KR101169224B1 - 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법 - Google Patents
자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101169224B1 KR101169224B1 KR1020110007552A KR20110007552A KR101169224B1 KR 101169224 B1 KR101169224 B1 KR 101169224B1 KR 1020110007552 A KR1020110007552 A KR 1020110007552A KR 20110007552 A KR20110007552 A KR 20110007552A KR 101169224 B1 KR101169224 B1 KR 101169224B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- metal nanoparticles
- medium containing
- heating medium
- nanoparticles
- producing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 64
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 30
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 27
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 40
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 12
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims description 10
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims description 10
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 6
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 6
- 150000003973 alkyl amines Chemical class 0.000 claims description 6
- -1 fatty acid salts Chemical class 0.000 claims description 6
- SNXYIOIMZXSIDC-UHFFFAOYSA-A hexadecasodium;phosphonato phosphate Chemical group [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O SNXYIOIMZXSIDC-UHFFFAOYSA-A 0.000 claims description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 6
- 229920001230 polyarylate Polymers 0.000 claims description 6
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000004671 saturated fatty acids Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000004670 unsaturated fatty acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 235000021122 unsaturated fatty acids Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 2
- 150000003871 sulfonates Chemical class 0.000 claims 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims 1
- 235000003441 saturated fatty acids Nutrition 0.000 claims 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 53
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 45
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 27
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 16
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 14
- 229910003962 NiZn Inorganic materials 0.000 description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 9
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 6
- 239000002069 magnetite nanoparticle Substances 0.000 description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000011553 magnetic fluid Substances 0.000 description 2
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910003321 CoFe Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001580017 Jana Species 0.000 description 1
- BCKXLBQYZLBQEK-KVVVOXFISA-M Sodium oleate Chemical compound [Na+].CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC([O-])=O BCKXLBQYZLBQEK-KVVVOXFISA-M 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/04—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa
- C09K5/041—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to vapour or vice versa for compression-type refrigeration systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/0036—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties showing low dimensional magnetism, i.e. spin rearrangements due to a restriction of dimensions, e.g. showing giant magnetoresistivity
- H01F1/0045—Zero dimensional, e.g. nanoparticles, soft nanoparticles for medical/biological use
- H01F1/0054—Coated nanoparticles, e.g. nanoparticles coated with organic surfactant
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/012—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials adapted for magnetic entropy change by magnetocaloric effect, e.g. used as magnetic refrigerating material
- H01F1/015—Metals or alloys
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Abstract
본 발명은 a)3가 철 화합물;과 Ni, Co, Cu, Zn, Mn, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zr, Cd에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 2가 금속 화합물;을 포함한 나노입자 전구체 수분산액을 알칼리 용액과 반응시켜 자성을 가지는 금속 나노입자를 제조하는 단계; b)상기 금속 나노입자를 분리하는 단계; c)상기 분리된 금속 나노입자를 계면활성제로 코팅하는 단계; d)상기 코팅된 금속 나노입자를 열매체에 분산하는 단계; 를 포함하여 제조되는 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법, 상기 제조방법에 따라 제조된 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체에 관한 것이다. 본 발명에 의한 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체는 일반 유체보다 열전도도가 향상되는 장점이 있으며, 분산된 금속 나노입자의 양이 증가될수록 열전도도가 증가하는 효과가 있다. 또한 외부에서 자기장을 가하면 열전도도가 더욱 증가하는 효과가 있으며 산화에 저항성이 크고 분산안정성이 뛰어나 장기간 사용할 경우에도 그 효과가 지속되는 장점이 있어 열교환기, 히트펌프, 자동차엔진 등의 열효율을 향상시키는데 광범위하게 활용될 수 있다.
Description
본 발명은 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법, 상기 제조방법에 따라 제조된 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체에 관한 것이다.
최근 물, 에틸렌글리콜, 미네랄오일 등의 용매에 나노입자를 분산시켜 만든 나노유체의 열전도도가 일반유체보다 향상되었다는 보고가 이어지면서 나노유체 분야에 대한 연구가 다양하게 진행되고 있으며, 이를 산업적으로 이용하기 위한 연구에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 열전도도가 향상된 나노유체는 열교환기, 자동차엔진 등의 열효율을 향상시킬 수 있기 때문에 전기, 전자, 기계분야 등 많은 분야에 광범위하게 활용될 수 있다.
이러한 나노유체 제조의 기술적 난제는 유체 내에 긴 시간 안정적으로 분산을 유지하는 분산 안정성과 간단한 공정을 통해 분산안정성이 확보된 나노유체를 대량생산할 수 있는 기술이다.
종래에 나노입자가 분산된 열매체를 제조하는 방법은 각 단계별 공정 시간이 30~40시간의 장시간이 소요되거나, 분쇄, 고압균질, 여과 등과 같이 그 단계가 복잡하고 고가의 장비가 사용되어 대량생산에 어려움이 있으며, 열전도도가 높은 금속 나노입자의 안정적인 분산을 위해 매우 많은 양의 분산제 또는 계면활성제가 사용되는 한계가 있으며, 분산매가 극성을 갖는 경우 분산 가능한 나노입자에 제한이 있어 활용분야에 적합한 특성을 갖는 나노유체의 제조에 어려움이 존재하였다. 또한 종래의 제조된 나노입자는 쉽게 침전되지 않아 용액으로부터 분리가 힘든 단점이 있었다.
