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。     

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.     

基于均匀设计法的碳纳米管纳米流体稳定性

研究碳纳米管质量分数、分散剂质量分数、pH值和超声振荡时间对碳纳米管纳米流体稳定性的交互影响和定量影响.配置12个碳纳米管纳米流体样品,测定各样品的Zeta电位值.样品的4因素取值通过均匀设计法确定,稳定性用Zeta电位表征.采用二次多项式逐步回归法处理数据,建立碳纳米管纳米流体稳定性与4个因素之间的回归模型.由模型分析可知,该4因素对碳纳米管纳米流体稳定性的影响是相互约束的.当超声振荡时间>3.411 h时,碳纳米管纳米流体的稳定性与碳纳米管质量分数正相关;当超声振荡时间<3.411 h时,碳纳米管纳米流体的稳定性与碳纳米管质量分数负相关.     

含碳纳米管纳米流体制备及其性能研究

采用强酸氧化法对碳纳米管表面进行功能化处理,之后采用机械球磨技术对其进行截断短化处理;将得到的碳纳米管分散到乙二醇、丙三醇和硅油中制备纳米流体。所制备的纳米流体具有很好的稳定性和分散性。含碳纳米管纳米流体导热性能测试结果表明,碳纳米管的直线度和长径比是影响含碳纳米管纳米流体导热性能的主要因素。通过控制球磨时间可以使碳纳米管的直线度和长径比同时达到最佳值,进而使得含碳纳米管纳米流体导热性能提升达到最大值。流变学研究结果表明,所制备的丙三醇和硅油基含碳纳米管纳米流体属于牛顿型流体。     

GZO@TiN 纳米流体光学性能探究

近年来, 纳米流体在太阳能光热利用方面极具前景。核壳结构纳米颗粒可以耦合多种材料的不同波段效应,调控光谱吸收波段, 实现太阳能的全光谱捕获吸收。将在长波具有高吸收的氧化锌掺杂镓 (GZO) 和在可见吸收好 的氮化钛 (TiN) 形成 GZO@TiN 核壳结构复合纳米颗粒, 可以发挥两种材料的优点。进一步, 从调节材料的尺寸和核壳材料出发, 探究 GZO@TiN 复合结构纳米流体的光谱特性变化规律。结果表明, 当 TiN 为核、GZO 为壳时, 可以 显现两种材料的共振效应;当 GZO 为核、TiN 为壳时, 长波区域的吸收峰消失。当浓度为 10^?4 , 光学厚度为 10 mm时, TiN(壳)/GZO(核) 纳米流体的平均吸收率高达 100%。此工作对核壳结构复合纳米颗粒的光谱调控、吸收以及外壳、核心材料的选择有着一定的帮助。     

碳纳米管在乙二醇水溶液中的分散性

采用硫酸和硝酸混合酸对催化裂解法(CVD法)制备的多壁碳纳米管(CNTs)进行纯化,以超声仪为分散设备,分别研究了在乙二醇水溶液中加入不同类型的阳离子、阴离子、非离子型等表面活性剂对碳纳米管分散性的影响,通过记录碳纳米管悬浮液的稳定保存时间观察其分散性.结果表明:十六烷基三甲基溴化铵和乳化剂OP作为分散剂的分散效果最好.     

共滴定法制备纳米羟基磷灰石/胶原复合材料及其性能

以饱和Ca(OH)2溶液的上清液、磷酸和可溶性胶原为原料,在37℃、中性条件下,采用共滴定法制备纳米羟基磷灰石/胶原复合仿生骨修复材料。用XRD、FTIR、扫描电镜、透射电镜对材料晶相组成、微观形貌、结构、化学组成、晶粒大小进行分析。复合材料的抗压强度用电子万能实验机测试。结果表明:复合材料由弱结晶的纳米尺度(5nm×60nm～20nm×80nm)的羟基磷灰石和胶原纤维组成。复合材料在晶相组成、化学组成和晶体尺寸上类似于天然骨。复合材料的抗压强度(168.85MPa)和弹性模量(5.87GPa)介于致密骨和牙本质之间。此复合材料有望成为理想的骨修复材料。     

