石墨烯氧化物‑纳米金刚石复合物、其制造方法和包括其的纳米流体技术

本文公开了一种包括石墨烯氧化物和化学结合在石墨烯氧化物表面上的纳米金刚石的复合物。

The graphene oxide nano diamond composite material, its manufacturing method and comprises the nano fluid

Disclosed herein is a composite comprising a graphene oxide and a chemically incorporated diamond on the surface of a graphene oxide.

【技术实现步骤摘要】
石墨烯氧化物-纳米金刚石复合物、其制造方法和包括其的纳米流体相关申请的交叉引用本申请要求2016年2月3日提交于韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2016-0013597号的优先权和权益，在此将其全部内容并入作为参考。专利
本专利技术涉及包括石墨烯氧化物和纳米金刚石的复合物、其制造方法和包括其的纳米流体。
技术介绍
纳米流体是包括分散于其中的不同类型的纳米尺寸材料以克服单一流体热导率的限制的悬浮液。纳米流体包括溶剂和填料，热导率高、温度稳定性高的水和乙二醇通常用作溶剂。为了增加流体的热导率，可以向流体中加入具有优异热导率的纳米材料。有关车辆冷却领域和电子学冷却领域中使用的纳米流体的研究得以积极进行。例如，已向车辆发动机防冻剂中加入纳米颗粒，以制造具有优异传热性能的发动机防冻剂，已向传动油中加入纳米颗粒，用于降低摩擦力和提高传热性能。在车辆冷却领域中使用的纳米流体的商业化中，本质上需要用于保持其分散和浮动(floating)特性的技术。而且，对于车辆中的用途，可以选择不与其中流动着冷却剂的管道的材料反应的稳定材料。目前，例如金属、陶瓷和碳的材料作为纳米流体应用的填料受到了关注。尽管填料的形状没有限制，出于溶剂中的分散稳定性主要使用颗粒型填料和纤维型填料。而且，通过以纳米尺寸制造填料，可以防止沉淀并且在流体中可以有效传热。通常，金属和陶瓷材料的比重高，因此长时间使用时会沉淀。最近，比重低、热导率高的碳纳米管和例如石墨烯的碳材料吸引了人们关注。具体地，由于碳纳米管具有大约2000W/mK的热导率，尽管其可以很适合用作纳米流体，但由于表面疏水性、分散性低且悬浮稳定性低，其作为纳米流体填料的使用受到限制。作为碳基填料的石墨烯由碳单体形成，具有优异的电学、热学和机械特性，具体地，其热导率大于大约3000W/mK，比碳纳米管的热导率更好。但是，石墨烯具有稳定的二维平面结构，其中六方相碳结构连接，从而对例如水和乙二醇的冷却用溶剂没有亲和力。因此，为了提高在流体中的分散性，可以使用具有极性溶剂亲和力的石墨烯氧化物。石墨烯氧化物可以因其分散性高于石墨烯而被选择作为纳米流体材料，例如，因为其表面上应用有多种官能团。环氧基(COC)和羟基(OH)存在于石墨烯氧化物的断面中，羧基(COOH)等存在于石墨烯的边缘。这些官能团具有极性，因此它们与通常使用的流体例如水和乙二醇混合良好。但是，即使石墨烯氧化物的热导率高，实际使用的纳米流体通过用作通道的管子流动，大多数其中高温流体和低温流体流动的管子由金属材料制成。对于车辆，例如，在车辆防冻剂通过其经过的内部有各种金属材料，例如铝、铁、钢、黄铜和铜。但是，大多数碳材料可以导致这些金属材料的电偶腐蚀。当两种不同的金属偶联并置于腐蚀溶液中时发生电偶腐蚀，一种金属先腐蚀，而另一金属受到保护免于腐蚀。当作为金属固有势值的阳极指数之间的差异越大时，电偶腐蚀会发生越严重。与常见的金属比较，包括碳的石墨可以包括在最高的阴极中。即，当石墨与另一金属一起时，石墨本身被还原，并氧化其周围的金属。为了克服这些金属腐蚀缺点并保持石墨烯氧化物优异的热导率和分散稳定性，可以使石墨烯氧化物和金属之间的直接接触最小化，热导率得以保持，并可以稳定地进行分散过程。该
技术介绍
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
在优选的方面，本专利技术提供一种分散稳定性和腐蚀稳定性改善的包括石墨烯氧化物和纳米金刚石的复合物及其制造方法。此外，本专利技术提供分散稳定性和腐蚀稳定性改善的包括石墨烯氧化物-纳米金刚石复合物的纳米流体。如本文所用，术语“石墨氧化物”是指以适当比例包括碳、氧和氢的化合物，石墨氧化物可以包括作为主要组分的碳，其构成石墨氧化物总重量的大于大约50wt％、大于大约60wt％、大于大约70wt％、大于大约80wt％、大于大约90wt％、大于大约95wt％或大于大约99wt％。石墨烯氧化物可以通过将石墨烯(适合以单一、平面、二维和蜂巢状晶格形式的碳材料)氧化而得到。石墨烯氧化物可以包括含氧官能团，例如环氧基、羟基或羧基。如本文所用，术语“纳米金刚石”是指具有纳米级尺寸的金刚石或其颗粒，例如，尺寸(例如截面尺寸)小于大约999nm、小于大约900nm、小于大约800nm、小于大约700nm、小于大约600nm、小于大约500nm、小于大约400nm、小于大约300nm、小于大约200nm、小于大约100nm或小于大约50nm。纳米金刚石在其形状、颜色、级别、组成、其上形成的化学修饰等方面不受具体限制。此外，纳米金刚石可以包括作为主要组分的碳，例如，其构成其总重量的大于大约50wt％、大于大约60wt％、大于大约70wt％、大于大约80wt％、大于大约90wt％、大于大约95wt％或大于大约99wt％。本专利技术的示例性实施方式提供包括石墨烯氧化物和纳米金刚石的复合物。具体地，纳米金刚石可以结合或连接在石墨烯氧化物的表面上。例如，纳米金刚石可以化学结合在石墨烯氧化物的表面上。如本文所用，术语“结合”是指通过化学或物理方式将一物质与其他物质连接。优选地，石墨烯氧化物和纳米金刚石之间形成的结合可以是化学键，包括共价键或离子键，优选为通过化学反应形成的共价键。石墨烯氧化物和纳米金刚石可以通过连接基团化学结合。连接基团可以选自亚烷基、亚环烷基、二价芳环基、-CO-O、-S-、-O-、-CO-、-SO2-、-N(R)-及它们的组合，其中R是氢原子或烷基。术语“二价芳环基”是指具有两个化学键合价态的芳香性基团。示例性的二价芳环基合适地可以包括苯基、萘基、蒽基，其可以任选地在一个或多个环位置上被例如C1-20烷基、卤素、氰基、C1-20烷氧基、羟基、羰基等的基团取代，取代位置不受限制。优选地，石墨烯氧化物和纳米金刚石可以通过-CO-O-化学结合。优选地，石墨烯氧化物的厚度适当地可以是大约1-2nm，其直径可以是大约1-3μm。优选地，纳米金刚石的平均直径适当地可以是大约3-10nm。优选地，基于100重量份石墨烯氧化物大约50-150重量份量的纳米金刚石可以与石墨烯氧化物化学结合。本专利技术的另一示例性实施方式提供一种包括石墨烯氧化物和纳米金刚石的复合物的制造方法。该方法可以包括以下步骤：制备纳米金刚石；通过对纳米金刚石进行热处理将官能团连接在纳米金刚石表面上；将包括官能团的纳米金刚石分散在第一溶剂中，制备纳米金刚石分散体；将石墨烯氧化物分散在第二溶剂中，制备石墨烯氧化物溶液；将石墨烯氧化物分散体与纳米金刚石分散体混合；和在石墨烯氧化物和纳米金刚石之间形成键。在纳米金刚石的制备中，纳米金刚石的平均直径适当地可以是大约3-10nm。通过在大约400℃至500℃的温度下对纳米金刚石进行大约1-3h热处理，可以适当地将官能团连接在纳米金刚石表面上。优选地，通过对纳米金刚石进行热处理连接在纳米金刚石表面上的官能团可以是-COOH。纳米金刚石分散体可以进一步包括催化剂。催化剂适当地可以是含氮材料，例如一种或多种选自N,N'-二环己基碳二亚胺(DCC)和4-(二甲基氨基)吡啶(DMAP)者。包括官能团的纳米金刚石可以适当地分散在第一溶剂中，第一溶剂可以适当地是一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合物，其包括：石墨烯氧化物；和结合在所述石墨烯氧化物的表面上的纳米金刚石。