자기장 내에서 자석에 끌리는 성질을 지닌 자성 나노유체는 하드디스크드라이브의 방진씰, 고급 스피크의 냉각제 등에 활용되고 있다. 자성유체는 다른 종류의 나노유체와 마찬가지로 일반 유체보다 열전도도가 높으며, 특히 자기장 내에서는 열전도 특성이 최대 3배 이상 향상되는 특징이 있다(P. D. Shima, John Philip, Baldev Raj, Magnetically controllable nanofluid with tunable thermal conductivity and viscosity, Applied Physics Letters 95 (2009) 133112, Fig. 3.). 그러나 자성유체 제조 시 자철석(magnetite, Fe3O4) 나노입자를 주로 사용하고 있어 산화조건에서는 자철석이 적철석(hematite, Fe2O3)으로 산화되어 자성을 잃게 되므로 자기장에 의한 열전달 향상을 기대할 수 없다. 이러한 산화환경에서도 본래의 열전달 성능을 유지하기 위해서는 산화에 저항성이 큰 자성 나노입자를 함유한 열매체의 개발이 요구된다.
Karthikeyan 등에 따르면 CuO 나노입자를 물에 분산한 나노유체의 열전도도가 제조 직후 분산매인 물에 비해 23% 향상을 보였으나 약 16분경과 후 물과 동일한 수준으로 감소하였다(N. R. Karthikeyan, John Philip, Baldev Raj, Effect of clustering on the thermal conductivity of nanofluids, Materials Chemistry and Physics 109 (2008) 50-55, Fig. 5.). Jana 등의 Cu 나노유체에 대한 연구결과에서도 제조 직후에는 분산매인 증류수보다 70% 이상 향상된 열전도도를 보였으나 약 25분경과 후 증류수와 동일한 열전도도로 감소하는 현상이 발생하였다(Soumen Jana, Amin Salehi-Khojin, Wei-Hong Zhong, Enhancement of fluid thermal conductivity by the addition of single and hybrid nano-additives, Thermochimica Acta 462 (2007) 4555, Fig. 10.). 이러한 결과는 시간이 경과함에 따라 나노입자들이 서로 응집하여 응집체를 이루면서 대부분 침전되어 나노유체의 열전도도가 분산매의 수준으로 점점 수렴하기 때문이다. 침전속도는 입자 크기의 제곱에 비례하여 증가하므로 입자 10개가 뭉친 응집체의 침전속도는 초기 입자의 100배에 해당된다. 그러므로 분산질인 나노입자의 분산안정성이 열등한 열매체는 실제 응용분야에서 사용 시 목표로 한 열전달 효과를 얻을 수 없으므로 열매체로 사용할 수 없다.
본 발명의 목적은 자성 금속 나노입자를 함유하는 열전도도가 높고 분산안정성이 우수한 열매체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법에 의해 제조된 분산안정성이 우수한 자성 열매체를 제공하는 것이다.
본 발명은 a)3가 철 화합물;과 Ni, Co, Cu, Zn, Mn, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zr, Cd에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 2가 금속 화합물;을 포함한 나노입자 전구체 수분산액을 알칼리 용액과 반응시켜 자성을 가지는 금속 나노입자를 제조하는 단계;
b)상기 금속 나노입자를 분리하는 단계;
c)상기 분리된 금속 나노입자를 계면활성제로 코팅하는 단계;
d)상기 코팅된 금속 나노입자를 열매체에 분산하는 단계;
를 포함하여 제조되는 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 의해 제조된 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체는 종래의 방법으로 합성한 나노입자를 용액으로부터 분리할 때 나노입자가 침전되지 않아서 발생하는 분리에 힘든 단점을 극복한 것으로, 본 발명에 의해 제조된 자성 나노입자는 초상자성을 가지고 있으므로 외부에서 자석을 가까이 하면 열매체로부터 쉽게 분리되어, 열매체로부터 분리가 용이한 장점이 있다.
또한 본 발명에 의한 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체는 일반 유체보다 열전도도가 향상되는 장점이 있으며, 분산된 금속 나노입자의 양이 증가될수록 열전도도가 증가하는 효과가 있다. 더군다나 외부에서 자기장을 가하면 열전도도가 더욱 커지는 효과가 있으며 산화에 저항성이 크고 분산안정성이 뛰어나 장기간 사용할 경우에도 그 효과가 지속된다. 본 발명에 의한 자성 금속 나노입자의 평균 직경은 1 nm 내지 20 nm 이다.
이하 본 발명의 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법에 대해 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
상기 a)단계에서 2가 금속화합물의 금속은 Mn, Zn, Co, Ni로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용하는 것이 열전도도, 분산안정성이 매우 우수하므로 더욱 바람직하며, 상기 2가 금속 화합물 및 3가 철 화합물은 몰 비가 1:1~3이 되도록 혼합하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 a)단계에서 반응은 나노입자 전구체 수용액을 알칼리 수용액에 첨가하여 40~80℃에서 교반하여 이루어진다.
