纳米流体热导率试验

采用自行设计的瞬态热线装置，测试了不同种类纳米流体的热导率，分析研究了粒子体积分数、粒径、温度、分散剂等因素对纳米流体热导率的影响.结果表明，低体积分数纳米流体的热导率比基液有较大幅度的提高，最大可达40%左右；纳米流体的热导率随着粒径的增大而减小，随着粒子体积分数的增大、温度的升高而增加，且分散效果越好的纳米流体热导率越大.试验热导率值大于常规固液混合物的H-C模型预测值，表明纳米流体具有不同于一般固液混合物的独特的优良导热特性.     

铂锡合金纳米流体导热系数与稳定性影响因素分析

以乙二醇为基液和还原剂,四氯化锡、氯铂酸为氧化剂,采用微流控法合成了铂锡合金纳米流体,并添加了不同比例的聚乙烯吡咯酮(PVP)作为表面活性剂,分别利用紫外可见分光光度计和Hot Disk热物性分析仪测得纳米流体的吸光度值和导热系数,分析了反应温度及PVP的添加比对纳米流体的稳定性、热导率的影响.结果表明,纳米流体导热系数的增长率随反应温度的升高近乎呈现线性增长,虽然稳定性略有下降,但影响不大.添加不同比例的表面活性剂可以有效改善纳米流体的稳定性和导热性能,但存在最佳的添加比例.反应温度为200℃,添加PVP的量为Pt、Sn物质的量浓度和的4倍时制得的铂锡合金纳米流体在温度为60℃下的导热性能提高幅度最大,相比于乙二醇提高了约15.1％.     

纳米流体流动传热性能的实验与模拟研究

为了研究高温冷却条件下,γ-Al2O3-PG90纳米流体作为冷却介质在一车用机油冷却器内的流动传热性能,采用三维k-ε湍流模型,应用块结构网格生成技巧,融合流固耦合研究方法和薄壳导热模型数值模拟了纳米流体的性能,进行了基液与纳米流体的性能对比计算,分析了纳米粒子体积分数对性能的影响,考察了纳米流体物性预测模型的普适性,并研究了将纳米流体视为单相流体进行性能分析的可行性,通过实验测试得到了性能数据.研究发现:与基液相比,纳米流体强化换热效果明显,流动阻力有所增加,随着纳米粒子体积分数的增加,传热性能提高,流动阻力增加,说明该物性预测模型不能普适,当纳米粒子体积分数大于3%时,将纳米流体视为单相流体的性能研究结果与实验数据偏差较大,可能原因是单相流体流动无法反映较多的粒子之间的相互作用.     

Fe_3O_4-水纳米流体对流换热特性的实验研究

建立了纳米流体传热性能的测试系统,测试了不同体积分数的Fe3O4-水纳米流体在雷诺数为3 000-10 000内的管内对流换热系数。实验结果表明,在水中添加Fe3O4纳米粒子增大了管内对流换热系数,增加了液体的传热效果;影响纳米流体对流换热系数的主要因素有纳米粒子的浓度及纳米粒子导热系数。     

羟基碳纳米管/乙二醇纳米流体性能研究

以光透过率作为纳米流体稳定性指标,同时采用L9(34)正交试验设计,分析超声振荡时间、分散剂种类和浓度等3个因素对羟基碳纳米管/乙二醇稳定性的影响,并对其黏度以及导热系数进行了测量。结果表明:3个因素对纳米流体稳定性的影响程度分别为:分散剂超声振动时间浓度。在纳米流体的质量浓度为0.07%、加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和振荡时间为90min的条件下,得到的纳米流体稳定性最好。与基液相比,纳米流体的导热系数可提高1.34%,在-5～20℃时黏度随着温度的升高而显著降低。     

氧化铝纳米流体在车用热交换器中的试验研究

研究纳米流体在车用热交换器中的强化传热效果,测试不同纳米粒子体积分数的氧化铝纳米流体在板翅式机油冷却器中的传热和流动特性,并与水、防冻液（乙二醇）及纳米流体基础液体进行对比.试验结果表明,在同一热交换器中,纳米流体的传热系数明显高于其他3种液体.当冷、热侧介质温度为90和120 ℃时,纳米粒子体积分数为5%的纳米流体的传热系数分别比水、乙二醇和基础液体提高6.52%、18.88%和24.62%;当冷、热侧介质温度为120和135 ℃时,体积分数为5%的纳米流体的传热系数比体积分数为1%的纳米流体提高104.72%.在试验条件下,热交换器的换热量随纳米粒子体积分数的增大而增大,但流动阻力并未明显增加,初步证明了纳米流体应用于车用热交换器的可行性.     

