Luận án tiến sĩ khoa học vật liệu nghiên cứu chế tạo và khảo sát tính chất của chất lưu chứa ống nano cacbon trong hấp thụ năng lượng mặt trời

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Nguyễn Trọng Tâm NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA CHẤT LƯU CHỨA ỐNG NANO CACBON TRONG HẤP THỤ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Hà Nội – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Nguyễn Trọng Tâm NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CỦA CHẤT LƯU CHỨA ỐNG NANO CACBON TRONG HẤP THỤ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI Chuyên ngành: Vật liệu điện tử Mã sỗ: 44 01 23 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS Phan Ngọc Minh TS Bùi Hùng Thắng Hà Nội – 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài: “Nghiên cứu chế tạo khảo sát tính chất chất lưu chứa ống nano cacbon hấp thụ lượng mặt trời” cơng trình tơi Tất xuất công bố chung với cán hướng dẫn khoa học đồng nghiệp đồng ý tác giả trước đưa vào luận án Các kết luận án trung thực, chưa công bố sử dụng để bảo vệ luận án khác Tác giả luận án Nguyễn Trọng Tâm LỜI CẢM ƠN Trước hết, tơi xin bảy tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc tới hai người thầy hướng dẫn GS TS Phan Ngọc Minh TS Bùi Hùng Thắng, người thầy tận tâm hướng dẫn, định hướng cách tư duy, cách làm việc khoa học, hết lòng giúp đỡ, động viên suốt thời gian tác giả làm nghiên cứu, hoàn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Văn Chúc, TS Phạm Văn Trình, ThS Nguyễn Ngọc Anh, TS Trần Văn Hậu, ThS Mai Thị Phượng, KS Lê Đình Quang, TS Cao Thị Thanh, TS Nguyễn Văn Tú, TS Phan Ngọc Hồng, TS Nguyễn Tuấn Hồng – người ln giúp đỡ, ủng hộ có đóng góp kiến thức chun mơn giúp tơi hồn thành luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban lãnh đạo Học viện Khoa học Công nghệ, Viện Khoa học vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam cán Học viện, Viện Khoa học vật liệu quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi q trình học tập nghiên cứu luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo Đại học Hàng hải Việt Nam, tập thể cán Bộ môn Vật lý Khoa Cơ sở - Cơ tạo điều kiện giúp đỡ cho làm luận án nghiên cứu sinh Nhân dịp xin dành tình cảm chân thành tới người thân gia đình: Cha, mẹ, anh, chị, em người bạn là: Trần Thị Hà, Nguyễn Việt Tuyên, Trần Mạnh Đạt, Lê Quý, … động viên, hỗ trợ tơi vượt qua khó khăn Cuối tơi xin dành tình cảm sâu sắc biết ơn tới vợ con, tình yêu thương, quan tâm chia sẻ, cho nghị lực thực thành công luận án Tác giả Nguyễn Trọng Tâm i NỘI DUNG DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CHẤT LỎNG NANO TRONG HẤP THỤ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI 1.1 Giới thiệu chất lỏng nano hấp thụ lượng mặt trời .5 1.2 Ứng dụng chất lỏng chứa hạt nano hấp thụ lượng mặt trời 1.2.1 Cơ chế nâng cao hệ số dẫn nhiệt hiệu hấp thụ lượng mặt trời 1.2.1 Bộ thu nhiệt máy nước nóng lượng mặt trời .9 1.2.2 Hệ lưu trữ lượng nhiệt 25 1.2.3 Pin mặt trời 26 1.2.4 Hệ chưng cất lượng mặt trời .28 1.3 Những khả ứng dụng chất lỏng chứa hạt nano lĩnh vực lượng mặt trời tương lai 30 1.3.1 Hệ thống quang nhiệt điện 30 1.3.2 Pin nhiệt điện 31 1.3.3 Ao mặt trời 32 1.3.4 Các khả khác 35 1.4 Những thách thức sử dụng chất lỏng nano 35 1.5 Giới thiệu chất lỏng chứa ống nano cacbon 36 1.5.1 Tính chất vật liệu CNTs 36 ii 1.5.2 Tiềm ứng dụng CNTs cho chất lỏng hấp thụ lượng mặt trời 38 1.5.3 Vai trị việc biến tính CNTs 39 1.5.4 Nghiên cứu lựa chọn phương pháp biến tính CNTs .40 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM 47 2.1 Phương pháp tính tốn lý thuyết 47 2.2 Phương pháp chế tạo vật liệu 47 2.2.1 Quy trình biến tính CNTs 47 2.2.2 Quy trình chế tạo chất lỏng nano 49 2.3 Các phép đo thực nghiệm 50 2.3.1 Các phép đo hình thái 50 2.3.2 Các phép đo quang .52 2.3.3 Các phép đo nhiệt 52 CHƯƠNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LÝ THUYẾT .54 3.1 Mơ hình tính tốn độ dẫn nhiệt chất lỏng nano chứa CNTs 54 3.1.1 Mơ hình độ dẫn nhiệt Hemanth Patel 54 3.1.2 Mơ hình tính tốn lý thuyết độ dẫn nhiệt nhóm B.H Thang 55 3.2 Phát triển mơ hình tính tốn cải tiến cho hỗn hợp chất lỏng EG/DI 56 3.2.1 Mơ hình lý thuyết 56 3.2.2 So sánh mơ hình với kết thực nghiệm công bố 61 3.3 Nghiên cứu mơ hình lý thuyết tính chất quang hấp thụ nhiệt chất lỏng nano .62 3.3.1 Định luật Lambert-Beer 63 3.3.2 Tán xạ Rayleigh 63 iii 3.3.3 Lý thuyết Maxwell- Garnett 64 3.3.4 Lý thuyết Mie Gans 65 3.3.5 Một số kết thu từ mơ hình 