KR101312701B1 - Method of preparing gallium nanofluid, gallium nanofluid prepared by the same, and coolant of fast reactor including gallium nanofluid - Google Patents
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Abstract
교반기를 이용하여 액체 갈륨에 나노 입자를 분산시키는 단계를 포함하는 갈륨 나노 유체의 제조 방법, 이에 따라 제조된 갈륨 나노 유체, 그리고 갈륨 나노 유체를 포함하는 고속로의 냉각재가 제공된다.Provided is a method for preparing gallium nanofluid, comprising dispersing nanoparticles in liquid gallium using a stirrer, gallium nanofluid thus prepared, and a high speed coolant comprising gallium nanofluid.
Description
본 기재는 갈륨 나노 유체의 제조 방법, 이에 따라 제조된 갈륨 나노 유체, 그리고 갈륨 나노 유체를 포함하는 고속로의 냉각재에 관한 것이다.
The present disclosure relates to a method for producing a gallium nanofluid, a gallium nanofluid produced thereby, and a high speed coolant including a gallium nanofluid.
고속로의 설계에 있어서 나트륨은 현재 액체 금속 냉각재로서 각광받고 있는 금속의 하나이다. 그러나 나트륨은 고속로의 노심(core)에서 발생되는 열에너지를 잘 전달할 수 있으나, 누출될 경우 연소 등의 반응으로 화재 및 폭발의 위험성이 있다.In the design of high-speed furnaces, sodium is one of the metals that are in the spotlight as a liquid metal coolant. However, sodium can transfer heat energy generated at the core of a high-speed reactor well, but if leaked, there is a risk of fire and explosion due to a reaction such as combustion.
이러한 문제로 나트륨을 대체할 만한 액체 금속으로 갈륨에 대한 연구가 진행되고 있다.Due to this problem, research on gallium as a liquid metal that can replace sodium is being conducted.
갈륨은 매우 낮은 용융점과 매우 높은 비등점을 가진 물질로서, 녹은 상태에서의 전기 전도성이 우수하고, 화학적으로 안정한 상태를 가진다. 그러나 다른 액체 금속 대비 상대적으로 낮은 열 전도도를 가진다.Gallium is a material having a very low melting point and a very high boiling point, has excellent electrical conductivity in the molten state and has a chemically stable state. However, it has a relatively low thermal conductivity compared to other liquid metals.
이러한 문제를 해결하기 위해, 나노 입자를 이용하여 액체 갈륨의 열 전도도를 향상시키는 연구가 진행되고 있다.
In order to solve this problem, studies are being conducted to improve the thermal conductivity of liquid gallium using nanoparticles.
본 발명의 일 구현예는 액체 갈륨에 대한 나노 입자의 분산성이 우수한 갈륨 나노 유체의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.One embodiment of the present invention is to provide a method for producing a gallium nano-fluid excellent in dispersibility of the nanoparticles in liquid gallium.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 갈륨 나노 유체의 제조 방법에 따라 제조되어 열 전도도가 높은 갈륨 나노 유체를 제공하기 위한 것이다.Another embodiment of the present invention is to provide a gallium nanofluid having a high thermal conductivity is prepared according to the gallium nanofluid manufacturing method.
본 발명의 또 다른 일 구현예는 상기 갈륨 나노 유체를 포함하여 고속로의 경제성 및 안전성을 개선시킬 수 있는 고속로의 냉각재를 제공하기 위한 것이다.
Another embodiment of the present invention is to provide a coolant of the high-speed furnace including the gallium nano-fluid can improve the economics and safety of the high-speed furnace.
본 발명의 일 구현예는 교반기를 이용하여 액체 갈륨에 나노 입자를 분산시키는 단계를 포함하는 갈륨 나노 유체의 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention provides a method for producing a gallium nanofluid comprising dispersing the nanoparticles in liquid gallium using a stirrer.
상기 교반기는 임펠러를 포함할 수 있다.The stirrer may include an impeller.
상기 교반기는 60 내지 2,000 rpm의 교반 속도를 가질 수 있다. The stirrer may have a stirring speed of 60 to 2,000 rpm.
