碳纳米管表面羟基化及其纳米流体的导热性能研究

采用强碱机械球磨技术对碳纳米管进行表面功能化。红外光谱和Zeta电位测试结果表明,处理后的碳纳米管表面已被羟基化;扫描电镜结果表明,处理后的碳纳米管已被截断短化。表面功能化并被截断短化的碳纳米管能够均匀稳定地分散在水中,得到的水基含碳纳米管纳米流体具有良好的传热性能。当碳纳米管体积分数为1．0％时,与水相比它的导热系数提高达17．5％。由于纳米粒子的润滑作用,在碳纳米管体积分数较低（Ф〈0．004）的情况下,含碳纳米管纳米流体的粘度要比基体流体水的粘度低;当碳纳米管的体积分数高于0．004时,含碳纳米管纳米流体粘度随着碳纳米管含量的增加而升高。     

纳米流体导热系数研究

用热丝法测量了分别由氧化铝纳米粉体和碳纳米管加入到多种基体液体中制备成的系列纳米流体的导热系数，研究了纳米流体导热系数相对增加量（增加率）与固相体积含量、基体流体导热系数以及粉体种类的关系。结果表明，纳米流体导热系数增加率随固相体积含量的增加几乎呈线性增大，并随基体流体导热系数的增大而减小，在相同条件下，含碳纳米管纳米流体的导热系数增加率大于含氧化铝纳米粉体纳米流体的导热系数增加率；纳米流体导热系数增加率远比现有理论（如H＆C模型）预测值大，受各种因素的影响表现出特异性。     

碳纳米流体特性及其在重力热管内的传热

采用阿拉伯胶辅助分散法制备了一种新型的纳米流体--碳纳米管 水纳米流体,并以其为工质在以铜为管壳的一种新型重力热管内进行了传热实验研究.制备和实验结果表明,碳纳米管 水纳米流体的导热系数比基液水约增加了30％～50％,导热能力明显增强;这种纳米流体黏度低,流动性好,制备过程简单,可用于大规模生产;纳米流体重力热管加热段沸腾换热弱化了纳米流体的稳定性对热管传热性能的影响,实现了纳米流体与重力热管的优势互补;以该纳米流体为工质的重力热管的内热阻比水小,并且随着传输功率的提高,热管总热阻逐渐减小,传热性能逐渐提高.     

水基碳纳米管纳米流体在矩形腔内的自然对流传热

为了评估碳纳米管在强化传热技术中的应用潜力, 采用实验方法研究水基碳纳米管纳米流体在矩形封闭腔内的自然对流传热性能, 由实验得到瑞利数为1.92×105～2.52×106范围内不同颗粒体积分数的纳米流体沿矩形封闭腔热流方向的平均努塞尔数分布.采用瞬态热线法和旋转黏度仪测量水基碳纳米管纳米流体的导热系数和黏度,探究纳米流体导热系数和黏度与纳米颗粒体积分数的变化关系,分析纳米流体导热系数和黏度对纳米流体自然对流传热的影响.结果表明:在封闭腔内纳米流体沿热流方向的平均努塞尔数随着瑞利数的增加而增大,封闭腔内对流传热不断增强;与水的自然对流传热相比,在低瑞利数(Ra＜8.5×105)时,纳米流体自然对流传热效果随着颗粒体积分数的增加而增强;在高瑞利数(Ra＞8.5×105)时,体积分数为0.48%的纳米流体的平均努塞尔数比水大,自然对流传热得到强化,而体积分数为1.45%的纳米流体的平均努塞尔数比水小,自然对流传热减弱.     