65 3.3.6 Mơ hình tính tốn chuyển hóa lượng mặt trời thành nhiệt chất lỏng nano .69 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 73 4.1 Biến tính CNTs 73 4.2 Chất lỏng nano chứa CNTs nước cất 79 4.3 Chất lỏng nano chứa CNTs ethylene glycol .87 4.4 Chất lỏng nano chứa CNTs hỗn hợp EG/DI .92 4.5 Chất lỏng nano chứa CNTs dầu Silicone 95 4.6 Bitumen chứa CNTs 102 4.7 Thử nghiệm ứng dụng bitumen/CNTs hấp thụ lượng mặt trời 108 4.7.1 Nghiên cứu lựa chọn động hấp thụ lượng mặt trời 108 4.7.2 Hệ phát điện sử dụng động nhiệt Stirling hấp thụ lượng mặt trời dạng đĩa hội tụ (dish- Stirling) 113 4.7.3 Sử dụng bitumen/CNTs hệ hấp thụ lượng mặt trời dish- Stirling 113 KẾT LUẬN .118 TÀI LIỆU THAM KHẢO .120 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CNTs Ống nano cacbon (Carbon nanotubes) CVD Lắng đọng hóa học từ pha (Chemical vapor deposition) DI Nước cất (Deionized Water) EG Ethylen glycol EG/DI Hỗn hợp ethylen glycol với nước cất FTIR Phổ hồng ngoại biến đổi fourier (Fourier-transform infrared spectroscopy) MWCNTs Ống nano cacbon đa tường (Multiwalled carbon nanotubes) SEM Kính hiển vi điện tử quét (Scanning electron microscope) SWCNTs Ống nano cacbon đơn tường (Single-walled carbon nanotubes) TEM Kính hiển vi điện từ truyền qua (Transmission electron microscopy) TBC Độ dẫn nhiệt tiếp xúc (Thermal boundary conductance) TBR Trở kháng nhiệt tiếp xúc (Thermal boundary resistance) v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 So sánh hiệu kinh tế thu lượng mặt trời truyền thống thu lượng mặt trời sử dụng chất lỏng nano 21 Bảng 1.2 So sánh lượng biểu thu lượng mặt trời truyền thống thu lượng mặt trời sử dụng chất lỏng nano 22 Bảng 1.3 Lượng khí phát thải thu truyền thống thu lượng mặt trời dùng chất lỏng nano 24 Bảng 1.4 Danh mục chất so sánh độ dẫn nhiệt 38 Bảng 4.1 Tính chất bitumen 103 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình chương Hình 1.1 Sơ đồ thu nhiệt phẳng .9 Hình 1.2 Bộ thu nhiệt ống chân không 10 Hình 1.3 Bộ thu máng parabol 10 Hình 1.4 Bộ thu chảo parabol 11 Hình 1.5 Sơ đồ thu hấp thụ trực tiếp lượng mặt trời dùng chất lỏng nano 12 Hình 1.6 Ảnh hưởng tỉ lệ thể tích hạt nano lên hiệu suất thu 12 Hình 1.7 Ảnh hưởng kích thước hạt lên hiệu suất thu 13 Hình 1.8 Sơ đồ thí nghiệm thu nhiệt mặt trời nhóm Otanicar .13 Hình 1.9 Ảnh hưởng loại chất lỏng nano lên hiệu suất .14 Hình 1.10 Ảnh hưởng kích thước, tỉ lệ thể tích tới hiệu suất 15 Hình 1.11 a) Sơ đồ thiết kế thu lượng mặt trời với chất lỏng nano tâm có lắp kính b) Chất lỏng nano trung tâm khơng có lớp kính c) Tháp lượng truyền thống với chất rắn hấp thụ lượng mặt trời 15 Hình 1.12 Sơ đồ thu nhiệt mặt trời chảo parabol sử dụng chất lỏng nano 16 Hình 1.13 So sánh hiệu suất hấp thụ nhiệt thu chảo parabol dùng chất lỏng nano so với thu truyền thống .16 Hình 1.14 Bộ thu lượng mặt trời phẳng 17 Hình 1.15 Sơ đồ thí nghiệm thu lượng mặt trời 18 Hình 1.16 Hiệu suất thu lượng mặt trời sử dụng chất lỏng nano Al2O3 khơng có chất hoạt hóa bề mặt 19 Hình 1.17 Hiệu suất thu lượng mặt trời phẳng với chất lỏng nano cacbon đa tường với nồng độ pH khác so với nước tốc độ dòng chảy 0,0333 kg/s .19 122 [20] V Khullar, H Tyagi, T P Otanicar, P E Phelan, H Singh, and R A Taylor, “Solar energy harvesting using nanofluids-based concentrating solar collector,” ASME 2012 3rd Int Conf Micro/Nanoscale Heat Mass Transf MNHMT 2012, vol 3, no August 2012, pp 259–267, 2012, doi: 10.1115/MNHMT2012-75329 [21] Y Li, H Xie, W Yu, and J Li, “Investigation on heat transfer performances of nanofluids in solar collector,” Mater Sci Forum, vol 694, pp 33–36, 2011, doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.694.33 [22] R A Taylor, P E Phelan, T P Otanicar, R Adrian, and R Prasher, “Nanofluid optical property characterization: towards efficient direct absorption solar collectors,” Nanoscale Res Lett., vol 6, no 1, p 225, 2011, doi: 10.1186/1556-276X-6-225 [23] T Yousefi, F Veysi, E Shojaeizadeh, and S Zinadini, “An experimental investigation on the effect of Al2O3-H2O nanofluid on the efficiency of flatplate solar collectors,” Renew Energy, vol 39, no 1, pp 293–298, 2012, doi: 10.1016/j.renene.2011.08.056 [24] T Yousefi, F Veisy, E Shojaeizadeh, and S Zinadini, “An experimental investigation on the effect of MWCNT-H2O nanofluid on the efficiency of flatplate solar collectors,” Exp Therm Fluid Sci., vol 39, pp 207–212, 2012, doi: 10.1016/j.expthermflusci.2012.01.025 [25] T Yousefi, E Shojaeizadeh, F Veysi, and S