| Название: | Влияние формы и гибридизации в наноразмерных углеродных материалов на тепловые свойства наножидкостей для систем эффективного теплоотвода |
| Грантодатель: | Гранты РНФ |
| Область знаний: | 09 - Инженерные науки |
| Научная дисциплина: | 09-201 - Процессы тепло- и массообмена |
| Ключевые слова: | Наножидкости, гибридные материалы, наноалмазы, цепочки наноалмазов, углеродные нанотрубки, графеновые монолисты, малослойный графен, форма наночастиц, sp2/sp3 гибридизация, теплопроводность, вязкость |
| Тип: | исследовательский |
| Руководитель(и): | Эйдельман,ЕД |
| Подразделения: | |
| Код проекта: | 24-29-00252 |
Идея Проекта состоит в том, чтобы для получения нужных свойств золя на основе углеродных наночастиц подобрать подходящую форму наночастиц и соотношение графитоподобных (sp2) и алмазоподобных (sp3) областей в этих частицах. Углеродные наночастицы бывают почти шарообразные (наноалмазы (ДНА)), с большим аспектным отношением, или, попросту, длинные (цепочки ДНА, углеродные нанотрубки (УНТ)), плоские и пластинчатые (графеновые монолисты, малослойный графен (МГ)). Возможно будут получены и наночастицы, сочетающие элементы разной формы.
Сделанные руководителем Проекта оценки подтверждают перспективность выбранного подхода. Предлагаемый подход позволяет получать регулируемые, нужные величины теплопроводности, вязкости и, возможно, других свойств гидрозоля.
Проект направлен на решение ключевой проблемы – существенного повышения эффективности использования гидрозоля, например, в качестве охлаждающей эмульсии при обработке металла резанием и на экспериментальную проверку теории.
В частности, научная идея проекта основана на реализации в жидкости (в воде!) наноструктур – цепочек DND. Такие цепочки подобны молекулам нематического жидкого кристалла, но переменной, изменяемой длины.
Сосуществование диэлектрической жидкости с цепочками алмазных наночастиц, устойчивое сосуществование
материалов со столь различными характеристиками, на расстояниях порядка 1 нм является тем уникальным свойством,
которое положено в основу предлагаемого проекта. По важности и значимости — это свойство для создания золей
можно сравнить с важностью и значимостью уникального свойства изотопа урана 235 при делении давать более одного
нейтрона для создания ядерного реактора.
Выполненные в последние годы исследования участников проекта позволяют перейти к практической реализации
новых идей. Коллектив участников проекта, единственный в России, обладает методикой получения монодисперсных
золей алмазных наночастиц с характерным размером около 4 нм и один из немногих имеет опыт получения и
исследования слоев графена 1-5 атомной толщины (малослойный графен – МГ). На успешное выполнение проекта
позволяет надеяться и технологический опыт участников в получения структур с sp2 и sp3 типом гибридизации
электронных оболочек отжигом в вакууме и в различных газах при повышенных температурах, в том числе при
высоких давлениях.
Свойства предлагаемого золя, соответственно, весь предлагаемый проект основан в конечном счете на уникальности
свойств предложенной структуры, которая может быть дополнена другими углеродными наноматериалами, например,
углеродными нанотрубками (УНТ) и/или лепестками МГ. Новизной будут обладать и сами наноуглеродные материалы,
которые могут быть созданы авторами проекта не просто в виде механических смесей, а в виде гибридных материалов
детонационный наноалмаз – УНТ (ДНА-УНТ), ДНА-МГ, МГ-УНТ. Указанные гибридные наноматериалы будут получены
предложенным авторами проекта инновационным способом получения углеродных наноструктур – методом
самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.
Даже в том случае, если золь на основе углеродных наноструктур не окажется обладающим рекордными (на порядок
лучшими, чем у существующих гидрозолей) параметров, улучшение на десятки процентов будет весьма существенным,
и предлагаемые исследования позволят начать новое направление исследований в области золей на основе
наноструктур, например, эффективных охлаждающих жидкостей. Стоимость золя определяется стоимостью углеродной наноструктуры и при промышленном производстве вряд ли будет высока.
