.