상기 나노 입자는 상기 액체 갈륨보다 열 전도도가 높은 입자를 포함할 수 있고, 구체적으로는 금속, 합금, 탄소계 물질, 금속 산화물 또는 이들의 조합을 포함할 수 있고, 더욱 구체적으로는 Al2O3, ZnO, Ni, SiC 복합체, 다중벽 탄소나노튜브 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. The nanoparticles may include particles having a higher thermal conductivity than the liquid gallium, specifically, may include a metal, an alloy, a carbon-based material, a metal oxide, or a combination thereof, and more specifically, Al 2 O 3. , ZnO, Ni, SiC composites, multi-walled carbon nanotubes or a combination thereof may be included.
상기 나노 입자는 상기 액체 갈륨 및 상기 나노 입자의 총량에 대하여 0.001 내지 5 부피%로 분산시킬 수 있다. The nanoparticles may be dispersed at 0.001 to 5% by volume based on the total amount of the liquid gallium and the nanoparticles.
상기 갈륨 나노 유체는 고속로의 냉각재로 사용될 수 있다.The gallium nanofluid may be used as a coolant in a high speed furnace.
본 발명의 다른 일 구현예는 상기 갈륨 나노 유체의 제조 방법에 따라 제조된 갈륨 나노 유체를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a gallium nanofluid prepared according to the method for producing a gallium nanofluid.
본 발명의 또 다른 일 구현예는 갈륨 나노 유체를 포함하는 고속로의 냉각재를 제공한다. Another embodiment of the present invention provides a coolant of a high speed containing a gallium nano fluid.
기타 본 발명의 측면들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
Other aspects of the present invention are included in the following detailed description.
액체 갈륨에 나노 입자를 균일하게 간단한 방법으로 분산시킬 수 있어 액체 갈륨의 열 전도도를 향상시킬 수 있으며, 더욱이 고속로의 냉각재로 사용함으로써 고속로의 경제성 및 안전성을 개선시킬 수 있다.
Since the nanoparticles can be uniformly dispersed in the liquid gallium in a simple manner, the thermal conductivity of the liquid gallium can be improved. Moreover, the economical efficiency and safety of the high speed furnace can be improved by using it as a coolant of the high speed furnace.
도 1은 일 구현예에 따른 교반기를 보여주는 사진이다.
도 2는 일 구현예에 따른 교반기의 임펠러를 보여주는 사진이다.
도 3a 및 3b는 각각 실시예 1에 따른 갈륨 나노 유체의 교반 전 및 후의 사진이다.
도 4a 및 4b는 각각 실시예 2에 따른 갈륨 나노 유체의 교반 전 및 후의 사진이다.
도 5a 및 5b는 각각 실시예 3에 따른 갈륨 나노 유체의 교반 전 및 후의 사진이다.
도 6a 및 6b는 각각 실시예 4에 따른 갈륨 나노 유체의 교반 전 및 후의 사진이다.
도 7a 및 7b는 각각 실시예 5에 따른 갈륨 나노 유체의 교반 전 및 후의 사진이다.
도 8 내지 10은 각각 비교예 1 내지 3에 따른 갈륨 나노 유체의 사진이다.
도 11은 비교예 4에 따른 갈륨 나노 유체의 사진이다.
도 12a 및 12b는 각각 실시예 1 및 4에 따른 갈륨 나노 유체의 TOF-SIMS(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) 분석 결과를 나타낸 도면이다.1 is a photograph showing a stirrer according to an embodiment.
2 is a photograph showing an impeller of an agitator according to one embodiment.
3A and 3B are photographs before and after stirring of the gallium nanofluid according to Example 1, respectively.
4A and 4B are photographs before and after stirring of the gallium nanofluid according to Example 2, respectively.
5A and 5B are photographs before and after stirring of the gallium nanofluid according to Example 3, respectively.
6A and 6B are photographs before and after stirring of the gallium nanofluid according to Example 4, respectively.
7A and 7B are photographs before and after stirring of the gallium nanofluid according to Example 5, respectively.
8 to 10 are photographs of gallium nanofluids according to Comparative Examples 1 to 3, respectively.
11 is a photograph of a gallium nanofluid according to Comparative Example 4.
12A and 12B are graphs showing results of time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) analysis of gallium nanofluids according to Examples 1 and 4, respectively.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, it should be understood that the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the following claims.
나노 유체란 물, 유기 용액 등의 기본 유체에 나노 크기의 나노 입자가 분산된 콜로이드 용액을 말한다. 상기 나노 입자로 인하여 상기 나노 유체는 상기 기본 유체에 비하여 매우 높은 열 전도도를 가질 수 있다.Nano fluid refers to a colloidal solution in which nano-sized nanoparticles are dispersed in a basic fluid such as water or an organic solution. Due to the nanoparticles, the nanofluid may have a very high thermal conductivity compared to the basic fluid.