상기 c)단계에서 계면활성제는 쇼듐테트라피로포스페이트, 쇼듐실리케이트, 쇼듐폴리아릴레이트, 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 알킬아민, 알칸올아미드, (C12~C18)의 포화지방산, (C12~C18)의 불포화지방산, 술폰산염, 지방산염, 프로판올로부터 선택되어 사용할 수 있으며, 상기 d)단계에서 열매체는 물, 알코올류, 글리콜류, 오일류로부터 하나 이상 선택하여 사용할 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 c)단계에서 계면활성제를 지방산염, 쇼듐테트라피로포스페이트, 쇼듐실리케이트, 쇼듐폴리아릴레이트, 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 알킬아민, 알칸올아미드로부터 선택하여 사용하였을 때, 상기 d)단계에서 열매체는 물을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 c)단계에서 계면활성제로 (C12~C18)의 포화지방산, (C12~C18)의 불포화지방산, 술폰산염, 프로판올을 사용하였을 때에는 상기 d)단계에서 열매체는 오일류를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 c)단계에서 코팅은 금속 나노입자를 물에 분산시키고, 금속 나노입자와 계면활성제 부피비가 1:1~3이 되도록 계면활성제를 첨가한 후 교반하는 것이 금속 나노입자의 응집현상을 방지하고 코팅을 원활하게 할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 c)단계 후 d)단계 전에 d1)단계로 상기 코팅된 금속 나노입자 및 계면활성제의 pH가 5~6이 되도록 산 용액을 첨가하여 코팅된 금속 나노 입자를 침전시키는 단계; d2)단계로 침전된 금속 나노 입자를 세척하는 단계; 를 더 포함하는 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법을 제공한다. 또한 상기 c)단계에서 분리는 자석을 이용하여 가라앉히고, 용액을 제거하는 방법으로 분리할 수 있다.
이하 도1 및 도2를 참조하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명하고자 한다. 도1은 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법을 도시한 것이다. 도2는 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법을 도시한 다른 예이다.
본 발명은, a)3가 철 화합물;과 Ni, Co, Cu, Zn, Mn, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zr, Cd에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 2가 금속 화합물;을 포함한 나노입자 전구체 수분산액을 알칼리 용액과 반응시켜 자성을 가지는 금속 나노입자를 제조하는 단계(s100); b)상기 금속 나노입자를 분리하는 단계(s200); c)상기 분리된 금속 나노입자를 계면활성제로 코팅하는 단계(s300); d)상기 코팅된 금속 나노입자를 열매체에 분산하는 단계(s400); 를 포함하여 제조되며 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법을 제공한다.
상기 a)단계에서 3가 철 화합물은 보다 구체적으로 FeCl36H2O를 사용하는 것이 좋으며, 상기 2가 금속 화합물의 금속은 보다 바람직하게는 Mn, Zn, Co, Ni로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 2가 금속 화합물로는 바람직한 예로 MnCl24H2O, ZnCl2, NiCl26H2O, CoCl26H2O 등을 들 수 있다. 상기 금속 화합물은 가격이 저렴하고 물에 용해도가 높아 본 발명에서 제공하는 열매체를 경제적으로 대량생산할 수 있는 장점을 제공한다.
상기 a)단계에서 알칼리 용액은 입자침전을 위하여 사용하며, 보다 바람직하게는 수산화나트륨용액(NaOH)을 사용하는 것이 좋다.
상기 a)단계에서 나노입자 전구체 수분산액은 3가 철 화합물 및 2가 금속 화합물을 물에 용해시켜 제조되며, 상기 2가 금속 화합물과 3가 철 화합물 몰 비가 1:1~3이 되도록 혼합하는 것이 좋다. 상기 a)단계에서 반응은 나노입자 전구체 수용액을 알칼리 수용액에 첨가하여 40~80℃에서 10~20분 교반하여 이루어진다. 상기 b)단계에서 분리는 자석을 사용하여 입자를 가라앉히고 용액을 제거하여 분리하며, 분리 후 침전물은 물로 반복 세척할 수 있다. 상기 b)단계 후 분리된 금속나노입자는 물에 재분산시키고 수산화나트륨을 첨가하여 pH가 10~11이 되도록 하는 것이 계면활성제를 코팅하기에 좋다.
상기 c)단계에서 상기 코팅은 금속 나노입자를 물에 분산시키고, 금속 나노입자와 계면활성제 부피비가 1:1~3이 되도록 계면활성제를 첨가한 후 교반하여 이루어질 수 있다. 보다 상세하게는 상기 코팅은 계면활성제를 첨가한 후 50~70분 동안 교반한 다음 80~95℃로 승온시켜 3~10분 열처리한 후 냉각하는 것이 좋다.
