Atomi rétegleválasztással felületmódosított szén nanoszerkezet alapú nanofolyadékok előállítása és vizsgálata
A modern társadalom által használt számos eszköz számára elengedhetetlen a megfelelő hűtés biztosítása, illetve számos esetben a hőenergia hatékony szállítása. 1995 óta találkozhatunk az irodalomban a nanofolyadékokkal, melyeket nagy általánosságban nanoméretű (100 nm-nél kisebb) részecskék valamilyen bázisfolyadékban történő eloszlatásával állítunk elő. A nanofolyadékok alkalmazásával többek között a különböző munkafolyadékok hővezetőképességének, hőkapacitásának, reológiai- és mágneses tulajdonságainak a javítása érhető el.
Munkám során először szén nanogömb és szén nanopor részecskék és ezen anyagokon alapuló nanofolyadékok vizsgálatával foglalkoztam, amely témában cikk is született a kutatócsoportban.[1] A kutatómunkát a vizsgált részecskék felületmódosított változataival folytattam. A részecskék felületére atomi rétegleválasztással (ALD) 10 nm titán-dioxid réteget választottunk le, majd ezen részecskék vizsgálatát végeztem.
A nanorészecskéket Fourier transzformációs infravörös spektrométerrel (FTIR), pásztázó elektronmikroszkóppal és energia diszperzív röntgen mikroanalízissel (SEM-EDX), por röntgen diffrakcióval (XRD) és termogravimetriával (TG) vizsgáltam. A nanofolyadékokat zeta potenciál méréssel, rotációs viszkoziméterrel, turbidimetriával és hővezetőképesség méréssel tanulmányoztam.
Stabil nanofolyadékot állítottam elő 0,5, 1,0 és 1,5 tf%-os koncentrációkban a felületmódosított széngömb esetében 1:5 etanol : ioncserélt víz összetételű bázisfolyadékot, valamint a felületmódosított szén-nanopor esetében 1:1 etilénglikol : ioncserélt víz bázisfolyadékot használva. A nanofolyadékok a mérések időtartamára megfelelően stabilnak bizonyultak felületaktív anyagok használatát mellőzve, azt figyelembe véve, hogy a felületi réteg jelentős sűrűségnövekedést idézett elő.
A nanofolyadékok hővezetőképessége nőtt a bázisfolyadékokhoz képest. A viszkozitás kis mértékű növekedését tapasztaltuk, viszont az ALD szén nanopor esetében elkerültem a korábban alkalmazott viszkózus Tween 80 alkalmazását, mint felületaktív anyagot. Ezen felül a szén nanopor nanofolyadékok kis koncentrációval is teljesen feketék, ami direkt abszorpciós napkollektorokban történő alkalmazásnak előnyös lehet.
[1] T. Le Ba et al., “Comparative study of carbon nanosphere and carbon nanopowder on viscosity and thermal conductivity of nanofluids,” Nanomaterials, vol. 11, no. 3, pp. 1–19, 2021.
szerző
-
Bohus Marcell
Vegyészmérnöki mesterképzési szak, nappali MSc
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Dr. Szilágyi Imre Miklós
egyetemi docens, Szervetlen és Analitikai Kémia Tanszék