일 구현예에 따른 갈륨 나노 유체는 액체 갈륨의 열 전도도를 향상시키기 위하여 기본 유체인 액체 갈륨에 상기 액체 갈륨보다 열 전도도가 더욱 높은 나노 입자를 분산시켜 얻어진 물질이다.The gallium nanofluid according to an embodiment is a material obtained by dispersing nanoparticles having a higher thermal conductivity than the liquid gallium in a liquid gallium which is a basic fluid in order to improve the thermal conductivity of the liquid gallium.
고체인 갈륨은 약 30℃ 이상의 온도에 두었을 때 액체 상태로 변하므로, 액체 갈륨을 쉽게 얻을 수 있다.Gallium, which is a solid, turns into a liquid state when placed at a temperature of about 30 DEG C or higher, so that liquid gallium can be easily obtained.
상기 나노 입자는 상기 액체 갈륨의 열 전도도보다 더욱 높은 입자를 사용할 수 있다. 그러한 나노 입자의 예로는 금속, 합금, 탄소계 물질, 금속 산화물 또는 이들의 조합을 들 수 있고, 이들의 구체적인 예로는, Al2O3, ZnO, Ni, SiC 복합체, 다중벽 탄소나노튜브 또는 이들의 조합을 들 수 있다.The nanoparticles may use particles that are higher than the thermal conductivity of the liquid gallium. Examples of such nanoparticles include metals, alloys, carbon-based materials, metal oxides, or combinations thereof, and specific examples thereof include Al 2 O 3 , ZnO, Ni, SiC composites, multi-walled carbon nanotubes, or the like. And combinations thereof.
상기 액체 갈륨의 열 전도도는 약 24 W/(mK) 이고, 상기 Al2O3의 열 전도도는 약 40 W/(mK) 이고, 상기 ZnO의 열 전도도는 약 100 W/(mK)이고, 상기 Ni의 열 전도도는 약 90.9 W/(mK) 이고, 상기 SiC 복합체의 열 전도도는 약 490 W/(mK) 이고, 상기 다중벽 탄소나노튜브의 열 전도도는 약 3,000 W/(mK) 이다. The thermal conductivity of the liquid gallium is about 24 W / (mK), the thermal conductivity of Al 2 O 3 is about 40 W / (mK), the thermal conductivity of ZnO is about 100 W / (mK), and The thermal conductivity of Ni is about 90.9 W / (mK), the thermal conductivity of the SiC composite is about 490 W / (mK), and the thermal conductivity of the multi-walled carbon nanotubes is about 3,000 W / (mK).
상기 나노 입자들을 사용함으로써 상기 액체 갈륨의 열 전도도를 향상시킬 수 있다.By using the nanoparticles it is possible to improve the thermal conductivity of the liquid gallium.
상기 나노 입자는 상기 액체 갈륨 및 상기 나노 입자의 총량에 대하여 0.001 내지 5 부피%로 분산시킬 수 있으며, 구체적으로는 0.1 내지 5 부피%로 분산시킬 수 있다. 상기 범위 내로 분산시킬 경우 갈륨 나노 유체의 높은 열 전도도를 얻을 수 있다. The nanoparticles may be dispersed in an amount of 0.001 to 5% by volume, and specifically 0.1 to 5% by volume, based on the total amount of the liquid gallium and the nanoparticles. When dispersed in the above range it is possible to obtain a high thermal conductivity of the gallium nanofluid.
또한 상기 액체 갈륨의 밀도는 상기 나노 입자들의 평균 밀도에 비해 크기 때문에, 상기 액체 갈륨에 상기 나노 입자를 분산시키는 것은 쉽지 않다.In addition, since the density of the liquid gallium is larger than the average density of the nanoparticles, it is not easy to disperse the nanoparticles in the liquid gallium.
일 구현예에 따르면, 교반기를 이용하여 액체 갈륨에 나노 입자를 분산시킴으로써 갈륨 나노 유체를 제조할 수 있다. According to one embodiment, the gallium nanofluid may be prepared by dispersing the nanoparticles in liquid gallium using a stirrer.
