新型無溶劑納米流體的制備及其應(yīng)用探索

1、摘要摘要無溶劑納米流體是一種新型有機無機雜化納米材料。其可以在常溫常壓、且沒有任何溶劑的條件下呈現(xiàn)出液體的狀態(tài)，與此同時，其中的納米粒子可以實現(xiàn)單個分散。無機納米粒子，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，具有柔性長鏈的有機物常被用作其冠狀層。由于無溶劑納米流體的結(jié)構(gòu)具有可設(shè)計性，即通過對其冠狀層所具有的功能性基團的選擇，可以使無溶劑納米流體實現(xiàn)不同的功能。目前對于無溶劑納米流

2、體的應(yīng)用的研究主要集中在潤滑、熱能管理、復合材料改性和氣體吸附等方面。由于無溶劑納米流體可以實現(xiàn)納米粒子的單個分散，解決了納米粒子在應(yīng)用中面臨的最大問題，有利于納米材料發(fā)揮納米效應(yīng)。所以，在對現(xiàn)有無溶劑納米流體做更加深入研究的同時，合成新型無溶劑納米流體并探索其在新的領(lǐng)域的應(yīng)用，對于無溶劑納米流體的發(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、納米粒子的無溶劑納米流體的制備及其應(yīng)用研究。首先，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計，制備出了基于POSS的六種無溶劑納米流體，這六種流體具有類似的結(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。通過對不同種流體的CO捕集性能進行測試，2闡明了無溶劑納米流體的結(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的作用方式機理。理論上，當流體是通過共價鍵結(jié)合，含有較多的NH，粘度低且粒徑小的時候，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)，對于多數(shù)POSS無溶劑納米流體來說，其對于CO的捕集主要2集中在物理吸附上，化學吸收所占整體的比例相對較少。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無溶劑納米流體添加到環(huán)氧樹脂中，制備出納米復合材料，并對其機械性能，熱性能進行了系統(tǒng)的研究。研究發(fā)現(xiàn)，四種無溶劑納米流體的加入能夠顯著提高環(huán)氧樹脂的機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，若流體通過共價鍵結(jié)合，含有較多的NH基團，并且粘度較小，粒徑較小的時候，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。研究了流體的導電性，發(fā)現(xiàn)34其導電性隨著溫度升高而明顯提高。流體的水溶液的導電性對外加磁場具有明顯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