本發(fā)明涉及一種納米流體材料，具體涉及一種二氧化硅@銀殼核結(jié)構(gòu)納米流體及制備方法。
背景技術(shù)：
隨著納米材料和納米技術(shù)的迅速發(fā)展，新型納米蓄冷材料引起人們的廣泛關(guān)注。1995年，choi提出了一個(gè)嶄新的概念--納米流體：即以一定的方式和比例在液體中添加納米級(jí)金屬或金屬氧化物粒子，形成一類新的傳熱冷卻工質(zhì)。與傳統(tǒng)的固-液混合物相比，納米流體表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性和流變特性，流體的導(dǎo)熱性能得到大幅度提高。因此，將納米流體應(yīng)用在電子冷卻、相變蓄冷、空調(diào)等領(lǐng)域，且成為理想的散熱劑或制冷劑具有十分廣闊的前景。
許多糖醇類物質(zhì)，如丁四醇、甘露醇和木糖醇等熔融溫度在90-130℃之間，適合將儲(chǔ)存的能量用作工業(yè)熱源等，且其相變焓極高，結(jié)晶性好，在相對(duì)濕度90%以上的環(huán)境中也不吸濕，并且價(jià)格低廉在自然界中廣泛存在，但糖醇類物質(zhì)導(dǎo)熱系數(shù)較低，存在較大的過冷度，即儲(chǔ)存能量以后，需要溫度降低到低于結(jié)晶溫度下結(jié)晶釋放能量，大大影響了相變蓄熱過程的高效性和穩(wěn)定性。
徐卓文、張海燕等人在其《核殼結(jié)構(gòu)碳包鐵納米流體的導(dǎo)熱特性及應(yīng)用研究》一文中，釆用真空石墨電弧法制備了粒徑均勻的碳包鐵納米粒子，以生理鹽水為基液，添加不同類型的表面活性劑，經(jīng)過超聲分散，最后調(diào)節(jié)流體的ph值后形成碳包鐵納米流體。但是該納米流體中碳包鐵納米粒子與基液相容性差，影響納米流體分散穩(wěn)定性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種二氧化硅@銀殼核結(jié)構(gòu)納米流體及其制備方法。
一種二氧化硅@銀殼核結(jié)構(gòu)納米流體，其制備首先利用n,n-二甲基十六胺和十六烷基三甲基氯化銨作為共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，葵烷為擴(kuò)孔劑，經(jīng)煅燒處理后得到樹枝狀多孔sio2納米粒子，然后經(jīng)過氨基化處理后使用4-壬苯基-3-硫代丙基醚鉀鹽將長(zhǎng)鏈的有機(jī)鏈段接枝到納米sio2表面，之后通過共沉淀法將ag納米粒子沉積在sio2納米粒子表面，然后添加到液體介質(zhì)中，再加入表面活性劑制成均勻分散的懸浮液，即得。
具體步驟如下：
（1）正硅酸乙酯預(yù)聚合：
取10-20重量份正硅酸乙酯溶于無水乙醇中，加入100-160份去離子水稀釋后，逐滴加入1-3份濃鹽酸，在冷凝回流和磁力攪拌下，于80-90℃水浴中反應(yīng)3-4小時(shí)，將所得透明均一溶液取出待用，命名為pteos；
（2）將60-110份去離子水、4-7份十六烷基三甲基氯化銨、0.2-1份n,n-二甲基十六胺、8-19份三乙醇胺、以及0.8-2份1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽依次加入反應(yīng)容器中，70-90℃恒溫?cái)嚢柚寥芤撼吻宓帽砻婊钚詣┤芤海趧×覕嚢柘驴焖偌尤肷鲜鰌teos溶液，加入0.5-2份葵烷混合均勻，在70-90℃恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)2-3小時(shí)，冷卻到室溫后將產(chǎn)物離心、洗滌，在50-70℃烘箱中烘干1-3天，再于馬弗爐中煅燒，得樹枝狀多孔sio2納米粒子；
（3）有機(jī)長(zhǎng)鏈接枝改性納米二氧化硅的制備：
取上述多孔sio2納米粒子分散在130-180份去離子水中，劇烈攪拌使二氧化硅均勻分散在水溶液中，呈乳白溶液狀，然后依次加入16-34份γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、8-19份正丁胺，在50-70℃下反應(yīng)2-3天，之后向反應(yīng)液中加入7-21份4-壬苯基-3-硫代丙基醚鉀鹽，在60-80℃下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)20-26小時(shí)，將反應(yīng)完畢后的液體烘干，放入真空烘箱中完全除去溶劑，即得有機(jī)長(zhǎng)鏈接枝改性納米二氧化硅；
（4）sio2@ag納米粒子：
將14-31份硝酸銀超聲溶解在無水乙醇中，加入步驟（3）改性納米二氧化硅混合，混合液于48-52℃水浴中機(jī)械攪拌45-60分鐘后，逐滴加入4-18份正丁胺的乙醇溶液，保持水浴的溫度不變，將上述的混合液繼續(xù)機(jī)械攪拌3-4小時(shí)，抽濾分離，使用無水乙醇洗滌后，于60℃真空干燥3-5小時(shí)；
（5）先將表面活性劑2-8份聚乙稀吡咯烷酮加入到60-90份生理鹽水中，設(shè)置超聲振蕩儀恒定功率為90w，充分分散至均勻，再加入上述sio2@ag納米粒子，用超聲粉碎儀振蕩3-7小時(shí)，即得。