도 1은 일 구현예에 따른 교반기를 보여주는 사진이고, 도 2는 일 구현예에 따른 교반기의 임펠러를 보여주는 사진이다. 1 is a photograph showing a stirrer according to one embodiment, and FIG. 2 is a photograph showing an impeller of a stirrer according to an embodiment.
일 구현예에 따른 교반기는 도 1에서 보는 바와 같은 교반기를 사용할 수 있는데, 이는 교반기의 일 형태를 제시한 것일 뿐 이에 한정되지는 않는다.The stirrer according to one embodiment may use a stirrer as shown in FIG. 1, which is not limited thereto but suggests one form of the stirrer.
상기 교반기는 임펠러가 장착되어 있으며, 상기 임펠러는 도 1의 사진에서 비커 내에 담겨있는 막대 모양의 축을 나타낸다. 구체적으로, 임펠러는 도 2의 사진에서 보는 바와 같이 축의 아래 부분에 프로펠러를 포함하는 프로펠러형 임펠러일 수 있다. The stirrer is equipped with an impeller, and the impeller shows a rod-shaped shaft contained in the beaker in the photograph of FIG. 1. Specifically, the impeller may be a propeller-type impeller including a propeller in the lower portion of the shaft as shown in the photo of FIG.
상기 임펠러에 의해 교반 속도를 조절할 수 있고, 그에 따라 교반 성능 및 효율이 조절될 수 있다.The impeller can adjust the stirring speed, and accordingly the stirring performance and efficiency can be adjusted.
구체적으로, 상기 교반기는 60 내지 2,000 rpm의 교반 속도를 가질 수 있고, 더욱 구체적으로는 600 내지 650 rpm의 교반 속도를 가질 수 있다. 상기 범위의 교반 속도를 가질 경우, 액체 갈륨에 나노 입자가 균일하게 분산될 수 있다. Specifically, the stirrer may have a stirring speed of 60 to 2,000 rpm, more specifically, may have a stirring speed of 600 to 650 rpm. When the stirring speed is in the above range, the nanoparticles may be uniformly dispersed in the liquid gallium.
상기 제조 방법에 의해 제조된 갈륨 나노 유체는 고속로의 냉각재로 사용될 수 있다.The gallium nanofluid produced by the above production method may be used as a coolant in a high speed furnace.
고속로의 냉각재는 물과의 낮은 반응성을 가지고, 중성자를 흡수하는데 있어 낮은 단면적을 가지고, 우수한 열전달 효율을 가지고, 또한 낮은 용융점과 높은 비등점을 가지는 물질을 사용하는 것이 요구되는데, 일 구현예에 따른 갈륨 나노 유체는 이러한 요구 조건을 만족하므로 고속로의 냉각재로 유용하게 사용될 수 있다.
The coolant of the high speed furnace is required to use a material having low reactivity with water, low cross-sectional area for absorbing neutrons, good heat transfer efficiency, and low melting point and high boiling point, according to one embodiment. Since gallium nanofluids satisfy these requirements, they can be usefully used as coolants in high speed furnaces.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments described below are only intended to illustrate or explain the present invention, and thus the present invention should not be limited thereto.
또한, 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략한다.In addition, contents not described here can be inferred sufficiently technically if they are skilled in the art, and a description thereof will be omitted.
실시예Example 1 One
임펠러가 장착된 교반기에 액체 갈륨 20 ml 및 Al2O3 나노 입자 0.6908g(5 부피%)을 넣고 620 rpm의 교반 속도로 분산시켜, 갈륨 나노 유체를 제조하였다. 20 ml of liquid gallium and 0.6908 g (5% by volume) of Al 2 O 3 nanoparticles were added to an stirrer equipped with an impeller and dispersed at a stirring speed of 620 rpm to prepare a gallium nanofluid.
실시예Example 2 2
임펠러가 장착된 교반기에 액체 갈륨 20 ml 및 ZnO 나노 입자 0.9682g(5 부피%)을 넣고 620 rpm의 교반 속도로 분산시켜, 갈륨 나노 유체를 제조하였다. 20 ml of liquid gallium and 0.9682 g (5% by volume) of ZnO nanoparticles were added to an stirrer equipped with an impeller and dispersed at a stirring speed of 620 rpm to prepare a gallium nanofluid.
