纳米流体制备的研究进展

综述了纳米流体制备的一些研究成果,总结了目前主要的纳米流体制备方法,分析了制备纳米流体过程中的影响因素,认为超声分散并辅之以分散剂的混合制备法是实验研究中较为实用可行的方法;pH值、分散剂类型及用量是影响纳米流体分散稳定性的主要因素.展望了纳米流体制备方法的发展方向及超声分散法所要综合考虑的因素.     

表面活性剂对水基纳米流体特性影响的研究进展

表面活性剂作为一种分散剂,广泛应用于新型换热工质——纳米流体中.研究纳米流体的各种特性对于其在实际的能量传递系统中的应用有重要意义.重点总结和比较了水基纳米流体中表面活性剂对体系的稳定性、热导率和黏度影响的实验研究,阐述了纳米流体中表面活性剂的作用机理,对目前的研究中存在的问题进行了分析.最后,提出了有助于完善表面活性剂对水基纳米流体特性影响的4点建议:混合表面活性剂的组合及其配比对纳米流体的稳定性、热导率和黏度的影响;使用分子动力模拟等方法来研究表面活性剂对纳米流体特性的影响;表面活性剂影响下的纳米流体的稳定性和热导率及黏度之间的关系;纳米流体中众多不确定因素的量化分析.     

阳离子表面活性剂对纳米SiO2流体稳定性的影响

通过研究纳米SiO2/水纳米流体的稳定性建立了差示透光率法,并利用差示透光率法和重力沉降法研究了阳离子表面活性剂十四烷基三甲基溴化铵(TrAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十八烷基三甲基溴化铵(OTAB)对纳米SiO2流体稳定性的影响.结果表明:阳离子表面活性剂吸附在纳米SiO2颗粒表面后促使纳米流体形成凝胶,且不同阳离子表面活性剂对2.5wt％ SiO2纳米流体稳定性的影响均存在三个临界浓度C1、C2和C3,这三个临界浓度的大小与阳离子表面活性剂疏水链长密切相关,碳链越长,相应临界浓度越低,并提出了阳离子表面活性剂在纳米SiO2表面吸附后纳米颗粒之间的疏水缔合作用理论.     

SiC纳米流体制备及属性仿真实验研究

为研究水基SiC纳米流体沉降稳定性的影响因素和属性特征,首先采用两步法制备该纳米流体样品,在重力场和离心作用下,研究分散剂种类、质量分数、基液种类、颗粒粒径、机械搅拌时间、温度和pH值对SiC纳米流体沉降稳定性的影响,然后通过紫外分光光度计筛选出分散稳定性最佳的纳米流体作为样本,测量不同温度下的黏度,常温下的密度、体积弹性模量、比热容和热导率.最后针对流体特性会随着外界环境的压力,温度,溶解或混入的空气量等参数的变化而变化,随之影响到液压系统的性能这个问题,参考相关函数关系,应用AMEsim软件对纳米流体的特性进行数值模拟仿真计算,并讨论其在不同温度和压力下的变化情况,为纳米流体作为功能流体的应用提供制备和仿真算法基础.     

赤藻糖醇基相变材料热性能的实验研究

以赤藻糖醇为相变材料基液,分别添加不同质量分数的C和ZnO,通过两步法制备赤藻糖醇基相变材料,并分析了超声和纳米颗粒对赤藻糖醇基相变材料稳定性的影响。结果表明,纳米流体稳定性随着超声功率的增大先增强后变弱,C/赤藻糖醇纳米流体稳定性最大改善1. 81%,ZnO/赤藻糖醇纳米流体稳定性最大改善19. 21%; C/赤藻糖醇纳米流体的稳定性随着超声时间的增大先增强后变弱,最大可改善1. 67%,超声时间对于ZnO/赤藻糖醇纳米流体的稳定性改善有着抑制作用。功率/时间-浓度-总体吸光度关系曲线均符合四次多项式形式。在融化后期,较高浓度的纳米颗粒会抑制融化的进程。     