氧化石墨烯-水和乙二醇混合基纳米流体对氢发动机散热影响研究

采用高导热性材料氧化石墨烯与水和乙二醇基液配比成纳米流体,研究该纳米流体对氢内燃机散热的影响规律.对比分析纳米流体的热物性随氧化石墨烯体积分数的变化规律,并利用AVL FIRE软件对氢内燃机冷却水套进行网格划分和三维数值模拟计算,得到整机冷却水套在冷却液为氧化石墨烯-水和乙二醇混合基纳米流体(乙二醇体积分数为10%,氧化石墨烯体积分数分别为0%、1%、2%、5%)时的速度分布、热流量变化以及压力损失等信息.结果表明,随着氧化石墨烯体积分数的增大,纳米流体的换热能力不断增强,冷却水腔总热流量逐渐增大;然而以氧化石墨烯-水和乙二醇混合基纳米流体作为冷却介质会引起水套进出口总压降增大,导致冷却系统水泵功率的增加.     

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.     

碳纳米管/PTFE基复合材料摩擦学性能的研究

以碳纳米管(CNTs)为填料制备了，PTFE基复合材料，并研究了，该复合材料在干摩擦条件下与不锈钢对摩时的摩擦磨损行为，实验结果表明，CNTs／PTFE复合材料的摩擦系数随着CNTs含量的增加呈降低的趋势，其耐磨性能明显优于纯PTFE，当CNTs的体积分数为15％～20％时，其抗磨性能最好，MSEM观察发现纯PTFE的断面上分布着大量的带状结构，而填充了CNTs后，则未观察到这种带状结构，这说明CNTs有效地抑制了PTFE结构的破坏，对PTFE和CNTs／PTFE复合材料的摩擦表面的SEM观察发现，前者的摩擦表面分布着较明显的犁削和粘着磨损的痕迹，而后者的摩擦表面则平整光滑，这表明以CNTs作为填料可有效地抑制PTFE的磨损。     

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。     

氮化硼纳米片/碳纳米管混合补强硅橡胶力学性能的研究

为改善硅橡胶的力学性能,拓展其应用领域,分别采用氮化硼纳米片、碳纳米管或氮化硼纳米片/碳纳米管混合物作为补强剂,加入到硅橡胶中制备橡胶基复合材料,并对材料的力学性能进行研究.研究发现:氮化硼纳米片和碳纳米管的加入都能提高硅橡胶的力学性能,将两者按照一定比例混合后作为补强剂加入到硅橡胶中,材料的力学性能提高更大,拉伸强度最高能达到7.8 MPa.     

纳米羟基磷灰石的镉离子吸附性能

以硝酸钙、磷酸、氨水为原料,采用共沉淀法合成了纳米羟基磷灰石粉体.以硝酸镉水溶液作为模拟废水,用Visual MINTEQ软件对模拟废水的溶液化学特征进行了计算,主要研究了溶液的初始pH值、反应时间以及镉离子(Cd2+)初始浓度等因素对纳米羟基磷灰石的镉离子吸附量的影响.实验结果表明,纳米羟基磷灰石的镉离子吸附性能在溶液初始pH为4～9的范围内比较稳定,其去除水溶液中镉离子的过程符合准二级动力学模型,并且与朗缪尔等温吸附和弗伦德里希等温吸附均表现出了较高的相关性,反映了纳米羟基磷灰石吸附水溶液中镉离子的反应以离子交换作用为主的特点.纳米羟基磷灰石不仅镉离子吸附容量大,而且初期吸附速率很快,是一种性能良好的环境矿物吸附材料.     