混合纳米流体粒子比对热物性参数的影响及性能分析

为了研究氧化物混合纳米流体的粒子混合比对导热系数及粘度的影响,实验采用两步法制备Al2O3-CuO/乙二醇-水混合纳米流体,并用Hot Disk 2500S热常数分析仪及DV3T粘度仪测量了温度范围为20～60℃、20 nm Al2 O3与40 nm CuO颗粒体积比为20:80～80:20的导热系数和粘度值.结果表明,导热系数和粘度均随着小粒径氧化铝颗粒含量的增大而增大,但在粒子比为50:50时导热系数出现最低值.从纳米层结构和颗粒聚集形态分析可知,小粒径颗粒能很好地填充于大粒径颗粒形成的缝隙中,形成"20 nm Al2 O3粒子-基液分子-40 nm CuO粒子"界面纳米层,界面热阻降低,导热系数增大.但是,通过透射电镜图可知在粒子比为50:50时,各颗粒结合不好,形成的团聚体尺寸大,造成局部粒子空白区,导致导热系数下降.最后,分析纳米流体的综合传热性能,Al2 O3-CuO/乙二醇-水混合纳米流体在研究工况内均适合应用于层流流动与传热过程;在紊流时,由于流动扰动强度大,仅当粒子比小于40:60时适合应用于紊流流动与传热过程.     

纳米流体悬浮稳定性影响因素

为了获取具有良好悬浮稳定性的纳米流体配方,采用“两步法”制备了若干种纳米流体,从纳米粒子种类、粒径、密度、质量分数、基础液体性质、分散剂、pH值和超声振动等方面,考察了纳米流体系统中粒子的沉降状态,并结合颗粒的受力情况,分析了纳米流体悬浮稳定机理.结果表明,上述诸因素对纳米流体的悬浮稳定性都有不同程度的影响,其中又以分散剂、粒子质量分数、基液黏度和pH值的影响较大.并为试验范围内的CuO-DW、Al₂O₃-DW、Cu-DW、Al-DW等4种纳米流体提供了具有最佳悬浮稳定性的配方.     

纳米流体在水平直管内的对流换热实验

准备了4种不同浓度的CuO-乙二醇纳米流体。首先将纳米颗粒与乙二醇液体(50%乙二醇和50%水混合液)直接混合,然后在其添加分散剂,经过超声波振荡和机械搅拌制备了纳米流体。最后再将其注入到实验循环系统当中,进行换热特性的实验测量。结果表明:纳米流体与基液相比其换热效果更加明显,其换热系数伴随着纳米流体质量分数的增加而增大。而当以纳米流体为冷却介质时,纳米流体质量分数越大其泵功的损失也就越大,而且当纳米流体质量分数小于0.50%时其换热效果的提高并不明显。当CuO-乙二醇纳米流体体积分数为0.50%时,压降提高了8.23%而换热系数提高了23.18%,其综合效益最好。     

球形氧化铝导热膏的制备及其导热性能

以球形氧化铝为导热填料、二甲基硅油为基体,通过物理混合的方法制备了一系列氧化铝/硅油导热膏。通过增加氧化铝的添加量、加入硅烷偶联剂KH570以及粒径复配等提高导热膏的导热系数。用扫描电子显微镜(SEM),对球形氧化铝进行形貌表征;用KD2Pro导热仪,对所制得的导热膏进行导热性能测试。结果表明:导热膏的导热系数随着氧化铝添加量的增大而增大,当氧化铝填充体积分数为60%最好;硅烷偶联剂KH570可以有效提高导热膏的导热系数,加入量(质量分数)在1.5%~2.5%时,效果良好;粒径的复配可以进一步提高导热膏的导热性能。     

可控纳米流体的制备及热导率研究

为了研究纳米流体的一步法制备中不同条件对纳米颗粒粒径的影响，使用醇盐水解法制备了水-SiO2纳米流体.利用激光粒度分析仪和透射电镜（TEM）对纳米颗粒粒径大小及其分布进行了测量，利用zeta 电位仪及长时间的观测,分析了系统的稳定性，利用激光闪光法, 测量不同粒径和不同浓度的纳米流体热导率的提高.结果表明，纳米SiO2颗粒可控制在50~200 nm.由醇盐水解方法制备的纳米流体稳定性好.当纳米流体的体积分数为1.3％时，平均粒径为70 nm的SiO2纳米流体的热导率比纯水提高24％，而热导率的增加对温度的提高不敏感.     

温度及Y_2O_3对SG法制备ZrO_2相结构及粒度的影响

针对纳米ZrO2粉体粒径较小、比表面积大、极易发生团聚问题,以纳米ZrO2为研究对象,采用溶胶-凝胶(SG)法,以氧氯化锆为锆源,水为溶剂,Y2O3为稳定剂,PEG-6000为分散剂,主要研究烧结温度及Y2O3对制成的纳米ZrO2相结构及其粒度的影响.实验结果表明:经XRD分析,所制得的ZrO2试样主要为四方相结构,随着煅烧温度的升高,粉体粒径增大;SEM测试结果表明,在一定ZrO2陶瓷粉体粒度范围内,随着稳定剂Y2O3加入量的增加,粉体颗粒间的分散性有所改善.综合考虑对纳米ZrO2相结构及粒度的影响,确定最佳烧结温度为650℃,稳定剂Y的最佳加入量为7.5mol%,制备的ZrO2纳米粉体粒径尺度最佳,晶型稳定性好且分散性得到改善.     