多壁碳纳米管-水/乙二醇纳米流体在汽车散热器中的传热特性

实验研究了多壁碳纳米管（MWCNT）-水/乙二醇纳米流体在汽车散热器中的传热特性。在80%/20%的水/乙二醇基液中制备了5种不同体积分数（0.05%,0.1%,0.15%,0.3%和0.5%）的MWCNT纳米流体,通过研究超声波振荡时间对纳米流体稳定性的影响得出,超声波的振荡时间为1h时,纳米流体的稳定性较为良好。将体积分数为0.15%的纳米流体分别添加十二烷基苯磺酸钠（SDBS）和十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）作为分散剂进行稳定性实验,分别采用目测法和透射比法来评价纳米流体的稳定性,选出分散效果较好的分散剂种类和添加量并评价了两种纳米流体的稳定性,结果表明：CTAC的添加量为质量分数0.05%、SDBS的添加量为0.1%时,纳米流体的分散效果较好,并且CTAC的分散效果优于SDBS。分别使用单因素实验设计和正交实验设计对不同浓度的纳米流体在不同流速、温度下的传热特性进行分析,纳米流体的体积流量为2～6L/min,入口温度为45～65℃。结果表明,与基液相比,纳米流体的传热速率有了明显的提高,在本实验的最佳工况下（体积分数0.5％,6L/min,65℃）,传热速率可提升35.24%。使用熵值法计算出纳米流体的传热速率、压降和有效泵功的权重分别为0.626、0.035、0.340。基于多指标综合评价方法得出,与纳米流体的传热速率增加相比,纳米流体浓度对压降和有效泵功的不利影响可以忽略不计。     

CuO和ZnO纳米流体对水基钻井液流变性的影响

纳米流体本身的特异性使其在钻井液中得到了有效应用,有助于解决高压高温环境中的高效钻井问题。通过在黄原胶水溶液中添加CuO和ZnO纳米流体作为基础流体,制备了纳米流体强化的水基钻井液(NWBM)。通过实验对其流变性能进行了对比分析,纳米颗粒的质量分数分别为0.1%、0.3%和0.5%。结果显示:与WBM相比,NWBM的热和电性能提高了约35%;与基于ZnO纳米流体的NWBM相比,基于CuO纳米流体的NWBM更为耐压耐温;NWBM相比于WBM,其流变稳定性更好,且在较高温度下,压力对NWBM流变学的影响更为显著;纳米流体对钻井液最大的改善便是能够在较高温度下使其黏度维持稳定。     

硫醇修饰铜纳米流体辐射与导热特性研究

为了研究Cu纳米流体光学及热物理性质,采用两步法制备十二烷基硫醇表面修饰的Cu-甲苯纳米流体,分析其在不同条件下的辐射与导热特性.结果 表明:对Cu纳米颗粒进行表面处理和超声分散都能有效改善纳米流体稳定性,超声分散3h时纳米流体稳定性最佳;Cu-甲苯纳米流体的辐射特性与导热特性相较于基液有明显提高,体积分数为0.3％的...     

水基纳米TiN流体介质颗粒分散性研究

由纳米TiN颗粒、水基液以及分散剂可制备得一种水基纳米TiN流体的溶液,并针对不同制备条件下溶液中纳米颗粒在水基液中的分散稳定性进行了研究.通过改变实验制备过程中机械搅拌和超声波分散时间、分散介质水基液的种类、分散剂的质量分数,制备出不同分散程度的溶液,然后采用沉降稳定性分析和流变特性分析对得到的溶液进行分散稳定性的评价分析.结果表明,上述因素均会对溶液的分散稳定性有一定程度的影响.过短的搅拌分散时间不利于纳米TiN流体介质中颗粒的分散;在不同分散介质中分散时,去离子水的分散效果最佳;适量质量分数的分散剂可以改善纳米流体的分散稳定性.基于上述分析提出了纳米TiN颗粒在水基液中的分散理论.     

水-乙二醇基γ-Al2O3纳米流体的制备及其性能研究

以水-乙二醇为基液,通过两步法制备了质量分数为0.1%的γ-Al₂O₃纳米流体。考察了乙二醇体积分数、分散剂质量分数及种类、超声时间对纳米流体稳定性的影响。结果表明,乙二醇体积分数为35%时更适用于水-乙二醇基纳米流体的制备;质量分数为0.2%的阿拉伯树胶(GA)可有效提高γ-Al₂O₃纳米颗粒在水-乙二醇基液中的分散稳定性;超声30 min即可改善纳米流体的稳定性。最后评价了纳米流体的热物性,当与基液水浴加热到60℃时,水-乙二醇基γ-Al₂O₃纳米流体的导热性能提升幅度最大,为基液的1.35倍;在20～60℃加热过程中,Al₂O₃乙二醇基纳米流体黏度最低达0.97 mPa·s,所制备的纳米流体可适合用于流动换热。