탄소나노튜브 나노 유체의 초음파 처리 정도에 따른 점성 거동 특성
저자
이종석(Jongsuk Lee) ; 이세진(Sejin Lee) ; 조충연(Chungyeon Cho) ; 김승한(Sunghan Kim)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
KDC
550
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
462-463(2쪽)
제공처
나노 유체는 기존 유체에 나노 입자를 특정 방법을 통해 분산시킨 것으로서, 입자의 우수한 고유 특성이 반영됨과 동시에 열 전달, 윤활 및 센서 등에서 다양한 활용 가능성을 보인다.
나노 유체의 활용성을 최대화하기 위해서는 사용 환경에 맞는 유동성과 그에 따른 효과적인 입자 분산 상태가 요구된다. 탄소나노튜브는 1 차원 튜브 형상의 길고 유연한 특성과 함께 우수한 열 및 전기 전도성과 높은 기계적 강성을 가지고 있어 나노 유체에 활용되는 대표적인 재료이다.
본 연구에서는 소니케이션을 이용한 초음파 분산 과정에서 유체에 가해지는 에너지를 통해 탄소나노튜브 나노 유체의 점성 거동 메커니즘을 유체의 교질 구조 변화와 함께 해석하였다. 동일 환경에서 소니케이션 에너지 증가에 따른 탄소나노튜브 나노 유체의 점성 변화는 분산 과정으로부터의 본 연구에서는 소니케이션을 이용한 초음파 분산 과정에서 유체에 가해지는 에너지를 통해 탄소나노튜브 나노 유체의 점성 거동 메커니즘을 유체의 교질 구조 변화와 함께 해석하였다. 동일 환경에서 소니케이션 에너지 증가에 따른 탄소나노튜브 나노 유체의 점성 변화는 분산 과정으로부터의 유체 내 입자의 교질 구조 변화를 의미한다. 탄소나노튜브 나노 유체의 점성 거동은 크게 두 가지의 탄소나노튜브 분산 상태로 나눌 수 있으며, 각 상태가 이루는 교질 구조에 따라 점성은 상대적으로 증가 또는 감소한다.
결과적으로 본 연구에서는 제작 및 공정 조건이 나노 유체 내 고체 입자의 분산 상태와 이에 따른 유동성을 민감히 결정하는 것을 확인하였다. 또한 소니케이션 에너지 조건을 변수로 하여 탄소나노튜브 나노 유체의 점성에 대한 관계식을 제시하였다. 본 연구는 관련 분야에서의 나노 유체 활용에 있어서 유동성 및 교질 구조의 관계와 간단 제작과정을 이용한 활용 제어에 대한 기초 연구가 될 것으로 예상한다.
Nanofluids, specified as the suspension with nanoparticles, have been noted for their superb performance on various fields, such as heat-transfer, lubrication, and liquid sensor. These improvements are mainly attributed to the intrinsic properties of dispersed nanoparticles in fluids. To maximize the functions and capabilities of nanofluids, fluidity and colloidal structure should be carefully considered regarding the service environment. Carbon nanotubes, which have one-dimensionally long, tube-like and flexible structures, are typical materials in nanofluids due to their superior thermal conductivity, electrical conductivity, and mechanical stiffness. In this research, viscous behavior of nanofluids with multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) was investigated depending on the sonication energy. The results showed that the viscosity of nanofluids with MWCNTs was changed with increasing sonication energy. This change indicates that, during the preparation process, nanotubes experienced a size-phase change from “debundling” to “nanocutting”. Each phase determines the colloidal structure of nanofluids and influences the fluidity. Finally, we established a well-predicted correlation model between sonication conditions and viscosity of nanofluids. This work is a fundamental study on the relationship between fluidity and colloidal structure of nanofluids and contributes on the utilization of nanofluids for various applicational fields.
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