상기 c)단계 후 d)단계 전 d1)단계로 상기 코팅된 나노입자 및 계면활성제 혼합물을 pH가 5~6이 되도록 산 용액을 첨가하여 입자를 침전시킨 뒤(s41), d2)단계로 침전된 계면활성제로 코팅된 금속 나노입자를 세척할 수 있다(s43). 상기 세척은 물로 반복 세척한 후 아세톤으로 세척하여 물을 제거할 수 있다.
상기 c)단계에서 계면활성제는 쇼듐테트라피로포스페이트, 쇼듐실리케이트, 쇼듐폴리아릴레이트, 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 알킬아민, 알칸올아미드, (C12~C18)의 포화지방산, (C12~C18)의 불포화지방산, 술폰산염, 지방산염, 프로판올로부터 선택하여 사용할 수 있다.
보다 바람직하게는 상기 c)단계에서 계면활성제가 지방산염(fatty acid salt), 쇼듐테트라피로포스페이트(sodium tetrapyrophosphate), 쇼듐실리케이트(sodium silicate), 쇼듐폴리아릴레이트(sodium polyarylate), 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 알킬아민(alkylamine), 알칸올아미드(alkanolamide)로부터 선택하여 사용하였을 때, 상기 d)단계에서 열매체는 물을 사용하는 것이 바람직하다. 이때 상기 지방산염의 구체적인 예시로 쇼듐올레이트(sodium oleate)를 들 수 있다.
그리고 상기 c)단계에서 계면활성제로 (C12~C18)의 포화지방산, (C12~C18)의 불포화지방산, 술폰산염, 프로판올을 사용하였을 때에는 상기 d)단계에서 열매체는 오일류를 사용하는 것이 바람직하다. 보다 구체적인 예시로 올레산을 들 수 있다.
상기 d)단계에서 상기 코팅된 금속 나노입자는 열매체에 분산하며, 상기 분산 후 아세톤을 제거하기 위하여 75~95℃까지 가열하는 것이 좋다.
상기 열매체는 물, 알코올류, 글리콜류, 오일류로부터 하나 이상 선택되며, 열매체는 앞서 기재하였듯이 상기 c)단계에서 사용된 계면활성제의 종류에 의해 선택될 수 있다. 상기 열매체의 보다 구체적인 예시로 등유(kerosene)를 들 수 있다.
본 발명에 의해 제조된 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체는 종래의 방법으로 합성한 나노입자를 용액으로 분리할 때 나노입자가 침전되지 않아서 분리에 힘든 단점을 극복한 것으로, 본 발명에 의해 제조된 자성 나노입자를 함유하는 열매체는 초상자성을 가지고 있기 때문에 외부에서 자석을 가까이 하면 쉽게 나노입자가 분리되어, 열매체로부터 분리가 용이한 장점이 있다.
또한 본 발명에 의한 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체는 일반 유체보다 열전도도가 향상되는 장점이 있으며, 분산된 금속 나노입자의 양이 증가될수록 열전도도가 증가하는 효과가 있다. 더군다나 외부에서 자기장을 가하면 열전도도가 더욱 커지는 효과가 있으며 산화에 저항성이 크고 분산안정성이 뛰어나 장기간 사용할 경우에도 그 효과가 지속된다.
본 발명에 의한 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체는 일반 유체보다 열전도도가 향상되는 장점이 있으며, 분산된 금속 나노입자의 양이 증가될수록 열전도도가 증가하는 효과가 있다. 또한 외부에서 자기장을 가하면 열전도도가 더욱 증가하는 효과가 있으며 산화에 저항성이 크고 분산안정성이 뛰어나 장기간 사용할 경우에도 그 효과가 지속되는 장점이 있어 열교환기, 히트펌프, 자동차엔진 등의 열효율을 향상시키는데 광범위하게 활용될 수 있다.
도1은 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법을 도시한 것이다.
도2는 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법을 도시한 다른 예이다.
도3은 조성이 서로 다른 세 종류의 페라이트와 자철석 나노입자의 TEM 사진이다.
도4는 조성이 서로 다른 세 종류의 페라이트와 자철석 나노입자의 결정구조에 관한 XRD 패턴을 나타낸 것이다.
도5는 조성이 서로 다른 세 종류의 페라이트와 자철석 나노입자로 이루어진 열매체의 부피분율에 따른 열전도도를 나타낸 것이다.
도2는 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법을 도시한 다른 예이다.
도3은 조성이 서로 다른 세 종류의 페라이트와 자철석 나노입자의 TEM 사진이다.
도4는 조성이 서로 다른 세 종류의 페라이트와 자철석 나노입자의 결정구조에 관한 XRD 패턴을 나타낸 것이다.
도5는 조성이 서로 다른 세 종류의 페라이트와 자철석 나노입자로 이루어진 열매체의 부피분율에 따른 열전도도를 나타낸 것이다.
이하 본 발명에 따른 구체적인 설명을 위하여 일례를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
물 100 g에 FeCl36H2O 5.41 g 과 MnCl24H2O 0.99 g, ZnCl2 0.68 g을 첨가하여 교반하여 용액A를 제조하였다. 물 100 g에 수산화나트륨 3.20 g을 첨가하여 용액B를 제조하였다.