Zinadini, “An experimental investigation on the effect of pH variation of MWCNT-H2O nanofluid on the efficiency of a flat-plate solar collector,” Sol Energy, vol 86, no 2, pp 771– 779, 2012, doi: 10.1016/j.solener.2011.12.003 [26] S Link and M A El-Sayed, “Shape and size dependence of radiative, nonradiative and photothermal properties of gold nanocrystals,” Int Rev Phys Chem., vol 19, no 3, pp 409–453, 2000, doi: 10.1080/01442350050034180 [27] N G Khlebtsov, L A Trachuk, and A G Mel’nikov, “The effect of the size, shape, and structure of metal nanoparticles on the dependence of their optical properties on the refractive index of a disperse medium,” Opt Spectrosc 123 (English Transl Opt i Spektrosk., vol 98, no 1, pp 77–83, 2005, doi: 10.1134/1.1858043 [28] E Sani et al., “Potential of carbon nanohorn-based suspensions for solar thermal collectors,” Sol Energy Mater Sol Cells, vol 95, no 11, pp 2994– 3000, 2011, doi: 10.1016/j.solmat.2011.06.011 [29] L Mercatelli, E Sani, A Giannini, P Di Ninni, F Martelli, and G Zaccanti, “Carbon nanohorn-based nanofluids: Characterization of the spectral scattering albedo,” Nanoscale Res Lett., vol 7, pp 1–12, 2012, doi: 10.1186/1556-276X7-96 [30] R Saidur, T C Meng, Z Said, M Hasanuzzaman, and A Kamyar, “Evaluation of the effect of nanofluid-based absorbers on direct solar collector,” Int J Heat Mass Transf., vol 55, no 21–22, pp 5899–5907, 2012, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2012.05.087 [31] A Lenert and E N Wang, “Optimization of nanofluid volumetric receivers for solar thermal energy conversion,” Sol Energy, vol 86, no 1, pp 253–265, 2012, doi: 10.1016/j.solener.2011.09.029 [32] G Colangelo, E Favale, A de Risi, and D Laforgia, “Results of experimental investigations on the heat conductivity of nanofluids based on diathermic oil for high temperature applications,” Appl Energy, vol 97, pp 828–833, 2012, doi: 10.1016/j.apenergy.2011.11.026 [33] Y Kameya and K Hanamura, “Enhancement of solar radiation absorption using nanoparticle suspension,” Sol Energy, vol 85, no 2, pp 299–307, 2011, doi: 10.1016/j.solener.2010.11.021 [34] Y Gan and L Qiao, “Optical properties and radiation-enhanced evaporation of nanofluid fuels containing carbon-based nanostructures,” Energy and Fuels, vol 26, no 7, pp 4224–4230, 2012, doi: 10.1021/ef300493m [35] T P Otanicar and J S Golden, “Comparative environmental and economic analysis of conventional and nanofluid solar hot water technologies,” Environ Sci Technol., vol 43, no 15, pp 6082–6087, 2009, doi: 10.1021/es900031j [36] V Khullar and H Tyagi, “A study on environmental impact of nanofluid-based 124 concentrating solar water heating system,” Int J Environ Stud., vol 69, no 2, pp 220–232, 2012, doi: 10.1080/00207233.2012.663227 [37] D Shin and D Banerjee, “Enhancement of specific heat capacity of hightemperature silica-nanofluids synthesized in alkali chloride salt eutectics for solar thermal-energy storage applications,” Int J Heat Mass Transf., vol 54, no 5–6, pp 1064–1070, 2011, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2010.11.017 [38] S Wu, H Wang, S Xiao, and D Zhu, “Numerical simulation on thermal energy storage behavior of Cu/paraffin nanofluids PCMs,” Procedia Eng., vol 31, no 2011, pp 240–244, 2012, doi: 10.1016/j.proeng.2012.01.1018 [39] M A Green, E D Dunlop, D H Levi, J Hohl-Ebinger, M Yoshita, and A W Y Ho-Baillie, “Solar cell efficiency tables (version 54),” Prog Photovoltaics Res Appl., vol 27, no 7, pp 565–575, 2019, doi: 10.1002/pip.3171 [40] M Elmir, R Mehdaoui, and A Mojtabi, “Numerical simulation of cooling a solar cell by forced convection in the presence of a nanofluid,” Energy Procedia, vol 18, pp 594–603, 2012, doi: 10.1016/j.egypro.2012.05.072 [41] S El Bécaye Maïga, S J Palm, C T Nguyen, G Roy, and N Galanis, “Heat transfer enhancement by using nanofluids in forced convection flows,” Int J Heat Fluid Flow, vol 26, no SPEC ISS., pp 530–546, 2005, doi: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2005.02.004 [42] S P Jang and S U S Choi, “Role of Brownian motion in the enhanced thermal conductivity of nanofluids,” Appl Phys Lett., vol 84, no 21, pp 4316–4318, 2004, doi: 10.1063/1.1756684 [43] O Mahian and A Kianifar, “Mathematical modelling and experimental study of a solar distillation system,” Proc Inst Mech Eng Part C J Mech Eng Sci., vol 225, no 5, pp 1203–1212, 2011, doi: 10.1177/2041298310392648 [44] M H S Y M Koilraj Gnanadason, P Senthil