실시예Example 3 3
임펠러가 장착된 교반기에 액체 갈륨 20 ml 및 Ni 나노 입자 1.5384g(5 부피%)을 넣고 620 rpm의 교반 속도로 분산시켜, 갈륨 나노 유체를 제조하였다. 20 ml of liquid gallium and 1.5384 g (5% by volume) of Ni nanoparticles were added to an stirrer equipped with an impeller and dispersed at a stirring speed of 620 rpm to prepare a gallium nanofluid.
실시예Example 4 4
임펠러가 장착된 교반기에 액체 갈륨 20 ml 및 SiC 복합체 나노 입자 0.5457g(5 부피%)을 넣고 620 rpm의 교반 속도로 분산시켜, 갈륨 나노 유체를 제조하였다. 20 ml of liquid gallium and 0.5457 g (5% by volume) of SiC composite nanoparticles were added to an stirrer equipped with an impeller and dispersed at a stirring speed of 620 rpm to prepare a gallium nanofluid.
실시예Example 5 5
임펠러가 장착된 교반기에 액체 갈륨 20 ml 및 다중벽 탄소나노튜브 나노 입자 0.2591g(5 부피%)을 넣고 620 rpm의 교반 속도로 분산시켜, 갈륨 나노 유체를 제조하였다. 20 ml of liquid gallium and 0.2591 g (5% by volume) of multi-walled carbon nanotube nanoparticles were added to an stirrer equipped with an impeller and dispersed at a stirring speed of 620 rpm to prepare a gallium nanofluid.
비교예Comparative Example 1 One
액체 갈륨 20 ml에 Al2O3 나노 입자 0.1326g을 넣고 12시간 동안 PowerSonic 420(화신 테크놀러지 회사, 한국)으로 초음파 처리하여, 갈륨 나노 유체를 제조하였다. 0.1326 g of Al 2 O 3 nanoparticles was added to 20 ml of liquid gallium and sonicated with a PowerSonic 420 (Hwashin Technology Co., Ltd., Korea) for 12 hours to prepare a gallium nanofluid.
비교예Comparative Example 2 2
액체 갈륨 20 ml에 ZnO 나노 입자 0.1858g을 넣고 12시간 동안 PowerSonic 420(화신 테크놀러지 회사, 한국)으로 초음파 처리하여, 갈륨 나노 유체를 제조하였다. 0.1858 g of ZnO nanoparticles were added to 20 ml of liquid gallium, and sonicated with a PowerSonic 420 (Hwashin Technology Co., Ltd., Korea) for 12 hours to prepare a gallium nanofluid.
비교예Comparative Example 3 3
액체 갈륨 20 ml에 Ni 나노 입자 0.2953g을 넣고 12시간 동안 PowerSonic 420(화신 테크놀러지 회사, 한국)으로 초음파 처리하여, 갈륨 나노 유체를 제조하였다. 0.2953 g of Ni nanoparticles were added to 20 ml of liquid gallium and sonicated with a PowerSonic 420 (Hwashin Technology Co., Ltd., Korea) for 12 hours to prepare a gallium nanofluid.
비교예Comparative Example 4 4
상온에서 Ni 나노 입자를 3-머캅토프로필트리메톡시실란(MPTS)에 넣고 초음파 처리한다. 이후 6시간 에이징 후 전처리된 Ni 나노 입자를 에탄올로 3번 씻어서 완전히 말린다. 이후 상온에서 Ni-MPTS 나노 입자를 에탄올 및 증류수의 혼합물에서 분산시킨 후, 계속 저으면서 NH4OH 및 테트라에틸 오르쏘실리케이트(TEOS)를 첨가한다. 이후 상온에서 8시간 동안 계속 저어준다. 이후 에탄올로 씻고 8시간 동안 323K에서 건조시켜, 실리카로 코팅된 Ni 나노 입자를 제조한다.Ni nanoparticles are put in 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTS) at room temperature and sonicated. After 6 hours of aging, the pretreated Ni nanoparticles were washed three times with ethanol and dried thoroughly. The Ni-MPTS nanoparticles are then dispersed in a mixture of ethanol and distilled water at room temperature, followed by addition of NH 4 OH and tetraethyl orthosilicate (TEOS) with continued stirring. After stirring for 8 hours at room temperature. After washing with ethanol and dried at 323K for 8 hours to prepare Ni nanoparticles coated with silica.
액체 갈륨 15 ml에 상기 실리카로 코팅된 Ni 나노 입자 0.0655g을 넣고 혼합하여, 갈륨 나노 유체를 제조하였다. 15 ml of liquid gallium was added to 0.0655 g of the silica nanoparticles coated with silica to prepare a gallium nanofluid.