상기 용액B에 용액A를 교반하면서 첨가한 후 용액의 온도를 80℃로 올리고 20분 동안 반응시켜 흑색 MnZn ferrite (Mn0.5Zn0.5Fe2O4) 나노입자를 생성시켰다.
생성된 MnZn 페라이트 나노입자는 비커 외벽에 자석을 갖다 대어 입자를 가라앉힌 후 상등액과 분리하였다. 상기 MnZn 페라이트 나노입자를 물로 세 번 세척하였다.
세척한 MnZn 페라이트 나노입자를 200 g의 물에 넣어 교반하여 재분산시켰다. 그리고 pH가 11이 될 때까지 수산화나트륨을 첨가시켰다. 상기 물에 분산된 나노입자용액에 올레산 2.0 g을 첨가하여 실온에서 1시간 교반시켰다. 그리고 승온하여 95 ℃에서 5분 동안 열처리한 후 실온으로 냉각시켰다.
상기 코팅된 MnZn 페라이트 나노입자와 올레산 혼합물에 pH가 5가 되도록 1 mM의 묽은 염산을 넣었다. 나노입자가 응집하여 침전되면, 분리하여 물로 한 번 세척하고 아세톤으로 세 번 세척한 후 40 g의 등유에 분산시킨 후 아세톤을 제거하기 위하여 100 ℃에서 열처리하여 MnZn 페라이트 나노입자를 함유하는 열매체를 제조하였다.
[실시예 2]
물 100 g에 FeCl36H2O 5.41 g 과 CoCl26H2O 2.38 g을 첨가하여 교반하여 용액A를 제조하였다. 물 100 g에 수산화나트륨 3.20 g을 첨가하여 용액B를 제조하였다.
상기 용액B에 용액A를 교반하면서 첨가한 후 용액의 온도를 80℃로 올리고 20분 동안 반응시켜 흑색 Co ferrite (CoFe2O4) 나노입자를 생성시켰다.
생성된 Co 페라이트 나노입자는 비커 외벽에 자석을 갖다 대어 입자를 가라앉힌 후 상등액과 분리하였다. 상기 Co 페라이트 나노입자를 물로 세 번 세척하였다.
세척한 Co 페라이트 나노입자를 200 g의 물에 넣어 교반하여 재분산시켰다. 그리고 pH가 11이 될 때까지 수산화나트륨을 첨가시켰다. 상기 물에 분산된 나노입자용액에 올레산 2 g을 첨가하여 실온에서 1시간 교반시켰다. 그리고 승온하여 95 ℃에서 5분 동안 열처리한 후 실온으로 냉각시켰다.
상기 코팅된 Co 페라이트 나노입자와 올레산 혼합물에 pH가 5가 되도록 1 mM의 묽은 염산을 넣었다. 나노입자가 응집하여 침전되면, 분리하여 물로 한 번 세척하고 아세톤으로 세 번 세척한 후 40 g의 등유에 분산시킨 후 아세톤을 제거하기 위하여 100 ℃에서 열처리하여 Co 페라이트 나노입자를 함유하는 열매체를 제조하였다.
[실시예 3]
물 100 g에 FeCl36H2O 5.41 g 과 NiCl26H2O 1.19 g, ZnCl2 0.68 g을 첨가하여 교반하여 용액A를 제조하였다. 물 100 g에 수산화나트륨 3.20 g을 첨가하여 용액B를 제조하였다.
상기 용액B에 용액A를 교반하면서 첨가한 후 용액의 온도를 80℃로 올리고 4시간 동안 반응시켜 흑색 NiZn ferrite (Ni0.5Zn0.5Fe2O4) 나노입자를 생성시켰다. NiZn 페라이트 나노입자를 제조하는 데에는 MnZn 페라이트나 Co 페라이트 제조 시 보다 반응시간이 훨씬 더 많이 소요된다.
생성된 NiZn 페라이트 나노입자는 비커 외벽에 자석을 갖다 대어 입자를 가라앉힌 후 상등액과 분리하였다. 상기 NiZn 페라이트 나노입자를 물로 3번 세척하였다.
세척한 NiZn 페라이트 나노입자를 200 g의 물에 넣어 교반하여 재분산시켰다. 그리고 pH가 11이 될 때까지 수산화나트륨을 첨가시켰다. 상기 물에 분산된 나노입자용액에 올레산 2 g을 첨가하여 실온에서 1시간 교반시켰다. 그리고 승온하여 95 ℃에서 5분 동안 열처리한 후 실온으로 냉각시켰다.
상기 코팅된 NiZn 페라이트 나노입자와 올레산 혼합물에 pH가 5가 되도록 1 mM의 묽은 염산을 넣었다. 나노입자가 응집하여 침전되면, 분리하여 물로 한 번 세척하고 아세톤으로 세 번 세척한 후 40 g의 등유에 분산시킨 후 아세톤을 제거하기 위하여 100 ℃에서 열처리하여 NiZn 페라이트 나노입자를 함유하는 열매체를 제조하였다.
