纳米金刚石、其制造方法和使用其的纳米流体技术

本发明专利技术涉及一种纳米金刚石、其制造方法以及使用其的纳米流体。纳米金刚石制备成包括引入到其表面上的以下化学式1表示的官能团。[化学式1]。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉参考本申请要求于2015年12月1日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0123854号的优先权和权益，在此将其全文并入作为参考。专利
本专利技术涉及纳米金刚石、其制造方法和包括其的纳米流体。
技术介绍
纳米金刚石可以粉末的形式存在，其可以通过高温高压反应制造，具有很高的硬度。通常，纳米金刚石具有优异的耐磨性、耐划伤性，并且摩擦系数低。而且，由于纳米金刚石在化学上稳定，耐腐蚀性、耐酸性和耐碱性优异。此外，由于金刚石的结构，导热性高，热膨胀系数小。因此，纳米金刚石是适于工业应用的材料。而且，与其他碳材料不同，纳米金刚石具有高电阻值，因此也可以应用于要求绝缘特性的领域。由于这些特性，纳米金刚石作为用于高效热交换介质的材料得以持续研发。通过高温高压爆炸反应制造的纳米金刚石已经以平均粒径为数十纳米或更低的微细纳米颗粒制造。因此，纳米金刚石具有宽的比表面积。但是，由于纳米金刚石具有宽的比表面积，颗粒之间的吸引力可以很强。因此，纳米金刚石颗粒可以形成聚集体。当使用纳米金刚石时聚集体可能造成一些问题。例如，当不经任何处理时纳米金刚石颗粒的分散会逊色。实际上，由于工业中要求的纳米颗粒的尺寸逐渐降低，对于纳米颗粒分散稳定化技术的开发需求日益增长。该背景部分公开的上述信息仅仅用于增强对本专利技术背景的理解，因此，其可以含有不构成在该国家中本领域普通技术人员已经知晓的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术致力于提供在极性流体中的分散性得以提高的纳米金刚石。在优选的方面，本专利技术提供使用纳米金刚石的纳米流体，使得纳米金刚石在极性流体中的分散性可以大大提高。如本文所用，术语“纳米颗粒”是指包括金刚石或基本上纯的金刚石或由其组成的颗粒，且优选具有的平均粒径范围在大约1nm至大约990nm，大约1nm至500nm，或者特别是大约1nm至大约100nm。在本专利技术一方面，提供一种纳米金刚石，其可以包括以下化学式1表示的官能团，并且官能团可以引入到纳米金刚石的表面上。[化学式1][化学式2][化学式3]在化学式1中，R1和R2各自独立地为氢、氘、化学式2表示的取代基或化学式3表示的取代基；R1和R2中的至少一个独立地为化学式2表示的取代基或化学式3表示的取代基；并且在化学式2和化学式3中，n和m各自独立地为1-5的任一整数。优选地，R1可以是氢，R2可以是化学式2表示的取代基。优选地，在化学式2中，n可以是2。纳米金刚石的平均粒径范围可以在大约1至大约100nm另一方面，本专利技术提供一种制造纳米金刚石的方法。该方法包括：制备纳米金刚石；对纳米金刚石进行热处理，例如，将其表面氧化；和将以下化学式1表示的取代基引入到具有氧化表面的纳米金刚石的表面上。结果，纳米金刚石可以包括在其表面上的取代基(官能团)。[化学式1][化学式2][化学式3]在化学式1中，R1和R2各自独立地为氢、氘、化学式2表示的取代基或化学式3表示的取代基；R1和R2中的至少一个独立地为化学式2表示的取代基或化学式3表示的取代基；并且在化学式2和化学式3中，n和m各自独立地为1-5的任一整数。优选地，R1可以是氢，R2可以是化学式2表示的取代基。优选地，在化学式2中，n可以是2。在对纳米金刚石进行热处理以将表面氧化时，可以在纳米金刚石的表面上形成羧基。优选地，对纳米金刚石进行热处理以氧化表面可以在大约450至大约600℃的温度下进行。优选地，对纳米金刚石进行热处理以氧化表面可以进行大约0.5-3小时。具体地，可以通过以下步骤将化学式1表示的取代基引入到纳米金刚石的氧化表面上(例如，经由共价键、氢键、离子键或其他连接方式连接)，所述步骤包括：使基于碳二亚胺的化合物、基于胺的化合物与具有氧化表面的纳米金刚石上形成的羧基反应。基于碳二亚胺的化合物、基于胺的化合物和具有氧化表面的纳米金刚石上形成的羧基的反应可以是以下反应，包括：通过使用基于碳二亚胺的化合物向纳米金刚石的表面上引入活化酯基；和使活化酯基与基于胺的化合物反应。因此，在某些方面，氧化的纳米金刚石表面之间可以发生氢键。在一些方面，也可以形成共价键。基于碳二亚胺的或者含有碳二亚胺的化合物可以是许多种化合物，所述化合物包括一个或多个碳二亚胺基团，例如1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)、二环己基碳二亚胺(DCC)或N,N'-二异丙基碳二亚胺(DIC)。碳二亚胺(或碳化二亚胺)理解为官能团RN＝C＝NR。基于胺的化合物可以是以下化学式4表示的化合物。[化学式4]其中n是1-5。优选地，在化学式4中，n可以是2。