Влияние адсорбированных на поверхности наночастиц компонентов воздуха на коллоидную стабильность наножидкостей: экспериментальное исследование

Наножидкости (НЖ) могут рассматриваться как перспективные рабочие жидкости и теплоносители для энергетических систем. Добавление наночастиц (НЧ) в жидкости значительно влияет на их теплофизические свойства. Изменение теплофизических свойств и коллоидная стабильность НЖ определяются концентрацией, размером и формой НЧ, а также их влиянием на внутреннюю структуру базовой жидкости. Кроме того, находящиеся в базовой жидкости НЧ имеют поверхностный слой различных компонентов воздуха, сорбированных во время хранения. До настоящего времени влияние этого сорбированного слоя на поверхности НЧ на коллоидную стабильность НЖ не изучалось. В настоящей работе показано, что предварительная обработка НЧ для удаления сорбированных компонентов воздуха перед приготовлением НЖ способствует получению НЖ с повышенной коллоидной стабильностью. Экспериментальные исследования процесса десорбции для пяти различных типов НЧ, хранившихся под неплотно закрытой крышкой в условиях окружающей среды, показали, что адсорбционный слой состоит главным образом из воды. Для НЧ γ-Al2O3 с удельной поверхностью 120 м2·г−1 массовая доля адсорбированной воды составила 2,2%. Соответствующие значения составили: α-Al2O3 (8,7 м2·г−1) — 0,66%; TiO2, анатаз (49,5 м2·г−1) — 0,77%; TiO2, рутил (41 м2·г−1) — 0,20%; CuO (65,4 м2·г−1) — 0,19%. Разработана методика приготовления НЖ. Она включает предварительную обработку НЧ вакуумной сушкой с нагреванием до 200 °C, последующее измельчение НЧ в жидкости и ультразвуковую обработку. Гидродинамический размер агрегатов НЧ в НЖ, полученной с использованием описанной методики и измеренный методом динамического светорассеяния (DLS), был меньше, чем в аналогичной НЖ, приготовленной без предварительной обработки НЧ. Полученные результаты будут способствовать совершенствованию технологии приготовления коллоидно стабильных рабочих жидкостей и теплоносителей для высокоэффективных энергетических систем.