[비교예1]
물 100 g에 FeCl36H2O 5.41g 과 FeCl24H2O 1.99 g을 첨가하여 교반하여 용액A를 제조하였다. 물 100 g에 30중량% 농도의 수산화암모늄용액 15 g을 첨가하여 용액B를 제조하였다.
상기 용액B에 용액A를 첨가하여 50℃에서 10분 동안 교반하여 흑색 Fe3O4 나노입자를 생성시켰다.
생성된 Fe3O4 나노입자는 비커 외부에 자석을 이용하여 입자를 가라앉힌 후 용액은 버렸다. 상기 Fe3O4 나노입자를 물로 세 번 세척하였다.
세척한 Fe3O4 나노입자를 200 g의 물에 넣어 교반하여 재분산시켰다. 그리고 pH가 11이 될 때까지 수산화암모늄을 첨가시켰다. 상기 물에 분산된 나노입자용액에 올레산 2 g을 첨가하여 실온에서 1시간 교반시켰다. 그리고 승온하여 95℃에서 5분 동안 열처리한 후 실온으로 냉각시켰다.
상기 코팅된 Fe3O4 나노입자와 올레산 혼합물에 pH가 5가 되도록 1 mM의 묽은 염산을 넣었다. 나노입자가 응집하여 침전되면, 분리하여 물로 세 번 세척하고 아세톤으로 두 번 세척한 후 40 g의 등유에 분산시킨 후 아세톤을 제거하기 위하여 90℃에서 열처리 하여 Fe3O4 나노입자를 함유하는 열매체를 제조하였다.
상기 실시예 1~3 및 비교예 1에서 제조된 열매체의 물성을 측정하였으며, 하기 표 1에 요약하여 나타내었다.
이하 물성은 다음의 측정방법에 의해 측정하였다.
1) 입자크기(nm) 및 결정구조
실시예와 비교예에서 제조한 나노입자의 크기를 측정하기 위해 투과전자현미경(TEM, Philips, Model CM12) 사진을 분석하였다(도3 참조). MnZn 페라이트, Co 페라이트, NiZn 페라이트와 자철석 나노입자의 크기는 약 10 nm 내외로 거의 동일하였다.
나노입자의 결정성에 따라 열전도도, 자성, 산화안정성 등 주요 물성이 영향을 받으므로 이를 분석하기 위해 실시예와 비교예에서 제조한 나노입자의 X-선 회절 패턴 (XRD, Rigaku Denki Co., Model RU-200B)을 측정하였다(도4 참조). 실시예에서 제조한 3종의 페라이트 모두 결정성이 매우 우수하여 비정질 입자에 비해 열매체로서 우수한 특성이 기대된다.
2) 부피분율(%)
상기 부피분율은 하기 식1에 의해 계산할 수 있다.
(식1) 
ρb는 분산매인 등유의 밀도이고, ρp는 페라이트 나노입자의 밀도, ρf는 실시예 및 비교예에서 제조된 나노입자를 함유하는 열매체의 밀도이다.
3) 기준유체 대비 열전도도 증가율(% enhancement)
열전도도는 ASTM D2717에 따른 transient hot-wire법에 의해 유체의 열전도도를 전용으로 측정하는 Lambda 시스템(Model: Lambda, Maker: F5 Technologie GmbH, Germany)으로 열매체의 열전도도를 측정하였다. 먼저, 물의 열전도도를 측정하여 열전도도 측정장비를 보정(calibration)하였다. 1차 증류수에 대하여 온도범위 20~70 ℃에 걸쳐 열전도도를 3회 측정하였으며 CRC Handbook of Chemistry and Physics 상에 기재된 자료와 비교한 결과 측정오차 0.7% 이내의 정확한 값을 얻었다. 반복측정 시 측정치 간의 오차는 0.5% 이내로 열전도도 측정 데이터의 신뢰성을 충분히 확보하였다.
실시예에서 제조한 MnZn 페라이트-등유 열매체의 열전도도는 부피분율 4 vol%일 경우 등유(122.8 mW/mK at 25 ℃) 대비 19% 증가하였다(도5 참조). Co 페라이트-등유 열매체의 열전도도는 부피분율 10 vol% 경우 등유 대비 33%까지 증가하였다(도5 참조). NiZn 페라이트-등유 열매체의 열전도도는 부피분율 11 vol%일 경우 등유 대비 37%까지 증가하였다(도5 참조). 상기와 같이 실시예에서 제조한 자성 열매체는 기준 유체 등유 보다 훨씬 더 우수한 열전도 특성을 나타내었다.
4) 분산안정성(내구성)
나노유체의 분산안정성을 가속 정량분석하기 위해 분산안정성 분석기(Maker: LUM, Germany, Model: LUMiFuge)를 사용하였다. 이 분산안정성 분석기는 액체 시료에 원심력을 6~2,300 g 범위로 가하면서 실시간으로 입자의 침전을 모니터링 할 수 있는 장비이다. 시료의 온도를 4 ~ 60 ℃로 유지한 상태에서 8개의 시료를 동시에 분석할 수 있다. 콜로이드의 상 분리현상 측정을 주 기능으로 하며 나노입자 서스펜션의 분산성 정량 가속 분석이 가능하다. 원심력을 인가한 상태에서 실시간으로 분산성을 측정하므로 수년 간 분산안정성을 예측하기 위한 가속 시험이 가능하여 분산안정성의 내구성을 객관적 데이터로 제시할 수 있다.
