研究背景
随着社会的不断进步和科技的发展，能源行业对传热效率的要求不断提高。研究人员发现还原氧化石墨烯（rGO）具有高导电性和稳定性，进行研究发现其成为储能和传热的重要物质，并已被证明是传热应用中传统流体的可靠替代品。在一定温度和浓度下，（rGO）纳米流体的稳定性、导热性、粘度都优于传统流体，并且若加以金属银修饰，（rGO）纳米流体的热物理性能会大大提高。但目前对Ag-rGO纳米流体的整体研究较少。因此，布拉索夫特兰西瓦尼亚大学的Gabriela Huminic团队进行合成、表征和测量Ag-rGO水杂化纳米流体在不同温度和质量浓度下的性质，并对其稳定性进行分析。在研究中，使用改进的Hummer法合成了还原氧化石墨烯，同时在液体中还原合成了Ag-NPs。通过将两种物质分散在去离子水中制备不同质量浓度的0.05%、0.075%和0.1%的Ag-rGO/水混合纳米流体。为了确定其在传热应用中使用的可行性，对分散稳定性和热物理财产进行了评估。
相关研究成果以题为“Aqueous hybrid nanofluids containing silver-reduced graphene oxide for improving thermo-physical properties”发表在国际领先期刊《Diamond & Related Materials》上。
研究结论
本研究分别采用改进的Hummer法和液体还原法合成了还原氧化石墨烯（rGO）和银纳米粒子。使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和能量色散X射线光谱对合成的固体材料进行了表征。动态光散射和Zeta电位技术以用于评估纳米流体的稳定性。在20–50℃的温度区间里测量质量浓度为0.05%、0.075%和0.10%的Ag-rGO/水混合纳米流体的热导率、粘度和密度。在50℃时，质量浓度为0.1%的纳米流体热导率提高了11%，粘度增加至13%。随着Ag-rGO纳米流体的浓度达到0.4%，密度略有增加。最后，为每个属性建立了新的相关性，并将本研究中的结果与文献中的现有结果进行了比较。未来的研究将侧重于Ag-rGO水混合纳米流体的光学性质和光热转换效率，以及将该纳米流体用于直接吸收太阳能集热器以提高太阳能效率方面。
研究数据
图1. 实验验证
图2. 1 g/L Ag-rGO混合纳米流体中沉积纳米结构的较低放大率（a）和较高放大率（b）的SEM图像
图3. 从1 g/L Ag-rGO（和0.4 g/L CMCNa）纳米流体开始的干燥沉积物的EDS光谱
图4. 通过干燥稀释的初始1 g/L Ag-rGO纳米流体中的悬浮液发现的纳米结构的TEM图
图5. 在CMCNa 0.4 g/L存在下， 0.5 g/L 的rGO-Ag NPs（左）、0.75 g/L rGO-Ag NPs（中）和1 g/L 的rGO-Ag NPs（右）在水性分散体中的流体动力学直径粒度分布
图6. Zeta电位测量
图7. 热导率随以下因素的变化：a）温度；b） 质量浓度
图8.有效导热系数随温度的变化
图9.动态粘度随温度的变化：a）温度；b） 质量浓度
图10.相对动态粘度随温度的变化
图11. 密度随以下因素的变化：a）温度；b）质量浓度
原文链接
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925963523000134
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