평가 1: 분산성 육안 관찰Evaluation 1: Dispersive Visual Observation
실시예 1 내지 5에서 제조된 갈륨 나노 유체의 분산 정도를 확인하기 위하여, 교반 전 및 후의 상태를 육안으로 관찰하여, 그 결과를 도 3a 내지 7b에 나타내었다.In order to confirm the degree of dispersion of the gallium nanofluids prepared in Examples 1 to 5, the state before and after stirring was visually observed, and the results are shown in FIGS. 3A to 7B.
도 3a 및 3b는 각각 실시예 1에 따른 갈륨 나노 유체의 교반 전 및 후의 사진이고, 도 4a 및 4b는 각각 실시예 2에 따른 갈륨 나노 유체의 교반 전 및 후의 사진이고, 도 5a 및 5b는 각각 실시예 3에 따른 갈륨 나노 유체의 교반 전 및 후의 사진이고, 도 6a 및 6b는 각각 실시예 4에 따른 갈륨 나노 유체의 교반 전 및 후의 사진이고, 도 7a 및 7b는 각각 실시예 5에 따른 갈륨 나노 유체의 교반 전 및 후의 사진이다. 3A and 3B are photographs before and after the agitation of the gallium nanofluid according to Example 1, respectively, and FIGS. 4A and 4B are photographs before and after the agitation of the gallium nanofluid according to Example 2, respectively, and FIGS. 5A and 5B are respectively Before and after the agitation of the gallium nanofluid according to Example 3, Figures 6a and 6b are photographs before and after the agitation of the gallium nanofluid according to Example 4, respectively, Figures 7a and 7b are gallium according to Example 5, respectively It is a photograph before and after stirring of a nanofluid.
도 3a 내지 7b를 참고하면, 실시예 1 내지 5에 따라 교반기를 이용하여 갈륨 나노 유체를 제조할 경우, 액체 갈륨에 나노 입자가 균일하게 분산이 잘 이루어졌음을 확인할 수 있다.Referring to Figures 3a to 7b, when preparing the gallium nano-fluid using the stirrer according to Examples 1 to 5, it can be seen that the nanoparticles are uniformly well dispersed in the liquid gallium.
또한 비교예 1 내지 3에서 제조된 갈륨 나노 유체를 육안으로 관찰하여, 그 결과를 도 8 내지 10에 나타내었다. In addition, the gallium nanofluids prepared in Comparative Examples 1 to 3 were visually observed, and the results are shown in FIGS. 8 to 10.
도 8 내지 10은 각각 비교예 1 내지 3에 따른 갈륨 나노 유체의 사진이다. 8 to 10 are photographs of gallium nanofluids according to Comparative Examples 1 to 3, respectively.
도 8 내지 10을 참고하면, 액체 갈륨에 나노 입자를 초음파 처리로 분산시킬 경우 분산이 균일하게 이루어지지 않음을 확인할 수 있다.8 to 10, it can be seen that the dispersion is not uniform when the nanoparticles are dispersed in the liquid gallium by ultrasonic treatment.
또한 비교예 4에서 제조된 갈륨 나노 유체를 육안으로 관찰하여, 그 결과를 도 11에 나타내었다. In addition, the gallium nanofluid prepared in Comparative Example 4 was visually observed, and the results are shown in FIG. 11.
도 11은 비교예 4에 따른 갈륨 나노 유체의 사진이다. 11 is a photograph of a gallium nanofluid according to Comparative Example 4.
도 11을 참고하면, 액체 갈륨에 실리카로 코팅시킨 나노 입자를 분산시킬 경우 분산이 균일하게 이루어지지 않음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 11, when the nanoparticles coated with silica are dispersed in the liquid gallium, the dispersion may not be uniformly performed.
평가 2: Evaluation 2: ICPICP 에 따른 분산성 분석Dispersion Analysis according to
실시예 3에서 제조된 갈륨 나노 유체의 분산성을 확인하기 위하여 ICP(Inductively Coupled Plasma)를 측정하였다. Inductively Coupled Plasma (ICP) was measured to confirm the dispersibility of the gallium nanofluid prepared in Example 3.
ICP는 석영관의 상단에 위치, 그 주위를 2, 3회 감싸고 있는 유도 코일에 의해 생성된다.The ICP is created by an induction coil placed on top of the quartz tube and wrapped around it two or three times.