나노유체가 직경 1인치 높이 1인치 실린더형 용기에 채워져 있다고 가정하고 입자의 침전이 일어나 전체 입자 중 36.8%(= 1/e)가 가라앉을 때까지 걸리는 시간을 나노유체의 분산안정성으로 정의하였다. 즉, 분산매 중에 63.2%의 입자는 잘 분산된 상태로 나노유체를 구성하고 있는 상태를 말한다. 이 시간이 길수록 분산성이 우수한 나노유체로 볼 수 있다.
분산안정성을 측정하기 위해 등유 베이스의 MnZn 페라이트, Co 페라이트, NiZn 페라이트와 자철석 나노입자로 이루어진 열매체에 2,325 g의 중력가속도를 127분 동안 가하였다(205일에 해당하는 중력가속도).
그 결과 입자의 침전속도는 MnZn 페라이트, Co 페라이트, NiZn 페라이트, Fe3O4 열매체 순으로 각각 0.0005, 0.0015, 0.002, 0.51 /s로 관찰되었다. 이 속도를 분산안정성으로 환산하면 침전속도와 동일 순으로 1378년, 459년, 344년, 1.4년으로 최소 1년 이상의 안정된 분산성을 나타내었다. 실시예 1~3에서 제조한 페라이트 열매체의 분산안정성이 비교예 1에서 제조한 Fe3O4 열매체에 비해 더욱 우수한 것으로 밝혀졌다.
[표 1]
상기 표에서 보이는 바와 같이, Fe3O4 나노입자를 함유하는 열매체에 비하여 본 발명의 실시예에 따른 MnZn 페라이트, Co 페라이트, NiZn 페라이트 나노입자를 함유하는 열매체의 분산안정성이 더욱 우수하여 동등 수준의 열전도도를 수 십 년 이상 장기간 유지할 수 있음을 알 수 있다. 또한 자철석 나노입자에 비하여 본 발명의 실시예에 따른 MnZn 페라이트, Co 페라이트, NiZn 페라이트 나노입자는 산화에도 저항성이 커 제조 시의 자성을 그대로 유지할 수 있어 외부 자기장에 의한 열전도도 향상 효과를 지속적으로 확보할 수 있는 장점도 있다. 자철석(Fe3O4)은 산화분위기에서 적철석(Fe2O3)으로 산화되어 결정구조가 바뀔 수 있으나 실시예에서 제조한 페라이트는 2가 금속이 3가로 산화될 경우 안정한 결정구조를 형성할 수 없어 페라이트 구조를 유지하므로 산화되지 않는다.
Claims (14)
- a)3가 철 화합물;과 Ni, Co, Cu, Zn, Mn, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zr, Cd에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 금속을 포함하는 2가 금속 화합물;을 포함한 나노입자 전구체 수분산액을 알칼리 용액과 반응시켜 자성을 가지는 금속 나노입자를 제조하는 단계;
b)상기 금속 나노입자를 분리하는 단계;
c)상기 분리된 금속 나노입자를 계면활성제로 코팅하는 단계;
d)상기 코팅된 금속 나노입자를 열매체에 분산하는 단계;
를 포함하여 제조되는 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 a)단계에서 2가 금속화합물의 금속은 Mn, Zn, Co, Ni로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 a)단계에서 2가 금속 화합물 및 3가 철 화합물은 몰 비가 1:1~3이 되도록 혼합하는 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 a)단계에서 반응은 나노입자 전구체 수용액을 알칼리 수용액에 첨가하여 40~80℃에서 교반하여 이루어지는 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 c)단계에서 계면활성제는 쇼듐테트라피로포스페이트, 쇼듐실리케이트, 쇼듐폴리아릴레이트, 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 알킬아민, 알칸올아미드, (C12~C18)의 포화지방산, (C12~C18)의 불포화지방산, 술폰산염, 지방산염, 프로판올로부터 선택된 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법. - 제5항에 있어서,
상기 c)단계에서 계면활성제는 지방산염, 쇼듐테트라피로포스페이트, 쇼듐실리케이트, 쇼듐폴리아릴레이트, 폴리에틸렌옥사이드(PEO), 알킬아민, 알칸올아미드인 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법. - 제5항에 있어서,
상기 c)단계에서 계면활성제는 (C12~C18)의 포화지방산, (C12~C18)의 불포화지방산, 술폰산염, 프로판올인 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 d)단계에서 열매체는 물, 알코올류, 글리콜류, 오일류로부터 하나 이상 선택된 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법. - 제6항에 있어서,
상기 d)단계에서 열매체는 물인 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 d)단계에서 열매체는 오일류인 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 c)단계에서 상기 코팅은 금속 나노입자를 물에 분산시키고, 금속 나노입자와 계면활성제 부피비가 1:1~3이 되도록 계면활성제를 첨가한 후 교반하는 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 d)단계 전, d1)단계로 상기 코팅된 금속 나노입자 및 계면활성제의 pH가 5~6이 되도록 산 용액을 첨가하여 코팅된 금속 나노 입자를 침전시키는 단계; d2)단계로 침전된 금속 나노 입자를 세척하는 단계; 를 더 포함하는 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 b)단계에서 분리는 자석을 이용하는 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법. - 제1항 내지 제13항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR20100029652 | 2010-04-01 | ||
| KR1020100029652 | 2010-04-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110110708A KR20110110708A (ko) | 2011-10-07 |
| KR101169224B1 true KR101169224B1 (ko) | 2012-07-30 |
Family
ID=45027156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110007552A Active KR101169224B1 (ko) | 2010-04-01 | 2011-01-25 | 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101169224B1 (ko) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101601468B1 (ko) * | 2014-08-18 | 2016-03-09 | 현대자동차주식회사 | 냉각효율이 향상된 나노유체 |
