SiO_2-EG纳米流体的制备及热物性能

将平均粒径为30nm和50nm的SiO2纳米颗粒添加到EG(乙二醇)的基液中制成SiO2-EG纳米流体,利用粒度分析法、吸光度分析法和Zeta电位分析法分析其悬浮稳定性,当超声时间为3h时,其分散性和稳定性最好。对SiO2-EG纳米流体的热物性能参数如黏度、表面张力、导热系数,在不同体积分数、粒度和温度条件下进行测试分析表明,SiO2-EG纳米流体的黏度高于基液的黏度,表面张力低于基液的表面张力,导热系数高于基液的导热系数。在常温下,体积分数为0.5%时,30nm和50nm两种粒径的SiO2-EG纳米流体的粘度比EG粘度分别提高了15.41%和13.17%,表面张力系数比EG分别降低了3.23%和2.54%,导热系数分别提高38.36%和31.47%。进一步研究发现温度的升高导致SiO2-EG纳米流体的粘度和表面张力系数均有所降低,而导热系数却增加。     

Al2O3纳米粉体悬浮液热物性实验研究

分别采用瞬态热线法、比较量热法和旋转粘度计测试了不同温度、粒子浓度和粒径下的Al2O3-DW（蒸馏水）纳米流体的导热系数、比热容、粘度等热物性参数。试验结果表明,粒子浓度、粒径和温度都是影响Al2O3-DW纳米流体热物性参数的重要因素。与水相比,纳米流体导热系数和粘度增加,常温4％体积份额下增幅分别为21．5％和52．3％;纳米流体比热容随着粒子体积份额增加而降低,并推导出了常温下低浓度纳米流体比热容的预测公式。     

纳米流体的分散性研究及其热物性测量

采用"两步法"制备了稳定性良好的γ-Al2O3-DW和CNTs-DW纳米流体,研究了分散剂对纳米流体悬浮稳定性的影响,测试了溶液的热扩散系数和比定压热容,并根据测试数据计算出导热系数.结果表明,分散剂种类和用量对纳米流体的分散有重要影响,相对于基础液体(DW),纳米流体的导热系数和热扩散系数有一定的提高,但比定压热容减小.     

微波固相剥离制备石墨烯及其纳米流体的稳定性

利用简便快捷的微波固相剥离法将氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)剥离成石墨烯(Microwave reduced graphene oxide,MRGO),并将得到的石墨烯通过超声分散于不同的基液中。采用X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、透射电镜(TEM)和紫外-可见光谱(UV-vis)对制备的样品进行了表征,发现通过这种方法可以使氧化石墨烯上的大部分含氧官能团得到去除。采用UV-vis,Zeta电位和沉淀物照片捕捉研究了pH值、超声时间和基液对石墨烯纳米流体稳定性的影响,发现经超声粉碎30min的石墨烯纳米流体能够保持均匀稳定达到一个月。此外,还分析了不同质量分数石墨烯-H2O纳米流体在不同温度下的导热系数,结果表明:石墨烯-H2O纳米流体的导热系数随着温度的升高和浓度的增大而提高,60℃时,质量分数为0.1%的石墨烯-H2O纳米流体的导热系数相对于基液提高了64%。     

基于径向基神经网络模型预测CuO-ZnO/(乙二醇-水)混合纳米流体导热系数

采用两步法制备CuO-ZnO质量分数为0~3 wt%的CuO-ZnO/(乙二醇(EG)-水)混合纳米流体。其中,纳米颗粒CuO和ZnO质量比为50∶50不变,基液混合比(EG与去离子水的质量比)变化范围为20∶80~80∶20,分析其导热系数随温度(25~60℃)及基液比的变化规律。然后,以质量分数、温度及基液混合比为自变量,导热系数为因变量,采用径向基神经网络(RBFNN)模型预测导热系数,并与反向传播神经网络(BPNN)模型和多元线性回归(MLR)模型的预测值对比。结果表明,CuO-ZnO/(EG-水)纳米流体导热系数随温度的升高呈非线性增大,当CuO-ZnO质量分数为3 wt%及基液混合比为20∶80时,其导热系数与纯基液相比增大了14.03%~23.47%;但随着基液中的EG含量增大,导热系数非线性下降。总之,CuO-ZnO/(EG-水)纳米流体的导热系数受粒子随机运动和温度变化呈非线性变化。采用RBFNN模型预测CuO-ZnO/(EG-水)纳米流体的导热系数,其结果与BPNN模型和MLR模型对比,RBFNN模型性能评价指标均方根误差(RMSE)、平均相对百分比误差(MRPE)及误差平方和(SSE)更接近于0,多元统计系数R2更接近于1,说明RBFNN模型预测导热系数的精度更高,能够较好地表征不同参数对导热系数的影响,为CuO-ZnO/(EG-水)纳米流体的热物理性能参数的预测提供了一种有效的数据驱动建模方法。      

极低体积分数(Au-H2O)纳米流体导热机理研究

纳米流体热物性的研究作为一门新兴交叉学科一直受到关注,然而至今仍没有理论能够准确解释AuH2O这类体积分数极低的纳米流体导热系数极大增强的现象。因此,在前人理论的基础上,提出一种新的算法模型:利用分形理论模拟纳米颗粒分布来解释团聚物对纳米流体导热系数的影响;利用微对流模型以及颗粒扩散修正因子来还原导热系数的动态项。该算法模型充分考虑了团聚、颗粒分布、布朗运动形成的微对流、温度对颗粒和基液分子布朗运动的影响以及颗粒扩散等因素对纳米流体导热系数的影响,能够准确预测出Au-H2O纳米流体导热系数增强的趋势,理论预测值与绝大部分现有实验数据最大偏差不超过1.5%。研究发现,对这类极低浓度纳米流体而言,温度对其影响大于体积分数和粒径的影响,且呈指数形式增长。     

不同层数和尺寸的石墨烯对润滑油热物性能的影响

石墨烯在结构及性能上的独特优势赋予了其在现代科学和技术领域不可替代的作用.石墨烯的许多物理化学性质对石墨烯的层数和结构尺寸十分敏感.本研究选取了三种典型的石墨烯纳米颗粒,分别是极少层石墨烯(1#)、少层石墨烯(2#)和多层石墨烯(3#),将它们分别添加在现有的润滑油中,制备了不同质量分数的纳米流体,并对其导热系数、比热容和粘度进行实验测量.结果表明,采用两步法制备的石墨烯纳米流体具有很好的稳定性,通过高速离心机测试发现,其分散性较好,无团聚现象.在温度相同、石墨烯颗粒质量分数也相同的情况下,1#石墨烯所制备的纳米流体具有最优的热物性能,其导热系数较基液最大可以提高143.63％,比热容较基液可以提高23.58％.2#石墨烯所制备的纳米流体热物性能次之,3#石墨烯最差.     

pH对水合Al2O3纳米流体的稳定性和导热性的影响

利用两步法制备了Al2O3水合纳米流体，测试了不同pH值下，不同体积分数的～203纳米流体的zeta电位和导热系数，研究pH值对Al2O3．H20纳米流体稳定性和导热性的影响，实验结果表明：对不同体积分数的Al2O3纳米流体，pH存在一个优化值对应zeta电位的绝对值最大，而电位的绝对值越大，纳米颗粒在流体中分散稳定性越好，因此对Al2O3纳米颗粒来说，要得到稳定分散的纳米流体pH值应在8～9之间为最佳；同样随着pH的变化，也存在一个最优值对应于Al2O3纳米流体的导热系数增加到一个最大的值，并且导热系数随纳米粒子体积分数增加而增大。实验结果表明纳米流体的稳定性和导热性与pH有密切的关系，此结论与文献[6]和[13]中的结论一致。     

纳米γ-Fe_2O_3的室温固相反应工艺研究

采用室温固相法合成了γ-Fe2O3的前驱体FeC2O4·2H2O及纳米γ-Fe2O3。以FeSO4·7H2O和H2C2O4·2H2O为原料,先得到了前驱体FeC2O4·2H2O,通过对反应机理的初步探讨,并研究其物质结构、分解过程和合适煅烧温度,最后在400℃下煅烧前驱体3h得到γ-Fe2O3纳米粒子。经热重(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)测试手段的分析,结果表明:室温固相法合成纳米γ-Fe2O3产物γ-Fe2O3纯净、粒子为纳米级且分布均匀。     

零维纳米Fe2O3粉体的制备与吸波性能的研究

使用不同的化学共沉淀法制备零维纳米γ-Fe2O3和α-Fe2O3粉体,通过比表面测试、透射电镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)分析其结构,并在10GHz的频率下测试了它们的微波吸收性能。结果表明：实验制备得到了零维纳米γ-Fe2O3和α-Fe2O3粉体,在10GHz的频率下γ-Fe2O3的微波吸收性能比α-Fe2O3要好。     

基于粒子吸附层的纳米流体有效导热系数模型

基于纳米粒子表面吸附层的分析,构建包含纳米粒子、分散剂层、类固相层和分散基液的导热单元,利用最小热阻法建立纳米流体的有效导热系数模型,推导出其表达式,并分别讨论纳米粒子粒径、分散剂层和类固相层对纳米流体的有效导热系数的影响。结果表明,考虑类固相层的影响得到的纳米流体的有效导热系数比不考虑其影响得到的数值大;添加分散剂后,纳米流体的有效导热系数随着分散剂导热系数的增大而增大,当纳米粒子较小时分散剂在纳米粒子表面的吸附层对纳米流体导热系数的影响更大。     

纳米流体强化对流换热的实验研究

建立了纳米流体对流换热系数的实验测试系统,利用实验系统测量YCu-H2O纳米流体的对流换热系数,探讨了纳米颗粒质最分数、Re数和轴向比对Cu-水纳米流体对流换热性能的影响.结果表明:Cu-水纳米流体的对流换热系数随纳米粒子质量分数的增人而增人,但其对流换热系数的增加明显低于导热系数的增加.随着雷诺数的增人,纳米流体的对流换热系数基本呈线性提高.纳米流体在实验管进口段的对流换热系数提岛值明显高于流体在充分发展段的提高值.纳米流体的导热系数、粘度和纳米颗粒迁移是影响纳米流体对流换热系数的主要因素.     

纳米流体导热系数实验研究进展

导热系数是反映介质换热能力的主要参数,具有重要的理论和应用意义。详细介绍国内外纳米流体制备及其导热系数的研究进展情况,对比和总结国内外研究者的研究结果。表明:纳米流体能显著提高基液的导热系数,但不同的研究者对于纳米流体导热系数的研究得出的结果存在一定差异,有待于进一步的深入研究。     

纳米γ-Fe2O3粒子的制备及其磁性能研究

以纳米Fe304粒子为原料，通过空气氧化法，制备出了具有不同磁性能的球形和立方形纳米γ-Fe2O3粒子，研究了纳米γ-Fe2O3粒子的磁性能及其在交变磁场下的发热性能，对其在定向集热治疗肿瘤中的应用前景进行了评价。纳米γ-Fe2O3粒子的比饱和磁化强度为44.18～69．84A·m^2／kg，矫顽力为（13～17）×79，6A/m。纳米γ-Fe2O3粒子含量为20mg／ml时，在外加交变磁场作用下15min后，纳米γ-Fe2O3粒子生理盐水悬浮液的温度为38．6～54．4℃，随着纳米γ-Fe2O3粒子比饱和磁化强度的增加，其在交变磁场中所达到的最高温度增大，有3种纳米γ-Fe2O3粒子达到了医学上定向集热治疗肿瘤用热籽的发热要求，纳米γ-Fe2O3粒子是很有应用前景的医用纳米材料。     

雾化热分解-氧化五羰基铁制备磁性氧化铁纳米粒子

通过雾化热分解-氧化五羰基铁(Fe(CO)5),在雾化液中添加三乙二醇(TREG)和三正辛基氧膦(TOPO),及在收集液中添加羧基化单甲醚聚乙二醇(MPEG—COOH)等有机修饰剂合成γ-Fe2O3纳米粒子。研究两段加热和单段加热对合成γ-Fe2O3纳米粒子的形貌、粒径、分散性的影响,同时分析温度对γ-Fe2O3纳米粒子结晶性、形貌及磁性能的影响。结果表明:合成的γ-Fe2O3纳米粒子结晶度随温度的升高而增加;MPEG—COOH已经修饰在γ-Fe2O3纳米粒子表面;在单段加热模式下温度为360,390,420℃和450℃时合成的γ-Fe2O3纳米粒子在300K下都具有超顺磁性,饱和磁化强度分别为30,37,41,71A·m2·kg-1;单段加热模式较两段加热模式合成的γ-Fe2O3纳米粒子分散性更好。     

硝酸铁直接热分解制备γ—Fe2O3纳米粒子及其性能术

以硝酸铁为原料,三乙二醇（TEG）为溶剂,采用热分解法制备了γ-Fe2O3纳米粒子,通过X射线衍射fXRD）、差热-热重分析、N2吸附-脱附（BET）和磁性分析（VSM）等测试手段对制备的样品进行表征,并考察了硝酸铁浓度和反应时间对γ-Fe2O3晶粒尺寸及性能的影响,结果表明,硝酸铁在TEG中高温热分解后能够产生γ-Fe2O3纳米粒子,并且随着硝酸铁浓度和反应时间的增加,γ-Fe2O3纳米粒子的晶粒尺寸和饱和磁化强度都有增大的趋势。     

纳米γ-Fe2O3的制备及特性研究

用溶胶－凝胶法在一定条件下制备了纯的纳米级γ-Fe2O3，并研究了 热稳定性。XRD结果表明，γ－Fe2O3在500℃温度下烧结后仍为γ－Fe2O3相，随着烧结温度的升高，晶型逐渐由γ相转变为α相；当烧结温度达到900℃时，γ-Fe2O3基本上全部转化为α-Fe2O3。     

用于太阳能集热介质的纳米铜制备技术与铜纳米流体性能综述

纳米流体技术的不断发展为直接吸收式太阳能集热介质的研究提供了强有力的支持。铜价格低廉、储量丰富且导热性能良好,将纳米尺度的铜粒子稳定分散于传统集热介质中制得的纳米流体悬浮液对可见光波段表现出强吸收性能。本文首先对纳米流体中常见的球形、立方体、棒状和线状铜纳米粒子添加物的水热还原制备方法进行了综述,重点讨论了表面活性剂在产物形貌控制中的作用及其对纳米粒子在基液中分散稳定性的影响。进而分别对铜纳米流体的导热系数、粘度、比热及光能辐射特性的研究现状进行了归纳总结,给出了铜纳米流体在直接吸收式太阳能集热系统中的应用现状。最后,提出了铜纳米流体应用于太阳集热器循环工质尚需解决的问题及进一步的研究方向。     

以柠檬酸钠为分散剂一步法合成Cu-水导热纳米流体

以柠檬酸钠为分散剂,KBH4为还原剂,CuSO4·5H2O为氧化剂,采用一步法直接合成了Cu-水导热纳米流体。其最佳合成工艺条件为:n(CuSO4·5H2O)∶n(KBH4)=2.5∶1,柠檬酸钠的用量为0.07mol/L,温度为40℃,反应时间为100 min。TEM表征表明该导热纳米流体中Cu纳米粒子分散较均匀;经激光光散射仪粒度分析得其分散粒子平均尺寸为1.1nm;在25℃时测得该导热纳米流体的导热系数为0.7812 W/(m·K),比纯水的导热系数提高30%。     

纳米流体强化相变蓄冷的数值模拟

采用Fluen软件对封闭腔内Cu-H2O纳米流体强化相变蓄冷进行了数值模拟,重点分析Cu纳米粒子添加量和Gr数对蓄冷性能的影响,并解释其换热机理.研究结果表明:Gr数对其结冰时间影响不大,但纳米流体的质量分数是影响纳米流结冰时间的一个主要因素.对于一给定的Gr数,随着纳米粒子质量分数的增加,结冰时间减少,这是由于纳米流体相比基液具有较高的导热系数.另一方面,由于纳米流体融解潜热降低,则纳米流体结冰时,每单位质量的纳米流体需要的能量较少,所以纳米流体具有较高的热释放率,在相变储能应用中具有巨大优势.