Kumar, S.Rajakumar, “EFFECT OF NANOFLUIDS IN A VACUUM SINGLE BASIN SOLAR STILL,” Int J Adv Eng Res Stud., vol 1, no 1, pp 171–177, 2011 [45] S Nijmeh, S Odeh, and B Akash, “Experimental and theoretical study of a 125 single-basin solar sill in Jordan,” Int Commun Heat Mass Transf., vol 32, no 3–4, pp 565–572, 2005, doi: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2004.06.006 [46] T C Hung and W M Yan, “Enhancement of thermal performance in doublelayered microchannel heat sink with nanofluids,” Int J Heat Mass Transf., vol 55, no 11–12, pp 3225–3238, 2012, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2012.02.057 [47] H Fan, R Singh, and A Akbarzadeh, “Electric power generation from thermoelectric cells using a solar dish concentrator,” J Electron Mater., vol 40, no 5, pp 1311–1320, 2011, doi: 10.1007/s11664-011-1625-x [48] T M Letcher, Storing Energy: With Special Reference to Renewable Energy Sources Elsevier, 2016 [49] A H Sayer, H Al-Hussaini, and A N Campbell, “Experimental analysis of the temperature and concentration profiles in a salinity gradient solar pond with, and without a liquid cover to suppress evaporation,” Sol Energy, vol 155, pp 1354–1365, 2017, doi: 10.1016/j.solener.2017.08.002 [50] W Duangthongsuk and S Wongwises, “An experimental study on the heat transfer performance and pressure drop of TiO2-water nanofluids flowing under a turbulent flow regime,” Int J Heat Mass Transf., vol 53, no 1–3, pp 334–344, 2010, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2009.09.024 [51] P Razi, M A Akhavan-Behabadi, and M Saeedinia, “Pressure drop and thermal characteristics of CuO-base oil nanofluid laminar flow in flattened tubes under constant heat flux,” Int Commun Heat Mass Transf., vol 38, no 7, pp 964–971, 2011, doi: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2011.04.010 [52] R Bubbico, G P Celata, F D’Annibale, B Mazzarotta, and C Menale, “Experimental analysis of corrosion and erosion phenomena on metal surfaces by nanofluids,” Chem Eng Res Des., vol 104, pp 605–614, 2015, doi: 10.1016/j.cherd.2015.10.004 [53] H Xie and L Chen, “Review on the preparation and thermal performances of carbon nanotube contained nanofluids,” J Chem Eng Data, vol 56, no 4, pp 1030–1041, 2011, doi: 10.1021/je101026j 126 [54] N A C Sidik, M N A W M Yazid, and S Samion, “A review on the use of carbon nanotubes nanofluid for energy harvesting system,” Int J Heat Mass Transf., vol 111, pp 782–794, 2017, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.04.047 [55] L Mercatelli, E Sani, D Fontani, G Zaccanti, F Martelli, and P di Ninni, “Scattering and absorption properties of carbon nanohorn-based nanofluids for solar energy applications,” J Eur Opt Soc., vol 6, p 36, 2011, doi: 10.2971/jeos.2011.11025 [56] X Li, W Chen, and C Zou, “An experimental study on β-cyclodextrin modified carbon nanotubes nanofluids for the direct absorption solar collector (DASC): Specific heat capacity and photo-thermal conversion performance,” Sol Energy Mater Sol Cells, vol 204, no 1, p 110240, 2020, doi: 10.1016/j.solmat.2019.110240 [57] N Karousis and N Tagmatarchis, “Current Progress on the Chemical Modification of Carbon Nanotubes,” Chem Rev., vol 110, no 9, pp 5366– 5397, 2010, doi: https://doi.org/10.1021/cr100018g [58] Y Xing, L Li, C C Chusuei, and R V Hull, “Sonochemical Oxidation of Multiwalled Carbon Nanotubes,” Langmuir, vol 21, no 9, pp 4185–4190, 2005, doi: https://doi.org/10.1021/la047268e [59] K C Park, T Hayashi, H Tomiyasu, M Endo, and M S Dresselhaus, “Progressive and invasive functionalization of carbon nanotube sidewalls by diluted nitric acid under supercritical conditions,” J Mater Chem., vol 15, no 3, pp 407–411, 2005, doi: 10.1039/b411221k [60] K J Ziegler, Z Gu, H Peng, E L Flor, R H Hauge, and R E Smalley, “Controlled oxidative cutting of single-walled carbon nanotubes,” J Am Chem Soc., vol 127, no 5, pp 1541–1547, 2005, doi: 10.1021/ja044537e [61] R Marega, G Accorsi, M Meneghetti, A Parisini, M Prato, and D Bonifazi, “Cap removal and shortening of double-walled and very-thin multi-walled carbon nanotubes under mild oxidative conditions,” Carbon N Y., vol 47, no 3, pp 675–682, 2009, doi: 10.1016/j.carbon.2008.10.049 127 [62] Z Chen et al., “Soluble ultra-short single-walled carbon nanotubes,” J Am Chem Soc., vol 128, no 32, pp 10568–10571, 2006, doi: 10.1021/ja063283p [63] A Arrais, E Diana, D Pezzini, R Rossetti, and E Boccaleri, “A fast effective