| CN117070795B (zh) * | 2023-08-23 | 2025-09-05 | 陕西中医药大学 | 一种磁性非晶体金属纳米材料的制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003524293A (ja) | 1999-10-15 | 2003-08-12 | 株式会社フェローテック | 改善された化学的安定性を有する磁性流体組成物及び製造方法 |
-
2011
- 2011-01-25 KR KR1020110007552A patent/KR101169224B1/ko active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003524293A (ja) | 1999-10-15 | 2003-08-12 | 株式会社フェローテック | 改善された化学的安定性を有する磁性流体組成物及び製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20110110708A (ko) | 2011-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chiu et al. | Tunable coercivity of CoFe2O4 nanoparticles via thermal annealing treatment | |
| JP5445843B2 (ja) | 磁性酸化鉄粒子、磁性体、および電波吸収体 | |
| Chand et al. | The size induced effect on rheological properties of Co-ferrite based ferrofluid | |
| CN101599335B (zh) | 一种耐氧化二甲基硅油基磁性液体及其制备方法 | |
| JP3746884B2 (ja) | 磁性流体及びその製造方法 | |
| CN104341010B (zh) | 一种合成超顺磁性四氧化三铁纳米片的方法 | |
| Liang et al. | Dispersibility, shape and magnetic properties of nano-Fe3O4 particles | |
| Bateer et al. | Facile synthesis and shape control of Fe 3 O 4 nanocrystals with good dispersion and stabilization | |
| CN100383279C (zh) | 一种碳纳米管/镍锌铁氧体复合材料的制备方法 | |
| Kirithiga et al. | Investigation of thermophysical properties of aqueous magnesium ferrite nanofluids | |
| Zhao et al. | A simple method to prepare uniform Co nanoparticles | |
| KR101169224B1 (ko) | 자성 금속 나노입자를 함유하는 열매체의 제조방법 | |
| Padma et al. | Synthesis and rheological characterization of nano‐magnetorheological fluid using inverse spinel ferrite (NiFe2O4) | |
| CN103426586A (zh) | 一种制备铁酸锌水基纳米磁流体的方法 | |
| Drofenik et al. | The Concept of a Low‐Temperature Synthesis for Superparamagnetic BaFe12O19 Particles | |
| CN102010707B (zh) | 一种磁致变色四氧化三铁溶胶的制备方法 | |
| Daruvuri et al. | Effects of Zn2+ substitution on the structural, morphological, DC electrical resistivity, permeability and magnetic properties of Co0. 5Cu0. 5-x Zn x Fe2O4 nanoferrite | |
| JP2017201672A (ja) | 磁性粉末の製造方法 | |
| Bateer et al. | Facile synthesis of stable magnetic fluid using size-controlled Fe3O4 nanoparticles | |
| CN102502872B (zh) | 一种由纳米立方体交织而成的微纳结构三氧化二铁球及其制备方法 | |
| JP5124826B2 (ja) | 分散性の良いε酸化鉄粉末 | |
| Tyagi et al. | Synthesis and characterization of SrFe11. 2Zn0. 8O19 nanoparticles for enhanced microwave absorption | |
| KR101823362B1 (ko) | 산화철 나노입자 제조방법 및 이에 의해 제조된 산화철 나노입자 | |
| CN101693622B (zh) | 一种低温制备钡铁氧体的方法 | |
| Mouli et al. | Synthesis and magnetic studies of Co-Ni-Zn ferrite nano crystals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20110125 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20120718 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20120723 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20120724 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150619 Year of fee payment: 4 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20150619 Start annual number: 4 End annual number: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160629 Year of fee payment: 5 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20160629 Start annual number: 5 End annual number: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170626 Year of fee payment: 6 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20170626 Start annual number: 6 End annual number: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180625 Year of fee payment: 7 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20180625 Start annual number: 7 End annual number: 7 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181226 Year of fee payment: 19 |
|
| PR1001 | Payment of annual fee |
Payment date: 20181226 Start annual number: 8 End annual number: 19 |