Al2O3对PbTe微观结构和热电性能的影响

为研究Al2O3对PbTe微观结构和热电性能的影响,在Tl0.02Pb0.98Te材料中添加纳米Al2O3粉末,用高能球磨加热压方法制备了Tl0.02Pb0.98Te样品,并对样品进行实验分析。结果表明：添加纳米Al2O3粉末有效地强化了样品高温机械性能;同时,纳米Al2O3颗粒弥散分布在晶界,阻止热压过程中晶粒长大,使晶粒尺寸降低了约50倍;晶粒细化后界面增多,能更好地散射长波长声子;由于晶格热导率降低了约20％,Tl0.02Pb0.98Te（Al2O3）0．06样品的zr在723K时达到1．3。     

Experimental investigation on viscosity of Cu-H2O nanofluids

A procedure for preparing a nanofluid that a solid-liquid composite material consists of solid nanoparticles with sizes typically of 1–100 nm suspended in liquid was proposed. By means of the procedure, Cu-H₂O nanofluids with and without dispersant were prepared, whose sediment photographs and particle size distribution were given to illustrate the stability and evenness of suspension with dispersant. The viscosity of Cu-H₂O nanofluid was measured using capillary viscometers. The mass fractions(w) of copper nanoparticles in the experiment varied between 0.04% and 0.16% with the temperature range of 30–70 °C. The experimental results show that the temperature and SDBS concentration are the major factors affecting the viscosity of the nano-copper suspensions, while the effect of the mass fraction of Cu on the viscosity is not as obvious as that of the temperature and SDBS dispersant for the mass fraction chosen in the experiment. The apparent viscosity of the copper nano-suspensions decreases with the temperature increase, and increases slightly with the increase of the mass fraction of SDBS dispersant, and almost keeps invariability with increasing the mass fraction of Cu. The influence of SDBS concentration on the viscosity of nano-suspension was relatively large comparing with that of the nanoparticle concentration. Funded by Guangdong Provincial Natural Science Foundation (No. 04105950), Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education (No. 20050561017), and Program for New Century Excellent Talents in University (No. NCET-04-0826)     

改性超细Al（OH）3水悬浮液的稳定性

选用六偏磷酸钠对超细Al（OH）3粉体进行湿法改性,利用红外光谱评价其改性效果.通过沉降量、沉降速率及透光率的测定,研究了分散剂、pH值、温度和搅拌速率对Al（OH）3水悬浮液体系的稳定性影响.结果表明,六偏磷酸钠湿法改性过的Al（OH）3粉体亲水性增强,在288 K,pH值为11的条件下,控制搅拌速率为600 r/min,加入0.2%的Tween-20可制得分散性和稳定性俱佳的改性Al（OH）3水悬浮液体系.     

高岭土掺杂NASICON固体电解质及全固态电池性能

针对LiTi2(PO4)3基固态电解质电导率低的问题,采用浙江三门高岭土矿作为主要原料,以高温固相法制备铝、镁、硅共掺杂钠超离子导体(NASICON)型快离子导体Li1+2x+2yAlxMgyTi2-x-ySixP3-xO12.研究掺杂比例、温度对固态电解质离子电导率的影响.结果表明,组成为Li1.8Al0.1Mg0.3Ti1.6Si0.1P2.9O12固体电解质在423 K时有最高离子电导率7.86×10-4 S·cm-1.以该组成固态电解质为基片,喷雾热解原位制备Al/ Li1+xV3O8/ Li1.8Al0.1Mg0.3Ti1.6Si0.1 P2.9O12 /C全固态电池并在1.8～3.9 V电压区间进行50次充放电测试.该电池具有较好的稳定性及循环容量保持能力.30次循环以后放电容量基本稳定在190～205 mAh·g-1之间,充放电效率大于90%.     

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。     

Lu3Al5O12：Ce3+超细粉体的制备及其性能研究

在LuAG：Ce3+闪烁陶瓷的制备中,粉体的性能对陶瓷的透明度有重要影响,提出了采用满足透明陶瓷闪烁体需求的Lu3Al5O12：Ce3+（LuAG：Ce3+）超细粉体制备方法。以CeO2,Lu2O3为原料,NH4HCO3为沉淀剂,聚乙二醇（PEG200）为分散剂,采用共沉淀法在一定温度下灼烧制备Lu3Al5O12：Ce3+（LuAG：Ce3+）超细粉体。通过X射线衍射分析（XRD）、荧光分光光度计（PL）和扫描电子显微镜（SEM）等表征样品的结构与性能。研究分散剂、不同Ce3+掺杂浓度、烧结温度对晶相形成和发光性能的影响。共沉淀法制备粉体的工艺简单,所需烧结温度较低,得到粉体粒径小。结果表明,加入分散剂后的前驱体在1300℃下煅烧2h获得的粉体颗粒均匀,相纯度高,分散性好,制备的LuAG：Ce3+粉体在460nm的蓝光激发下发出505nm的绿光。