Trong Hình 4.6 là ảnh HRTEM của CNTs và CNTs-OH, ảnh HRTEM của CNTs cho thấy nĩ cĩ bề mặt nhẵn, khoảng cách giữa các vách là 0,34 nm, tương tự như khoảng cách giữa các lớp mạng tinh thể graphite. Ảnh HRTEM của CNTs-OH cho thấy cĩ những khuyết tật và những đám vơ định hình, khoảng cách giữa các vách tại những điểm đĩ là 0,38 nm, lớn hơn so với CNTs chưa biến tính. Điều đĩ cho thấy khi cĩ nhĩm chức –OH gắn trên bề mặt đã làm thay đổi khoảng cách giữa các lớp mạng tinh thể của CNTs.
Các kết quả trên cho thấy CNTs đã được biến tính, được gắn thêm các nhĩm chức COOH hoặc OH tùy vào mục đích sử dụng.
CNTs sau khi được biến tính thành cơng sẽ cho vào các chất lỏng nền khác nhau để chế tạo chất lưu. Để chất lưu cĩ dải nhiệt độ hoạt động khác nhau, chúng tơi sử dụng các loại chất lỏng nền bao gồm: nước cất (DI) đáp ứng dải nhiệt độ hoạt động từ 0 ÷ 100 oC; EG đáp ứng dải nhiệt độ hoạt động từ -12 ÷ 197 oC; chất lỏng nền EG/DI đáp ứng dải nhiệt độ hoạt động -30 ÷ 107 oC; dầu silicone đáp ứng dải nhiệt độ hoạt động -22 ÷ 280 oC và vật liệu nền là bitumen đáp ứng dải nhiệt độ hoạt động -75 ÷ 450 oC.
4.2. Chất lỏng nano chứa CNTs nền là nước cất
CNTs-COOH với thời gian xử lý hĩa học trong hỗn hợp axit với thời gian là 3h, 5h, 7h với cùng hàm lượng 0,8% thể tích được phân tán vào trong nước cất bằng phương pháp rung siêu âm, kí hiệu các mẫu là C3, C5 và C7. Phổ phân bố kích thước và thế zeta của các chất lỏng nano như trên Hình 4.7. Kết quả cho thấy các mẫu biến tính với thời gian tăng dần sẽ cho phổ phân tán giảm xuống kích thước nhỏ hơn, điều này được giải thích do khi tăng thời gian biến tính thì số nhĩm chức gắn trên bề mặt CNTs sẽ tăng lên, qua đĩ giúp giảm sự tụ đám và nâng cao khả năng phân tán vào chất lỏng.
Thế zeta tương ứng với các mẫu C3, C5, C7 lần lượt là -15,6 mV, -37,7 mV, và -48,03 mV. Trị tuyệt đối của thế zeta biểu thị sự ổn định, bền vững của chất lỏng cĩ thêm pha rắn: trị số nằm trong khoảng 0-15 mV thì hỗn dịch ít hoặc khơng ổn định; từ 15-30 mV thì hơi ổn định; 30-45 mV thì hỗn dịch khá ổn định; 45-60 mV thì hỗn dịch rất ổn định; trên 60 mV thì hỗn dịch cực kì ổn định và bền vững ([87], [88]). Do vậy với chất lỏng nano cĩ trị tuyệt đối thế zeta lớn hơn 30 mV cĩ thể coi như đạt yêu cầu về sự ổn định và bền vững.
Trước khi đo độ dẫn nhiệt của các mẫu C3, C5, C7, chúng tơi đo độ dẫn nhiệt của nước nguyên chất tại 30oC để đánh giá thiết bị đo. Độ dẫn nhiệt của nước nguyên chất đo được là 0,606 W/mK, so sánh với giá trị tham khảo là 0,607 W/mK. Giá trị đo được phù hợp với giá trị tham khảo với sai số khoảng 2%. Hình 4.8 biểu thị độ dẫn nhiệt của chất lỏng nano với hàm lượng CNTs khác nhau ở 30oC. Cĩ thể thấy với
các mẫu chất lỏng nano, độ dẫn nhiệt tăng theo nồng độ CNTs. Qua đồ thị ta thấy thời gian xử lý hĩa học cũng ảnh hưởng tới độ dẫn nhiệt của chất lỏng nano. Độ dẫn nhiệt tăng theo thời gian xử lý hĩa học từ mẫu C3 đến mẫu C5, sau đĩ lại giảm xuống ở mẫu C7.
Hình 4.7. Phổ phân bố kích thước và thế zeta của chất lỏng nano C3, C5, C7
Theo nhĩm của Munkhbayar [89], cĩ ba yếu tố ảnh hưởng lớn đến độ dẫn nhiệt của chất lỏng nano chứa CNTs đĩ là: (i) tỉ lệ độ thẳng, (ii) diện tích bề mặt riêng và (iii) sự tụ đám của CNTs. Với yếu tố thứ nhất, kết quả nhĩm của Xie [90] cho thấy việc truyền nhiệt bên trong CNTs cũng như tại các vùng tiếp xúc của CNTs với chất lỏng nền sẽ hiệu quả hơn khi tỉ lệ độ thẳng tăng lên và do đĩ làm tăng độ dẫn nhiệt. Với yếu tố thứ hai, cĩ nhiều báo cáo giải thích cơ chế tăng độ dẫn nhiệt của chất lỏng nano theo diện tích bề mặt riêng ([89],[90],[91]). Theo các báo cáo trên, khi tăng diện tích bề mặt riêng của vật liệu nano sẽ làm gia tăng sự tương tác giữa các vật liệu nano và dẫn đến sự tăng độ dẫn nhiệt của chất lỏng nano. Cịn yếu tố thứ 3, ảnh hưởng của sự tụ đám CNTs lên độ dẫn nhiệt của chất lỏng nano cũng được nhiều nhĩm thảo luận ([90],[91],[92]). Các nghiên cứu này đều cho rằng độ dẫn nhiệt của chất lỏng nano sẽ được cải thiện khi giảm sự tụ đám của CNTs. Đĩ là do chất lỏng nano chứa các CNTs riêng rẽ cĩ khả năng truyền nhiệt nhanh hơn so với khi cĩ sự tụ đám của CNTs.
Hình 4.8. Độ dẫn nhiệt của chất lỏng nano theo hàm lượng CNTs ở 30oC Từ các phân tích ở trên, cĩ thể thấy rõ ràng vì sao độ dẫn nhiệt của mẫu C5 lại