route to pH-dependent water-dispersion of oxidized single-walled carbon nanotubes,” Carbon N Y., vol 44, no 3, pp 587–590, 2006, doi: 10.1016/j.carbon.2005.10.012 [64] P C Ma, J K Kim, and B Z Tang, “Functionalization of carbon nanotubes using a silane coupling agent,” Carbon N Y., vol 44, no 15, pp 3232–3238, 2006, doi: 10.1016/j.carbon.2006.06.032 [65] A Gromov et al., “Covalent amino-functionalisation of single-wall carbon nanotubes,” J Mater Chem., vol 15, no 32, pp 3334–3339, 2005, doi: 10.1039/b504282h [66] Y Chen and S Mitra, “Fast microwave-assisted purification, functionalization and dispersion of multi-walled carbon nanotubes,” J Nanosci Nanotechnol., vol 8, no 11, pp 5770–5775, 2008, doi: 10.1166/jnn.2008.215 [67] M Fagnoni, A Profumo, D Merli, D Dondi, P Mustarelli, and E Quartarone, “Water-Miscible Liquid Multiwalled Carbon Nanotubes,” Adv Mater., vol 21, no 17, pp 1761–1765, 2009, doi: 10.1002/adma.200801994 [68] N Hu, G Dang, H Zhou, J Jing, and C Chen, “Efficient direct water dispersion of multi-walled carbon nanotubes by functionalization with lysine,” Mater Lett., vol 61, no 30, pp 5285–5287, 2007, doi: 10.1016/j.matlet.2007.04.084 [69] D Bonifazi et al., “Microscopic and spectroscopic characterization of paintbrush-like single-walled carbon nanotubes,” Nano Lett., vol 6, no 7, pp 1408–1414, 2006, doi: 10.1021/nl060394d [70] R Pecora, “Dynamic light scattering measurement of nanometer particles in liquids,” J Nanoparticle Res., vol 2, pp 123–131, 2000, doi: 10.1097/01.moh.0000169287.51594.3b [71] D Hemanth et al., “Model for Heat Conduction in Nanofluids,” Phys Rev Lett., vol 93, no 14, p 144301, 2004 128 [72] H E Patel, K B Anoop, T Sundararajan, and S K Das, “Model for thermal conductivity of CNT-nanofluids,” Bull Mater Sci., vol 31, no 3, pp 387– 390, 2008 [73] Y J Hwang et al., “Investigation on characteristics of thermal conductivity enhancement of nanofluids,” Curr Appl Phys., vol 6, pp 1068–1071, 2006 [74] L Chen, H Xie, Y Li, and W Yu, “Nanofluids containing carbon nanotubes treated by mechanochemical reaction,” Thermochim Acta, vol 477, pp 21– 24, 2008, doi: 10.1016/j.tca.2008.08.001 [75] V Kumaresan and R Velraj, “Experimental investigation of the thermophysical properties of water-ethylene glycol mixture based CNT nanofluids,” Thermochim Acta, vol 545, pp 180–186, 2012, doi: 10.1016/j.tca.2012.07.017 [76] B H Thang, P H Khoi, and P N Minh, “A modified model for thermal conductivity of carbon nanotube-nanofluids,” vol 032002, 2015, doi: 10.1063/1.4914405 [77] Q Li, C Liu, X Wang, and S Fan, “Measuring the thermal conductivity of individual carbon nanotubes by the Raman shift method,” Nanotechnology, vol 20, no 14, p 145720, 2009, doi: 10.1088/0957-4484/20/14/145702 [78] L Mercatelli et al., “Absorption and scattering properties of carbon nanohornbased nanofluids for direct sunlight absorbers,” Nanoscale Res Lett., vol 6, no 1, pp 1–9, 2011, doi: 10.1186/1556-276X-6-282 [79] C F Bohren and D R Huffman, Absorption and Scattering of Light by Small Particles Newyork: John Wiley & Sons, 1983 [80] S H Lee and S P Jang, “Extinction coefficient of aqueous nanofluids containing multi-walled carbon nanotubes,” Int J Heat Mass Transf., vol 67, pp 930–935, 2013, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.08.094 [81] N Hordy, D Rabilloud, J L Meunier, and S Coulombe, “High temperature and long-term stability of carbon nanotube nanofluids for direct absorption solar thermal collectors,” Sol Energy, vol 105, pp 82–90, 2014, doi: 10.1016/j.solener.2014.03.013 129 [82] S M Ladjevardi, A Asnaghi, P S Izadkhast, and A H Kashani, “Applicability of graphite nanofluids in direct solar energy absorption,” Sol Energy, vol 94, pp 327–334, 2013, doi: 10.1016/j.solener.2013.05.012 [83] J Qu, M Tian, X Han, R Zhang, and Q Wang, “Photo-thermal conversion characteristics of MWCNT-H2O nanofluids for direct solar thermal energy absorption applications,” Appl Therm Eng., vol 124, pp 486–493, 2017, doi: 10.1016/j.applthermaleng.2017.06.063 [84] J Jang, J Bae, and S H Yoon, “A study on the effect of surface treatment of carbon nanotubes for liquid crystalline epoxide-carbon nanotube composites,” J Mater Chem., vol 13, no 4, pp 676–681, 2003, doi: 10.1039/b212190e [85] P Van Trinh et al., “Influence of defects induced by chemical treatment on the electrical and thermal conductivity of nanofluids containing carboxylfunctionalized multi-walled carbon nanotubes,” RSC Adv., vol 