실시예 3의 갈륨 나노 유체에서는 니켈의 양이 검출되었으며, 약 1.3085 중량% 양의 니켈이 액체 갈륨에 분산되었음을 알 수 있다.The amount of nickel was detected in the gallium nanofluid of Example 3, and it can be seen that about 1.3085% by weight of nickel was dispersed in the liquid gallium.
평가 3: Rating 3: TOFTOF -- SIMSSIMS 에 따른 분산성 분석Dispersion Analysis according to
실시예 1 및 4에서 제조된 갈륨 나노 유체의 분산성을 확인하기 위하여 TOF-SIMS(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)를 측정하여, 그 결과를 도 12a 및 12b에 나타내었다. Time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) was measured to confirm the dispersibility of the gallium nanofluids prepared in Examples 1 and 4, and the results are shown in FIGS. 12A and 12B.
상기 TOF-SIMS는 샘플 표면에 펄스 빔(pulsed beam)의 초점을 맞춰 표면 분석을 하는 기술이다The TOF-SIMS is a technique for surface analysis by focusing a pulsed beam on a sample surface.
도 12a 및 12b는 각각 실시예 1 및 4에 따른 갈륨 나노 유체의 TOF-SIMS(Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) 분석 결과를 나타낸 도면이다.12A and 12B are graphs showing results of time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) analysis of gallium nanofluids according to Examples 1 and 4, respectively.
도 12a 및 12b를 참고하면, 실시예 1 및 4의 갈륨 나노 유체의 경우 갈륨 표면에 분자량이 각각 Al2O3 및 SiC 복합체와 같은 원소들이 점으로 찍힌 것을 볼 수 있다. 이로부터 일 구현예에 따라 교반기를 이용하여 갈륨 나노 유체를 제조할 경우, 갈륨에 나노 입자가 균일하게 분산이 잘 이루어졌음을 확인할 수 있다.12A and 12B, in the case of the gallium nanofluids of Examples 1 and 4, it may be seen that elements such as Al 2 O 3 and SiC composites have dots on the gallium surface, respectively. From this, when preparing a gallium nanofluid using a stirrer according to one embodiment, it can be seen that the nanoparticles are uniformly well dispersed in gallium.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And falls within the scope of the invention.
Claims (10)
를 포함하는 갈륨 나노 유체의 제조 방법.
Dispersing nanoparticles in liquid gallium using an stirrer comprising an impeller
Method for producing a gallium nanofluid comprising a.
상기 교반기는 60 내지 2,000 rpm의 교반 속도를 가지는 것인 갈륨 나노 유체의 제조 방법.
The method of claim 1,
The stirrer has a stirring speed of 60 to 2,000 rpm method of producing a gallium nanofluid.
상기 나노 입자는 상기 액체 갈륨보다 열 전도도가 높은 입자를 포함하는 것인 갈륨 나노 유체의 제조 방법.
The method of claim 1,
The nanoparticles are a method of producing a gallium nanofluid will include particles having a higher thermal conductivity than the liquid gallium.
상기 나노 입자는 금속, 합금, 탄소계 물질, 금속 산화물 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 갈륨 나노 유체의 제조 방법.
The method of claim 1,
The nanoparticles are a method of producing a gallium nanofluid will include a metal, alloy, carbon-based material, metal oxide or a combination thereof.
상기 나노 입자는 Al2O3, ZnO, Ni, SiC 복합체, 다중벽 탄소나노튜브 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 갈륨 나노 유체의 제조 방법.
The method of claim 1,
The nanoparticles are Al 2 O 3 , ZnO, Ni, SiC composite, multi-walled carbon nanotubes or a combination thereof will be prepared.
상기 나노 입자는 상기 액체 갈륨 및 상기 나노 입자의 총량에 대하여 0.001 내지 5 부피%로 분산시키는 것인 갈륨 나노 유체의 제조 방법.
The method of claim 1,
Wherein the nanoparticles are dispersed at 0.001 to 5% by volume with respect to the total amount of the liquid gallium and the nanoparticles.
상기 갈륨 나노 유체는 고속로의 냉각재로 사용되는 것인 갈륨 나노 유체의 제조 방법.
The method of claim 1,
The gallium nanofluid is a method of producing a gallium nanofluid is used as a coolant of the high speed.
A gallium nanofluid prepared according to the method for producing a gallium nanofluid of any one of claims 1 and 3 to 8.
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