纳米银/环氧树脂纳米复合材料制备和性能表征

以乙二醇作为还原剂,采用微波法制备长径比不一的银纳米材料。采用SEM和XRD对不同长径比的纳米银进行了表征。以不同长径比的纳米银作为导热填料成功的制备了导热性能优异的环氧复合材料。环氧复合材料的热性能和力学性能测试表明：当长径比为33的银纳米线在较低的填充量具有较高的热导率,比填充纳米方块的环氧复合材料高约9倍（热导率为16.63 W·m-1.K-1）。填充银纳米线的环氧复合材料的抗剪切强度（以铝为基板的抗剪切强度为18.7 MPa）相比于填充相同体积分数的银纳米方块和银纳米棒的环氧复合材料均有不同程度的提高。     

纳米流体光热转换特性的研究

采用“两步法”制备了两种用于直接吸收式太阳能集热器的纳米流体循环工质.对这两种纳米流体及其基液进行闷晒实验,通过研究其闷晒温度随环境温度的变化情况来判断纳米流体光热转换性能的优劣.结果表明:铝纳米流体升温速率较基液和碳纳米管纳米流体快,闷晒温度高出基液近25℃,高出碳纳米管纳米流体近10℃,显示出很好的光热转换性能.     

氧化锌纳米棒阵列涂层的制备及其抗菌性能研究

采用水热法在锌片表面成功制备了三种不同长径比的氧化锌纳米棒阵列涂层,通过X射线粉末衍射,扫描电子显微镜和接触角测量仪对涂层的组成、形貌和润湿性进行了表征,研究了涂层对表面黏附的金黄色葡萄球菌的抗菌性能,并探讨了纳米棒阵列的长径比和表面润湿性对抗菌性能的影响. 结果表明,所制备的氧化锌纳米棒阵列涂层对金黄色葡萄球菌表现出良好的抗菌效果,随着氧化锌纳米棒的长径比增加,涂层表面黏附的死细菌逐渐增多,这可能是由于涂层的亲水性提高而使锌离子在表面扩散速率增加导致的.     

碳纳米管填料对相变储能式热沉性能的影响

为了评估纳米复合相变材料在相变储能式热管理技术中的应用潜力,采用实验方法研究碳纳米管填料对相变储能式电子器件热沉瞬态性能的影响.选用十六醇为基底相变材料,以多壁碳纳米管为填料制备了不同质量分数（0.3%、1%和3%）的纳米复合相变材料,对复合相变材料的关键热物性进行表征.在短时较高热流密度（高达7.0 W/cm2）加热条件下,比较热沉（分为有翅片和无翅片2种结构）的瞬态性能随纳米复合相变材料中碳纳米管质量分数的变化规律.实验结果表明,在添加了碳纳米管填料之后热沉的性能较采用纯十六醇的工况有所削弱.虽然加入碳纳米管后纳米复合相变材料的导热系数有所提升,但黏度的急剧增加极大地削弱了熔化过程中的自然对流效应,从而抵消了导热强化所带来的性能提升.     

纳米流体的光热特性

为了选择合适的纳米流体用作直接吸收式太阳集热器的循环工质,采用"两步法"制备了不同质量分数的铜纳米流体、炭黑纳米流体和碳包铜纳米流体.通过测量纳米流体的透射率和闷晒实验,间接地比较了3种纳米流体的光谱吸收性能和光热转换性能.结果表明:在相同质量分数的条件下,铜纳米流体和碳包铜纳米流体的吸光性能均优于炭黑纳米流体.在所研究的3种纳米流体中,由于碳包铜纳米流体具有高的导热系数和低的比热容,因此在闷晒实验中其升温速率最快,闷晒温度最高,显示出很好的光热转换性能.     

碳纳米管导电增强聚乙撑二氧噻吩复合材料的研究

采用原位聚合法以三氯化铁作为掺杂剂,过硫酸铵为氧化剂和引发剂制备碳纳米管/聚乙撑二氧噻吩复合材料.通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、红外光谱（IR）对样品形貌及结构进行表征,采用循环伏安测试法（CV）研究碳纳米管/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的电化学行为.结果表明：聚乙撑二氧噻吩纳米颗粒均匀包覆于多壁碳纳米管的表面,形成核壳结构;随碳纳米管含量的增加,复合材料的电化学性能随之改善,当碳纳米管质量分数为28.6％时,碳纳米管/聚乙撑二氧噻吩纳米复合材料的比电容达到179.8 F/g,且电化学活性最好.     