7, no 79, pp 49937–49946, 2017, doi: 10.1039/c7ra08552d [86] L Bokobza and J Zhang, “Raman spectroscopic characterization of multiwall carbon nanotubes and of composites,” Express Polym Lett., vol 6, no 7, pp 601–608, 2012, doi: 10.3144/expresspolymlett.2012.63 [87] J Ivall, G Langlois-rahme, S Coulombe, and P Servio, “Quantitative stability analyses of multiwall carbon nanotube nano fl uids following water / ice phase change cycling,” Nanotechnology, vol 28, p 055702, 2017, doi: 10.1088/1361-6528/aa52b4 [88] A Ghadimi, R Saidur, and H S C Metselaar, “A review of nanofluid stability properties and characterization in stationary conditions,” Int J Heat Mass Transf., vol 54, no 17–18, pp 4051–4068, 2011, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2011.04.014 [89] B Munkhbayar et al., “An experimental study of the planetary ball milling effect on dispersibility and thermal conductivity of MWCNTs-based aqueous nanofluids,” Mater Res Bull., vol 47, no 12, pp 4187–4196, 2012, doi: 10.1016/j.materresbull.2012.08.073 [90] H Xie and L Chen, “Adjustable thermal conductivity in carbon nanotube 130 nanofluids,” Phys Lett Sect A Gen At Solid State Phys., vol 373, no 21, pp 1861–1864, 2009, doi: 10.1016/j.physleta.2009.03.037 [91] S S J Aravind, P Baskar, T T Baby, R K Sabareesh, S Das, and S Ramaprabhu, “Investigation of Structural Stability, Dispersion, Viscosity, and Conductive Heat Transfer Properties of Functionalized Carbon Nanotube Based Nanofluids,” J Phys Chem C, vol 115, no 34, pp 16737–16744, 2011, doi: 10.1021/jp201672p [92] T T Baby and S Ramaprabhu, “Synthesis and nanofluid application of silver nanoparticles decorated graphene,” J Mater Chem., vol 21, no 26, pp 9702– 9709, 2011, doi: 10.1039/c0jm04106h [93] A M Marconnet, M A Panzer, and K E Goodson, “Thermal conduction phenomena in carbon nanotubes and related nanostructured materials,” vol 85, no September, 2013, doi: 10.1103/RevModPhys.85.1295 [94] C W Nan, R Birringer, D R Clarke, and H Gleiter, “Effective thermal conductivity of particulate composites with interfacial thermal resistance,” J Appl Phys., vol 81, no 10, pp 6692–6699, 1997, doi: 10.1063/1.365209 [95] S Harish et al., “Temperature dependent thermal conductivity increase of aqueous nanofluid with single walled carbon nanotube inclusion,” Mater Express, vol 2, no 3, pp 213–223, 2012, doi: 10.1166/mex.2012.1074 [96] S Harish et al., “Enhanced thermal conductivity of ethylene glycol with singlewalled carbon nanotube inclusions,” Int J Heat Mass Transf., vol 55, no 13– 14, pp 3885–3890, 2012, doi: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2012.03.001 [97] A A Balandin, “Thermal properties of graphene and nanostructured carbon materials,” Nat Mater., vol 10, no 8, pp 569–581, 2011, doi: 10.1038/nmat3064 [98] and D T Zacharias G Fthenakis, Zhen Zhu, “Effect of structural defects on the thermal conductivity of graphene: From point to line defects to haeckelites,” Phys Rev B, vol 89, no 12, p 125421, 2014, doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.89.125421 [99] E Chiavazzo and P Asinari, “Enhancing surface heat transfer by carbon 131 nanofins : towards an alternative to nanofluids ?,” pp 1–13, 2011 [100] S Hida, T Hori, T Shiga, J Elliott, and J Shiomi, “Thermal resistance and phonon scattering at the interface between carbon nanotube and amorphous polyethylene,” Int J Heat Mass Transf., vol 67, pp 1024–1029, 2013, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.08.068 [101] S T Huxtable et al., “Interfacial heat flow in carbon nanotube suspensions,” Nat Mater., vol 2, pp 731–734, 2003, doi: https://doi.org/10.1038/nmat996 [102] C F Carlborg, J Shiomi, and S Maruyama, “Thermal boundary resistance between single-walled carbon nanotubes and surrounding matrices,” Phys Rev B, vol 78, no 20, p 205406, 2008, doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.78.205406 [103] C Maxwell, A Treatise on Electricity and Magnetism Clarendon, 1973 [104] R L Hamiton and O C K., “Thermal Conductivity of Heterogeneous TwoComponent Systems,” Ind Eng Chem Fundam., vol 1, no 3, pp 187–191, 1962, doi: 10.1021/i160003a005 [105] Q Z Xue, “Model for thermal conductivity of carbon nanotube-based composites,” Phys B Condens Matter, vol 368, no 1–4, pp 302–307, 2005, doi: 10.1016/j.physb.2005.07.024 [106] H Aybar, M Sharifpur, M R Azizian, M Mehrabi, and J P Meyer, “A review of thermal conductivity models for nanofluids,” Heat Transf Eng., vol 36, no 13, pp 1085–1110, 2015, doi: 10.1080/01457632.2015.987586 [107] L Yang and X Xu, “A renovated Hamilton – Crosser model for the effective thermal conductivity of CNTs nano fl uids,” Int Commun Heat Mass Transf., vol 81, pp 42–50, 2017, doi: 10.1016/j.icheatmasstransfer.2016.12.010 [108] D S Codd, A Carlson, J Rees, and A H Slocum, “A low cost high flux solar simulator,” Sol Energy, vol 84, no 12, pp 2202–2212, 2010, doi: 10.1016/j.solener.2010.08.007 [109] Y Lee, H Jeong, and Y Sung, “Thermal absorption performance evaluation of water-based nanofluids (Cnts, cu, and al2 o3 ) for solar thermal harvesting,” Energies, vol 14, no 16, 2021, doi: 10.3390/en14164875 132 [110] N Jha and S Ramaprabhu, “Thermal conductivity studies of metal dispersed multiwalled carbon nanotubes in water and ethylene glycol based nanofluids,” vol 106, p 084317, 2009, doi: 10.1063/1.3240307 [111] C H Chon, K D Kihm, S P Lee, S U Choi, C H Chon, and K D Kihm, “Empirical correlation finding the role of temperature and particle size for nanofluid ( Al2O3 ) thermal conductivity enhancement Empirical correlation finding the role of temperature and particle size,” Appl Phys Lett., vol 153107, pp 2–5, 2005, doi: 10.1063/1.2093936 [112] H.-H Moretto, M Schulze, and G Wagner, “Silicones,” Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol 32 pp 675–708, 2000, doi: 10.1002/14356007.a24_057 [113] X Wang, Y He, G Cheng, L Shi, X Liu, and J Zhu, “Direct vapor generation through localized solar heating via carbon-nanotube nanofluid,” Energy Convers Manag., vol 130, pp 176–183, 2016, doi: 10.1016/j.enconman.2016.10.049 [114] V Bobes-jesus, P Pascual-muñoz, D Castro-fresno, and J Rodriguezhernandez, “Asphalt solar collectors : A literature review,” Appl Energy, vol 102, pp 962–970, 2013, doi: 10.1016/j.apenergy.2012.08.050 [115] I Luminosu and L Fara, “Experimental research on bitumen preheating (fluidization) by using solar energy in passive mode,” Int J Therm Sci., vol 48, no 1, pp 209–217, 2009, doi: 10.1016/j.ijthermalsci.2008.01.013 [116] S M Abtahi, M Sheikhzadeh, and S M Hejazi, “Fiber-reinforced asphaltconcrete - A review,” Constr Build Mater., vol 24, no 6, pp 871–877, 2010, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2009.11.009 [117] G D Airey, “Rheological properties of styrene butadiene styrene polymer modified road bitumens,” Fuel, vol 82, no 14, pp 1709–1719, 2003, doi: 10.1016/S0016-2361(03)00146-7 [118] S Iijima, “Helical microtubules of graphitic carbon,” Nature, vol 354, pp 56– 58, 1991 [119] P M Ajayan, “Nanotubes from Carbon,” Chem Rev., vol 99, no 7, pp 1787– 133 1799, 1999 [120] A Peigney, C Laurent, E Flahaut, R R Bacsa, and A Rousset, “Specific surface area of carbon nanotubes and bundles of carbon nanotubes,” vol 39, pp 507–514, 2001 [121] M M J Treacy, T W Ebbesen, and J M Gibson, “Exceptionally high Young’s modulus observed for individual carbon nanotubes,” Nature, vol 381, no 6584 pp 678–680, 1996, doi: 10.1038/381678a0 [122] K Donaldson et al., “Carbon nanotubes: A review of their properties in relation to pulmonary toxicology and workplace safety,” Toxicol Sci., vol 92, no 1, pp 5–22, 2006, doi: 10.1093/toxsci/kfj130 [123] S Berber, Y Kwon, and D Tománek, “Unusually High Thermal Conductivity of Carbon Nanotubes,” Phys Rev Lett., vol 84, no 20, pp 4613–4616, 2000 [124] F H Gojny, M H G Wichmann, U Köpke, B Fiedler, and K Schulte, “Carbon nanotube-reinforced epoxy-composites: enhanced stiffness and fracture toughness at low nanotube content,” Compos Sci Technol., vol 64, no 15, pp 2363–2371, Nov 2004, doi: 10.1016/j.compscitech.2004.04.002 [125] B Shu, S Wu, L Pang, and B Javilla, “The Utilization of Multiple-Walled Carbon Nanotubes in Polymer Modified Bitumen,” Mater MDPI, vol 10, no 416, 2017, doi: 10.3390/ma10040416 [126] H Latifi and P Hayati, “Evaluating the effects of the wet and simple processes for including carbon Nanotube modifier in hot mix asphalt,” Constr Build Mater., vol 164, pp 326–336, 2018, doi: 10.1016/j.conbuildmat.2017.12.237 [127] Q Yang et al., “Performance Evaluation of Bitumen with a Homogeneous Dispersion of Carbon Nanotubes,” Carbon N Y., p 14770, 2019, doi: 10.1016/j.carbon.2019.11.013 [128] M Faramarzi, M Arabani, A K Haghi, and V Mottaghitalab, “Carbon nanotubes-modified asphalt binder: Preparation and characterization,” Int J Pavement Res Technol., vol 8, no 1, pp 29–37, 2015, doi: 10.6135/ijprt.org.tw/2015.8(1).29 [129] H Hachem, R Gheith, F