制造纳米金刚石的方法还可以包括：在对纳米金刚石进行热处理以将表面氧化之前，将纳米金刚石粉碎。优选地，将纳米金刚石粉碎时，粉碎的纳米金刚石的平均粒径范围可以在大约1至大约100nm。而且，可以通过球磨机、研钵、筛网、碾磨机、盘式磨粉机、喷射式磨机、颚式破碎机、压碎机或其组合将纳米金刚石粉碎。可以在氧气或空气气氛下将纳米金刚石粉碎。而且，提供一种纳米流体，其包括本文所述的纳米金刚石和极性流体。示例性极性流体可以是，但不限于，水、乙二醇、丙二醇或其组合。根据本专利技术各种示例性实施方式，纳米金刚石在极性流体中可以具有提高的分散性。因此，本专利技术可以提供导热性大大提高的纳米流体。附图说明图1是根据本专利技术示例性实施方式的示例性纳米金刚石的示例性制造方法的流程图。图2是根据本专利技术示例性实施方式的示例性粉碎纳米金刚石粉末的SEM图。图3显示了根据本专利技术示例性实施方式在热处理之前示例性纳米金刚石的FT-IR分析数据。图4显示了根据本专利技术示例性实施方式在热处理之后示例性纳米金刚石的FT-IR分析数据。图5显示了纳米金刚石分散在流体后立即得到的示例性纳米金刚石流体和比较例的分散。图6显示了纳米金刚石分散在流体中之后30天示例性纳米金刚石流体和比较例的分散。具体实施方式本文所用的术语仅仅是出于描述具体实施方式的目的，而并无意于对专利技术加以限定。如本文所用，除非上下文明确另外指出，单数形式的“一”、“一个”和“该”意在也包括复数形式。应进一步理解到，当用于本说明书时，术语“包括”和/或“包含”说明存在有指定的特征、整数、步骤、操作、元素和/或成分，但并不排除存在或添加一种或多种其他的特征、整数、步骤、操作、元素、成分和/或其组合。如本文所用，术语“和/或”包括一种或多种所列关联项的任何和全部组合。除非明确说明或从上下文很明显，如本文所用，术语“大约”理解成在本领域的正常公差范围内，例如，在平均值的2个标准偏差内。“大约”可以理解成在所述数值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外由上下文很明显，本文提供的所有数值均由术语“大约”修饰。在下文中，将会对本公开内容的示例性实施方式加以详述。但是，示例性实施方式仅仅是说明性的，而不应理解成对本公开内容加以限定，本公开内容仅由以下所述的权利要求的范围加以界定。在本说明书中，除非有不同定义，“平均粒径”是指可以形成聚集体的颗粒的最大直径的平均值。本专利技术提供一种纳米金刚石，其包括与极性流体具有亲和力的官能团。例如，官能团可以引入到其表面上。结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米金刚石，其包括在其表面上的以下化学式1表示的官能团：[化学式1][化学式2][化学式3]其中，在化学式1中，R1和R2各自独立地为氢、氘、化学式2表示的取代基或化学式3表示的取代基，R1和R2中的至少一个独立地为化学式2表示的取代基或化学式3表示的取代基，并且其中在化学式2和化学式3中，n和m各自独立地为1‑5的任一整数。

【技术特征摘要】
2015.09.01 KR 10-2015-01238541.一种纳米金刚石，其包括在其表面上的以下化学式1表示的官能团：[化学式1][化学式2][化学式3]其中，在化学式1中，R1和R2各自独立地为氢、氘、化学式2表示的取代基或化学式3表示的取代基，R1和R2中的至少一个独立地为化学式2表示的取代基或化学式3表示的取代基，并且其中在化学式2和化学式3中，n和m各自独立地为1-5的任一整数。2.根据权利要求1所述的纳米金刚石，其中在化学式1中，R1是氢，R2是化学式2表示的取代基。3.根据权利要求2所述的纳米金刚石，其中在化学式2中，n是2。4.根据权利要求1所述的纳米金刚石，其中所述纳米金刚石的平均粒径范围在大约1至大约100nm。5.一种制造纳米金刚石的方法，其包括以下步骤：制备纳米金刚石；对所述纳米金刚石进行热处理，以将其表面氧化；和将以下化学式1表示的取代基引入到具有氧化表面的纳米金刚石的表面上。[化学式1][化学式2][化学式3]其中，在化学式1中，R1和R2各自独立地为氢、氘、化学式2表示的取代基或化学式3表示的取代基，R1和R2中的至少一个独立地为化学式2表示的取代基或化学式3表示的取代基，并且其中在化学式2和化学式3中，n和m各自独立地为1-5的任一整数。6.根据权利要求5所述的方法，其中在化学式1中，R1是氢，R2是化学式2表示的取代基。7.根据权利要求6所述的方法，其中在化学式2中，n是2。8.根据权利要求5所述的方法，其中在对所述纳米金刚石进行热处理以将表面氧化时，在所述纳米金刚石的表面上形成羧基。9.根据权利要求5所述的方法，其中在大约450至...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋京花，罗盛煜，车振赫，朴勋雨，吕寅雄，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR