纳米流体的稳定性研究

从分散体系的稳定因素、纳米颗粒间的相互作用力、分散体系的沉降-扩散平衡、表面活性剂的作用等方面对纳米流体的稳定性进行了理论分析,结果表明,降低纳米颗粒的表面自由能、减小纳米颗粒与基液间的密度差、减小基液的黏度等都可提高纳米流体的稳定性。通过静置对比试验和TEM表征,研究了表面活性剂对提高纳米流体稳定性的作用。     

表面活性剂对Cu-H_2O和ZrO_2-H_2O纳米流体稳定性的影响

通过添加表面活性剂制备了Cu-H2O和Zr O2-H2O纳米流体,研究了十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和辛基苯基聚氧乙烯醚等表面活性剂对Cu-H2O和Zr O2-H2O纳米流体分散稳定性的影响;并利用分子动力学方法计算出不同表面活性剂分子与Cu/Zr O2颗粒表面的相互作用能。结果发现添加表面活性剂可较大程度地提升纳米流体的稳定性,而尤以添加十二烷基苯磺酸钠的效果最为明显,计算结果也显示十二烷基苯磺酸钠分子与Cu/Zr O2间的吸附作用最强。此外,还模拟了SDBS与Cu-H2O纳米流体中Cu颗粒的吸附行为。     

纳米流体黏度与温度的关系研究

温度变化对纳米流体粘度的影响是很明显的。结果表明:含有表面活性剂的纳米流体的黏度在温度低于60℃时,黏度随温度的升高而降低,超过此温度后,纳米流体的黏度随温度的升高而升高。只含有纳米粒子的纳米流体黏度随温度的升高而降低,高温时黏度随温度升高而减小的幅度减小,而使用表面活性剂后黏度与温度的关系出现异常,高温时黏度随温度的增加而增加。随着温度的升高,纳米粒子的布朗运动加强,粒子的无序运动增加流体流动的阻力,虽然表面活性剂的使用提高了纳米流体的稳定性,但大分子结构的表面活性剂吸附在粒子周围,致使粒子作布朗运动时大大增加液体的粘性,以至高温时纳米流体黏度随温度的升高而升高。本研究还对Cu-water、ZrO2-water纳米流体的黏度与温度的关系式进行拟合,拟合公式与实验数据吻合,误差小于0.5%,拟合公式中纳米流体的黏度与温度、粒子体积分数和基液有关。     

纳米流体悬浮稳定性和电导率的关系研究

基于Maxwell电磁理论中电解质悬浮液中粒子质量分数和电导率之间的关系,提出了一种判定纳米流体悬浮稳定性的方法,并进行了实验验证。实验中,采用"两步法"经超声振荡制备了CuO/去离子水纳米流体。利用电导率仪测量了不同质量分数时纳米流体的电导率,建立了质量分数与电导率的关系,同时研究了温度对电导率的影响。结果表明电导率随着颗粒质量分数的增加而增加,随着质量分数的减小而减小;随着温度的增长,电导率只有微小变化,可以忽略温度对电导率的影响。     

中低温环境下Al_2O_3-乙醇纳米流体稳定性的研究

采用"两步法"制备浓度为1.0%且不含分散剂的Al2O3-乙醇纳米流体,研究了中低温环境下温度变化对Al2O3-乙醇纳米流体稳定性的影响。采用紫外吸光度方法评价了纳米流体的稳定性;测试了悬浮颗粒的粒径分布并拟合出不同温度下粒径分布随时间的变化关系,计算了悬浮颗粒的沉降速率并拟合出不同温度下沉降速率随时间的变化关系;从势垒值变化的角度解释了温度影响纳米流体稳定性的原因。结果显示,Al2O3-乙醇纳米流体能在低温下保持较好的稳定性。     

Cu-水纳米流体的稳定性及其粘度的实验研究

采用"两步法"制备了含不同质量分数的Cu-水纳米流体,分别对质量分数为0.10%、0.5%以及1%纳米流体的德定性及其粘度进行了实验研究,并与经典两相混合物粘度模型进行了比较.结果表明,添加分散剂SDBS能有效改善Cu-水纳米流体的稳定性,且当其浓度与Cu纳米颗粒的质量分数相当时,纳米流体的稳定最好;纳米流体的粘度随颗...     

二元混合表面活性剂对纳米流体热物性影响

采用两步法制备了添加二元混合表面活性剂的氧化锌纳米流体,纳米颗粒的体积浓度为0.398%～2.292%。XRD、TEM对氧化锌纳米粒子进行表征,吸光度法和沉降法分析了纳米流体稳定性,之后研究15～55℃时,制备流体的导热与黏度,并与添加单一表面活性剂的纳米流体进行对比。实验结果显示,添加SDS/CTAB纳米流体稳定性更优。纳米流体导热系数随温度及纳米粒子体积浓度的增加而增大,55℃,2.292%的纳米流体热导率增强最大,提高了38%,且热导率增强作用明显优于单一表面活性剂的添加。纳米流体黏度随温度及纳米粒子体积浓度的增加而逐渐降低,在55℃,2.292%时拥有最小黏度0.645 mPa·s。与单一表面活性剂相比,SDS/CTAB的添加能有效降低纳米流体黏度,对减小纳米流体黏度有积极作用。     

水基氧化石墨烯纳米流体的制备及稳定性研究

以去离子水为基液,在无任何分散剂的情况下将氧化石墨烯悬浮于水中,用超声波处理器进行超声振荡,制备出稳定无聚沉的水基氧化石墨烯纳米流体。测试了纳米流体的STEM图像,分析了其粒径分布。对纳米流体的表面Zeta电位进行了测量,并结合DLVO悬浮理论和双电层结构进行稳定性分析,阐明了氧化石墨烯纳米流体能够长期保持稳定性的机理。     

水基纳米碳化钛流体稳定性分析

通过两步法制备出分散稳定性能好的水基碳化钛流体,采用分散稳定性分析、纳米颗粒表征来分析其状态。分散稳定性分析探讨了分散剂质量分数及pH值对水基流体稳定性的影响,纳米颗粒表征探讨了制备后流体中碳化钛晶相成分变化、颗粒表面分散剂吸附情况及颗粒存在形式。     

石墨烯纳米流体研究进展

润滑与冷却是当前工业领域两个重要的议题。前者与机械装置、零部件的使用可靠性和寿命直接相关,对减少摩擦产生的能耗具有重大意义,而后者对于高功率密度器件的热管理至关重要。二者的结合在航空航天、汽车机械等领域广泛存在,而纳米流体是一种很好的承载二者的工作介质。本文针对石墨烯纳米流体这一热点,综述了石墨烯纳米流体的分散理论基础与方法,对影响石墨烯纳米流体悬浮稳定性因素进行了调研,归纳总结了纳米流体的导热机理、影响因素以及石墨烯纳米流体进展,分析了纳米流体未实现大面积应用的主要原因,同时对石墨烯作为添加剂应用于润滑领域的进展进行了评述。最终提出石墨烯纳米流体协同增强换热与减磨润滑的应用设计。在航天器等应用领域中,由于对石墨烯纳米流体的力热耦合综合性能缺乏广泛研究,以及航天器稳定性和长期运行可靠性等问题,未来的研究应以航天传热工质为基础,进行纳米粒子针对性设计,通过系统开展基于空间环境动态流动换热性能与回路寿命的研究,为未来实现纳米流体的航天器应用奠定理论基础和提供技术支撑。     

BN/EG纳米流体的制备及稳定性研究

通过两步法制备了氮化硼/乙二醇(BN/EG)纳米流体,研究了超声振荡时间、pH值、分散剂种类及添加量3种因素对其稳定性的影响。结果表明超声分散时间太长或太短都不利于流体的稳定性,实验中取30min最好;酸或碱的加入都会使BN/EG纳米流体稳定性急剧恶化;适量分散剂PVP的加入能够明显改善BN/EG纳米流体的稳定性。     

AlN/EG纳米流体的制备及稳定性研究

通过两步法制备了氮化铝/乙二醇(Al N/EG)纳米流体,研究了超声分散时间、p H值、分散剂种类及添加量3种因素对其稳定性的影响。结果表明,超声分散时间太长或太短都不利于流体的稳定性,实验中取30 min最好;酸溶液的加入使Al N/EG纳米流体稳定性急剧恶化;碱溶液的加入也使Al N/EG纳米流体稳定性恶化,但速度较酸的加入慢。适量分散剂PVP的加入能够改善Al N/EG纳米流体的稳定性。     

纳米锡粉的制备及分散稳定性研究

为了使纳米锡粉在乙二醇水溶液中良好稳定地分散,通过直流电弧等离子体蒸发法制备平均粒径为106 nm的纳米锡粉,以十二烷基硫酸钠、六偏磷酸钠、聚乙二醇为分散剂研究纳米锡粉在乙二醇水溶液中的分散性能,分析分散时间、分散剂类型及含量对锡粉分散性能的影响。结果表明,不同分散剂的加入对锡粉颗粒在乙二醇水溶液中的分散稳定性都有所提高,随着超声时间的延长和分散剂浓度的增大,粉体的分散效果先增强后减弱;纳米锡粉在乙二醇水溶液中的最佳分散工艺是加入质量分数为3%的十二烷基硫酸钠,超声时间为60 min。     

纳米流体的研究进展

纳米流体作为一种新型换热工质展现出异常良好的换热性能和良好的稳定性,从而引起了许多研究者的关注.从稳态纳米流体的制备及稳定性、热导率及强化传热机理、粘度研究等方面总结了纳米流体技术的研究进展,指出纳米流体研究还处在起步阶段,研究方法和相关仪器设备还不成熟,许多问题还需要更全面和深入的研究.     

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%。     

聚乙烯基吡咯烷酮稳定的离子液体基金纳米流体的制备及稳定性研究

在离子液体/水双液相体系中,以聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)为萃取剂,将[AuCl4]-从水相萃取到离子液体相中。在超声辅助条件下用四氢硼钠将离子液体相中的金离子还原,制备了金/1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸(Au/[BMIm]PF6)纳米流体。制得的金纳米流体用纳米粒度仪和透射电子显微镜进行表征,结果表明,金纳米粒子的平均粒度在11.7nm左右,在离子液体中分布均匀;红外光谱分析结果表明,PVP与金纳米粒子之间存在化学键合作用,对纳米金具有表面修饰的作用,PVP不仅增强了金纳米粒子在离子液体中的溶解性,而且提高了纳米金的抗氧化能力并有效阻止了金纳米粒子间的团聚,使得金纳米粒子在离子液体中有良好的分散性和稳定性。     

SiO2纳米颗粒对环保型泡沫灭火剂稳定性的影响

本工作以碳氢表面活性剂(APG0810)和短链氟碳表面活性剂(FS-50)为核心组分制备了环保型泡沫灭火剂,系统地研究了SiO₂纳米颗粒对泡沫灭火剂溶液性质、起泡性能及泡沫稳定性的影响,分析了SiO₂纳米颗粒对泡沫灭火剂稳定性的增强机理。结果表明,SiO₂纳米颗粒对泡沫灭火剂的溶液性质与泡沫性能均有较大影响。随纳米颗粒浓度的增加,泡沫灭火剂溶液的表面活性先降低后增加,动态粘度逐渐增加,电导率逐渐降低,而起泡性略微下降。泡沫稳定性随着纳米颗粒浓度的增加而显著增加,达到7%后,泡沫稳定性急剧增加。SiO₂纳米颗粒与泡沫灭火剂活性组分在泡沫液膜和Plateau边界中相互作用,形成网状结构聚集体,有效地延缓泡沫析液和粗化,从而增强泡沫的稳定性。本工作的研究结果能够为SiO₂纳米颗粒在环保型泡沫灭火剂的研发和应用方面提供理论指导。     

高导热纳米流体的制备与应用研究进展

随着时代发展,传统纯液体传热工质的换热性能表现出明显乏力,新型高导热纳米流体逐渐引起了人们的关注。介绍了纳米技术及纳米流体的发展,重点分析纳米流体的制备方法与性能表征,尤其是稳定性和导热性能。通过纳米流体在几个行业应用的简单介绍,强调纳米流体在换热传热等领域的潜力,提出该研究领域目前存在问题及发展方向。     

纳米TiO2在46^#机械油中的稳定性及摩擦学性能研究

利用分光光度法研究表面活性剂对纳米TiO2在46^#机械油中分散性能的影响,确定了最佳表面活性剂及其最佳添加量,用四球摩擦磨损试验机比较了不同质量分数,结果表明,油酸对纳米TiO2在46^#机械油中的分散效果影响最为显著,最佳添加量为1.4wt%;纳米TiO2的引入能明显改善46^#机械油的摩擦学性能,当添加浓度为0.6%时,油品的极压性能比基础油提高144%。     

表面活性剂对二氧化钛纳米流体分散性的影响

通过二步法将纳米二氧化钛分散到去离子水中,制备TiO2-水纳米流体。通过加入3种不同的表面活性剂作为分散剂,即阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、非离子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)制备出3种不同的纳米流体。用纳米粒度分析仪测定纳米流体中的纳米粒子的粒径和粒径分布,用Zeta电位分析仪测量纳米流体的电位,分析了不同浓度、不同种类的表面活性剂对水基TiO2纳米流体分散性的影响。