碳纳米管纳米流体对液冷式CPU换热性能的改善

针对液冷式CPU（central?processing?unit）散热器散热效果差的问题,设计了液冷式CPU散热器的换热性能实验系统. 该实验系统使用基液丙二醇-水,Al2O3纳米流体和多壁碳纳米管（MWCNTs）纳米流体进行换热实验,采用单变量法对实验条件进行控制. 当加热功率为18.26 W时,基液丙二醇-水的热阻值为0.859 ℃/W,质量分数0.135%的Al2O3纳米流体的热阻值为 0.751 ℃/W,质量分数0.135%的多壁碳纳米管纳米流体的热阻值为0.739 ℃/W,质量分数0.32%的MWCNTs纳米流体的热阻值为0.457 ℃/W. 结果表明:在基液中添加纳米粒子能提高基液的换热能力,MWCNTs纳米流体的换热效果随着质量分数的增加而增强.     

An experimental study on thermal characteristics of nanofluid with graphene and multi-wall carbon nanotubes

High-thermal conductivity enhancement of nanofluid is one of the promising topics of the nanoscience research field. This work reports the experimental study on the preparation of graphene(GN) and multi-walled carbon nanotubes(MWCNTs) based nanofluids with the assistance of sodium dodecyl benzene sulfonate(SDBS) and sodium dodecyl sulfate(SDS) surfactants, and their thermal behaviors. The present work suggests not a solution, but a solution approach and deduces a new conclusion by trying to resolve the agglomeration problem and improve the dispersibility of nanoparticles in the base fluid. The analysis results of FESEM, thermal conductivity, diffusivity, effusivity and heat transfer coefficient enhancement ratio of nanofluid with surfactants SDS and SDBS expose strong evidence of the dispersing effect of surfactant on the making of nanofluid.     

Growth of graphite film over the tops of vertical carbon nanotubes using Ni/Ti/Si substrate

A substrate with Ni/Ti/Si structure was used to grow vertical carbon nanotubes (CNTs) with a graphite film over CNT tops by thermal chemical vapor deposition with CH4 gas as carbon source.The carbon nanotubes and the substrate were character-ized by a field emission scanning electron microscope for the morphologies,a transmission electron microscope for the microstruc-tures,a Raman spectrograph for the crystallinity,and an Auger electron spectrometer for the depth distribution of elements.The re-sult shows that when the thickness ratio of Ni layer to Ti layer in substrate is about i,a graphite film with relatively good quality canbe formed on the CNT tops.     

以焦化苯为碳源制备碳纳米管的研究

以工业副产品—焦化苯为碳源,以二茂铁为催化剂前躯体,以噻吩为生长促进剂,采用催化裂解（CVD）法,在合适的工艺条件下,制备了碳纳米管（CNTs）,采用TEM,XRD和Raman对所得碳纳米管进行表征,考察其形貌及石墨化程度,结果表明：在一定工艺条件下,以焦化苯为碳源可以制备出形貌规整、长径比大、缺陷少且纯度高的碳纳米管。还探讨了反应温度和反应时间对碳纳米管形貌和产率的影响。     

纳米流体导热系数影响因素分析

为了全面分析纳米流体的稳定性及导热系数影响因素,采用两步法配置了以去离子水和乙二醇为基液的氧化铝纳米流体,并添加了不同种类的分散剂.利用紫外可见分光光度计对纳米流体吸光度值进行测试,并基于Hot Disk热物性分析仪测试其导热系数.结果表明：吸光度法可有效评价纳米流体稳定性,但需要考虑分散剂对基液吸光度值的影响.超声波振荡可破坏粒子团聚,且当超声时间为1h时纳米流体稳定性最佳.分散剂、粒子体积分数、温度、基液等因素均会影响纳米流体的导热性能.当温度为50益时,添加质量分数0.2%的PVP分散剂,体积分数为0.5%的氧化铝-水纳米流体导热系数提高约20%.纳米流体可有效提供工质导热系数,提升系统散热性能.     

熔盐法制备碳化矾涂层纳米纤维

以纳米碳管为碳源、模板和金属钒粉末为原料,在KCl-LiCl熔盐体系中于650~850℃条件下成功地合成碳化钒涂层纳米纤维,并通过XRD和SEM对反应得到的碳化钒涂层纳米纤维的结构与形貌进行了表征。结果表明,反应温度、反应时间和碳钒摩尔比对碳化钒晶体的生长和产物的物相组成有着重要影响。