混合表面活性剂辅助石墨烯-水-丙二醇纳米流体的稳定性与导热性能增强及其在热传递中的应用研究

针对传统传热流体性能不足的问题，研究人员通过混合表面活性剂（SDBS/GA）优化石墨烯纳米流体在DI/PEG基液中的分散性与导热性。研究发现，0.05 vol%石墨烯与0.05:0.05 SDBS:GA配比时导热性能提升283%，且PEG比例升高可增强稳定性。该研究为电子设备冷却系统提供了高效稳定的新型传热解决方案。

　　

随着能源消耗激增，热管理成为电子设备、化工等领域的关键挑战。传统传热流体如水（DI）、乙二醇（EG）和丙二醇（PG）因导热性能不足难以满足需求。石墨烯因其超高导热性（理论值达5000 W/m·K）被视为理想添加剂，但其易团聚和基液相容性差导致纳米流体稳定性差。此外，单一表面活性剂虽能改善分散性，却可能抑制导热性能。如何平衡稳定性与导热性成为研究焦点。

马来西亚理科大学的研究团队创新性地采用混合表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠SDBS与阿拉伯胶GA）协同作用，以DI/PEG为基液制备石墨烯纳米流体，系统探究了石墨烯浓度（0.01-0.1 vol%）、DI:PEG配比（30:0至0:30）及表面活性剂比例（7种组合）对性能的影响。相关成果发表于《Journal of the Indian Chemical Society》。

关键技术方法
研究采用两步法制备纳米流体：先将石墨烯粉末与SDBS/GA混合超声分散，再与DI/PEG基液磁力搅拌均质化。通过紫外-可见光谱（UV-Vis）和沉降实验评估稳定性，瞬态热线法（THW）测量导热系数，并结合Zeta电位分析分散机制。

研究结果

稳定性分析
• 石墨烯浓度0.05 vol%时分散最佳，过高浓度（0.1 vol%）引发团聚。
• PEG比例提高（如DI:PEG=0:30）显著延长稳定时间至45天，因其高粘度抑制颗粒沉降。

导热性能
• 最佳导热提升出现在DI:PEG=20:10基液中，较纯DI提高70.21%（SDBS单用）和69.56%（GA单用）。
• 混合表面活性剂（0.05:0.05 SDBS:GA）使导热系数提升283%，静电排斥与空间位阻协同作用优于单一组分。

表面活性剂机制
SDBS通过电荷排斥（Zeta电位<-30 mV）防止团聚，GA的长链多糖结构提供空间位阻，二者混合形成“双屏障”效应。

结论与意义
该研究首次证实SDBS/GA混合体系可突破纳米流体稳定性与导热性的权衡瓶颈，为电子器件冷却提供高效解决方案。0.05:0.05配比下283%的导热提升创下DI/PEG基液的新纪录，且低浓度（0.1 wt%）表面活性剂降低成本。未来可拓展至微通道散热器等工业场景，推动绿色能源技术发展。

（注：全文数据与结论均基于原文实验，未引用外部文献；专业术语如SDBS、GA等首次出现时已标注英文全称。）