【技术特征摘要】
2016.02.03 KR 10-2016-00135971.一种复合物，其包括：石墨烯氧化物；和结合在所述石墨烯氧化物的表面上的纳米金刚石。2.根据权利要求1所述的复合物，其中所述石墨烯氧化物和所述纳米金刚石通过选自亚烷基、亚环烷基、二价芳环基、-CO-O、-S-、-O-、-CO-、-SO2-、-N(R)-及其组合的连接基团化学结合，其中R是氢原子或烷基。3.根据权利要求1所述的复合物，其中所述石墨烯氧化物和所述纳米金刚石通过-CO-O-结合。4.根据权利要求1所述的复合物，其中所述石墨烯氧化物的厚度为1-2nm，并且其直径为1-3μm。5.根据权利要求1所述的复合物，其中所述纳米金刚石的平均直径为3-10nm。6.根据权利要求1所述的复合物，其中基于100重量份的所述石墨烯氧化物，50-150重量份的量的所述纳米金刚石被化学结合。7.一种制造包括石墨烯氧化物和纳米金刚石的复合物的方法，其包括以下步骤：制备纳米金刚石；通过对所述纳米金刚石进行热处理将官能团连接在所述纳米金刚石的表面上；将包括所述官能团的纳米金刚石分散在第一溶剂中，制备纳米金刚石分散体；将石墨烯氧化物分散在第二溶剂中，制备石墨烯氧化物分散体；将所述石墨烯氧化物分散体与所述纳米金刚石分散体混合；和在所述石墨烯氧化物和所述纳米金刚石之间形成键。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述纳米金刚石的平均直径是3-10nm。9.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋京花，金炳旭，郭真佑，车振赫，吕寅雄，李汉赛，
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