Aloui, and S Ben Nasrallah, “Technological 134 challenges and optimization efforts of the Stirling machine: A review,” Energy Convers Manag., vol 171, no March, pp 1365–1387, 2018, doi: 10.1016/j.enconman.2018.06.042 [130] A Romanelli, “Stirling engine operating at low temperature difference,” Am J Phys., vol 88, no 4, pp 319–324, 2020, doi: 10.1119/10.0000832 [131] U R Singh and A Kumar, “Review on solar Stirling engine: Development and performance,” Therm Sci Eng Prog., vol 8, no August, pp 244–256, 2018, doi: 10.1016/j.tsep.2018.08.016 [132] B Kongtragool and S Wongwises, “A review of solar-powered Stirling engines and low temperature differential Stirling engines,” Renew Sustain Energy Rev., vol 7, no 2, pp 131–154, 2003, doi: 10.1016/S13640321(02)00053-9 135 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA NGHIÊN CỨU SINH Các báo báo cáo liên quan đến luận án 1.1 Bài báo quốc tế thuộc danh mục ISI Nguyen Trong Tam, Nguyen Viet Phuong, Phan Hong Khoi, Phan Ngoc Minh, Masoud Afrand, Pham Van Trinh, Bui Hung Thang, Gaweł Zyła, Patrice Estellé, “Carbon Nanomaterial-Based Nanofluids for Direct Thermal Solar Absorption”, Nanomaterials – MDPI, ISSN 2079-4991; Volume 10, 1199 (2020), Impact factor 2020: 4.324 Q2 Nguyen Trong Tam, Pham Van Trinh, Nguyen Ngoc Anh, Nguyen Tuan Hong, Phan Ngoc Hong, Phan Ngoc Minh, Bui Hung Thang, “Thermal conductivity and photothermal conversion performance of ethylene glycol-based nanofluids containing multiwalled carbon nanotubes”, Journal of Nanomaterials ISSN: 16874129, Volume 2018, Article ID 2750168, pages, IF 2018: 2,2 Q2, Pham Van Trinh, Nguyen Ngoc Anh, Nguyen Trong Tam, Nguyen Tuan Hong, Phan Ngoc Hong, Phan Ngoc Minh, Bui Hung Thang “Influence of defects induced by chemical treatment on the electrical and thermal conductivity of nanofluids containing carboxyl-functionalized multi-walled carbon nanotubes”, RSC Advances, ISSN 2046-2069, Issue 79, 10-2017 Impact factor 2017: 3,1 Q1 1.2 Bài báo đăng tạp chí quốc gia Nguyễn Trọng Tâm, “Tổng quan chất lỏng nano chứa ống nano cacbon hấp thụ lượng mặt trời”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ - Đại học Duy Tân; ISSN: 1859-4905, Tập (34), 2019 Nguyen Trong Tam, Bui Hung Thang, Phan Ngoc Minh, “A Model for Thermal Conductivity of Ethylene Glycol/Water Solution Containing Carbon Nanotubes”, Vietnam Science and Technology, ISSN: 2525-2461, Vol 59, No 2, June-2017 Phạm Văn Trình, Nguyễn Ngọc Anh, Nguyễn Trọng Tâm, Tô Anh Đức, Nguyễn Văn Chúc, Phan Ngọc Hồng, Phan Ngọc Minh, Bùi Hùng Thắng 136 “Nghiên cứu chế tạo vật liệu lai ống nanô cácbon hạt nanô Cu định hướng ứng dụng cho chất lỏng nano”, Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Khoa học Tự nhiên; ISSN 1859–1388, Tập 126, Số 1A, 2017 1.3 Các công bố hội nghị khoa học chuyên ngành Nguyen Trong Tam, Truong Cong Dinh, Pham Van Trinh, Bui Hung Thang, Phan Ngoc Minh, “Photo-Thermal Conversion Characteristics of Carbon Nanotubes Dispersion In Bitumen For Direct Solar Thermal Energy Absorption Applications”, HISAMD 2019 Hanoi, Vietnam Nguyen Trong Tam, Bui Hung Thang, Le Dinh Quang, Pham Van Trinh, Nguyen Ngoc Anh, Phan Ngoc Minh, “Carbon nanotube dispersed nanofluids with improved photo-thermal conversion performance for direct absorption solar collectors”, IWAMSN, 2018 Nguyen Trong Tam, Bui Hung Thang, Phan Ngoc Minh, “Fabrication and investigation of silicone oil-based carbon nanotubes nanofluid for solar absorption”, ACCMS- September 2018, Hanoi Nguyen Trong Tam, Bui Hung Thang, Phan Ngoc Minh, “Fabrication and investigation of cnt-based nanofluids for solar absorption”, ASAM 6, 2017 Hanoi, Vietnam Nguyễn Trọng Tâm, Bùi Hùng Thắng, Phan Ngọc Minh, “Nghiên cứu khả hấp thụ nhiệt mặt trời chất lỏng ethylene glycol chứa thành phần CNTs”, Hội nghị Vật lý chất rắn Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ X, Huế - 2017 Bui Hung Thang, Nguyen Trong Tam, Pham Van Trinh, Le Dinh Quang, Phan Ngoc Hong, Phan Hong Khoi, Phan Ngoc Minh; “Heat dissipation for 100W LED streetlight using MWCNT-based nanofluids”, ICAMN 2016 Sở hữu trí tuệ liên quan đến luận án Tên sáng chế: “Quy trình chế tạo dầu hấp thụ nhiệt mặt trời chứa thành phần ống nano cacbon”; Chủ đơn: Trung tâm Phát triển Công nghệ cao – Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam; Tác giả: Phan Ngọc Minh, Bùi Hùng Thắng, Nguyễn Trọng Tâm, Nguyễn Văn Thao, Phan Hồng Khôi; Cục Sở hữu trí tuệ chấp nhận đơn theo định số 44785/QD-SHTT ngày 06/06/2019