其中，步驟（2）中煅燒工藝為以2℃/min的升溫速率加熱至650℃，在650℃保持6小時(shí)。
其中，步驟（4）中正丁胺的乙醇溶液的濃度為0.02g/ml。
其中，步驟（5）中超聲波粉碎機(jī)功率為2000w，頻率為20khz。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）本發(fā)明先在sio2納米粒子表面接枝帶有環(huán)氧基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑，然后與叔胺反應(yīng)生成帶鹵鹽的氨基化改性sio2納米粒子，再用4-壬苯基-3-硫代丙基醚鉀鹽與鹵素離子交換反應(yīng)，將長(zhǎng)鏈的有機(jī)鏈段接枝到納米sio2表面，使其表面攜帶有大量羥基官能團(tuán)，具有水溶性以及有機(jī)溶劑溶解性兩種特性，在溶液中可充當(dāng)穩(wěn)定性作用，防止復(fù)合磁性顆粒發(fā)生團(tuán)聚，提高納米流體的分散穩(wěn)定性。
（2）本發(fā)明中在納米sio2表面負(fù)載ag納米粒子，得到sio2@ag納米粒子，可防止ag納米粒子的團(tuán)聚，提高ag納米粒子的穩(wěn)定性，因ag粒子的熱導(dǎo)率（429w/m·k）較高，可大大提高納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)。
（3）本發(fā)明制備的多孔sio2納米粒子具有三維開放性的樹枝狀骨架結(jié)構(gòu)，具有更高的孔滲透性、更大的孔體積以及更大的比表面積，可降低納米流體的流動(dòng)阻力，提高傳熱性能。
具體實(shí)施方式
一種二氧化硅@銀殼核結(jié)構(gòu)納米流體，其制備首先利用n,n-二甲基十六胺和十六烷基三甲基氯化銨作為共結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，葵烷為擴(kuò)孔劑，經(jīng)煅燒處理后得到樹枝狀多孔sio2納米粒子，然后經(jīng)過氨基化處理后使用4-壬苯基-3-硫代丙基醚鉀鹽將長(zhǎng)鏈的有機(jī)鏈段接枝到納米sio2表面，之后通過共沉淀法將ag納米粒子沉積在sio2納米粒子表面，然后添加到液體介質(zhì)中，再加入表面活性劑制成均勻分散的懸浮液，即得。
具體步驟如下：
（1）正硅酸乙酯預(yù)聚合：
取16重量份正硅酸乙酯溶于無水乙醇中，加入120份去離子水稀釋后，逐滴加入1-3份濃鹽酸，在冷凝回流和磁力攪拌下，于85℃水浴中反應(yīng)3小時(shí)，將所得透明均一溶液取出待用，命名為pteos；
（2）將70份去離子水、4份十六烷基三甲基氯化銨、1份n,n-二甲基十六胺、12份三乙醇胺、以及1.5份1-丁基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸鹽依次加入反應(yīng)容器中，80℃恒溫?cái)嚢柚寥芤撼吻宓帽砻婊钚詣┤芤?，在劇烈攪拌下快速加入上述pteos溶液，加入1份葵烷混合均勻，在80℃恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)2小時(shí)，冷卻到室溫后將產(chǎn)物離心、洗滌，在60℃烘箱中烘干2天，再于馬弗爐中煅燒，得樹枝狀多孔sio2納米粒子；
（3）有機(jī)長(zhǎng)鏈接枝改性納米二氧化硅的制備：
取上述多孔sio2納米粒子分散在150份去離子水中，劇烈攪拌使二氧化硅均勻分散在水溶液中，呈乳白溶液狀，然后依次加入21份γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、11份正丁胺，在60℃下反應(yīng)2天，之后向反應(yīng)液中加入14份4-壬苯基-3-硫代丙基醚鉀鹽，在70℃下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)24小時(shí)，將反應(yīng)完畢后的液體烘干，放入真空烘箱中完全除去溶劑，即得有機(jī)長(zhǎng)鏈接枝改性納米二氧化硅；
（4）sio2@ag納米粒子：
將23份硝酸銀超聲溶解在無水乙醇中，加入步驟（3）改性納米二氧化硅混合，混合液于50℃水浴中機(jī)械攪拌50分鐘后，逐滴加入12份正丁胺的乙醇溶液，保持水浴的溫度不變，將上述的混合液繼續(xù)機(jī)械攪拌3小時(shí)，抽濾分離，使用無水乙醇洗滌后，于60℃真空干燥4小時(shí)；
（5）先將表面活性劑5份聚乙稀吡咯烷酮加入到70份生理鹽水中，設(shè)置超聲振蕩儀恒定功率為90w，充分分散至均勻，再加入上述sio2@ag納米粒子，用超聲粉碎儀振蕩6小時(shí)，即得。
其中，步驟（2）中煅燒工藝為以2℃/min的升溫速率加熱至650℃，在650℃保持6小時(shí)。
其中，步驟（4）中正丁胺的乙醇溶液的濃度為0.02g/ml。
其中，步驟（5）中超聲波粉碎機(jī)功率為2000w，頻率為20khz。