ZnO和ZnO/Au纳米流体的制备及光热转换性能

太阳能光热利用是太阳能利用的重要方面,其中,纳米流体光学特性对太阳能光热利用效率起着决定性作用。通过水热法制备不同形貌的ZnO纳米颗粒,再利用硼氢化钠还原法将Au成功还原在ZnO纳米颗粒上,制备出ZnO/Au复合纳米材料。通过SEM、XRD表征ZnO和ZnO/Au纳米粒子的形貌结构与成分。经紫外/可见/近红外吸收光谱测试表明ZnO/Au纳米流体显著提高了在可见光波段的吸收。通过光热转换实验表明,花状ZnO纳米流体的光热转换性能优于棒状ZnO纳米流体, ZnO/Au纳米流体由于Au的等离激元效应,光热转换特性增强。当浓度为1.0 mg/mL时,棒状ZnO/10%Au纳米流体光热转换效率为59%,比纯导热油纳米流体提高16%;当浓度为0.5 mg/mL时,花状ZnO/10%Au纳米流体光热转换效率为71%,比纯导热油纳米流体提高28%。     

氧化铜/石墨烯纳米流体的制备及光吸收-光热性能

采用湿化学方法制备得到氧化铜纳米颗粒,进而制备氧化铜纳米流体并与石墨烯纳米流体复合得到CuO/G纳米流体.利用X-射线衍射、透射电镜、紫外-可见分光光谱仪等测试方法对样品进行表征.CuO/G纳米流体在太阳光波段显示出比氧化铜纳米流体和石墨烯纳米流体更加优异的光吸收性能,随着石墨烯含量的增加,CuO/G纳米流体的辐照度逐...     

纳米ZnO/PP复合材料性能研究

以钛酸酯偶联剂对不同粒径的纳米ZnO粒子进行表面处理 ;采用熔融共混工艺制备了纳米ZnO/PP复合材料 ;并对复合材料力学性能及其结晶性能进行研究。结果表明 :偶联剂改善了复合材料的力学性能 ;平均粒径为 80nm的纳米ZnO质量分数为 4 %时 ,其复合材料的综合性能相对较好 ,复合材料的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度均得到不同程度的提高 ;纳米ZnO具有异相成核作用 ,能够起到细化PP球晶的作用。     

碳纳米管/地质聚合物复合材料的制备及性能研究

为了改善地质聚合物(GP)的电学性能,以酸化碳纳米管(CNTs)为增强剂、高岭土为原料、水玻璃和氢氧化钠为碱激发剂,制备了碳纳米管/地质聚合物复合材料(CNTs/GP)。采用红外光谱仪、扫描电子显微镜及X-射线衍射仪表征复合材料的组成和微结构;采用热重分析仪测试复合材料的热稳定性;采用抗压强度测试和四探针法研究CNTs对复合材料的抗压强度和电导率的影响。CNTs的添加未影响GP的凝胶相结构。但CNTs与基体之间差的相容性在复合材料里产生了大量孔隙,降低了复合材料的抗压强度。CNTs的添加显著改善了GP的导电性,当CNTs的质量分数为5%时,CNTs/GP的电导率为8.6×10~(-6)S/cm。因此,适量添加CNTs,能使GP在保持较高的抗压强度的同时,具有较好的导电性能,可以应用于抗静电材料领域或电子元器件领域。     

纳米流体换热特性实验研究

为了研究纳米流体的换热特性,依据纳米流体换热理论,研制了纳米流体换热特性实验台,介绍了该实验台的设计方案和主要构成。对实验台的准确性进行了实验验证,并进行了纳米流体的换热特性测定的实验。绘制了实验结果的图表,进行了相关的分析,得出相应结论与理论实际相符合,证明了实验结果的正确性,可为纳米流体换热特性的研究提供可靠的依据。     

非球状形貌粒子Au-H2O纳米流体光谱分频光伏/光热系统性能研究

基于表面等离激元效应的纳米流体光谱分频器具有良好的选择性光谱吸收性能,已显示出巨大潜力,然而现有纳米流体分频装置在光热窗口仍存在透射率较高的问题.为了提高光热窗口纳米流体的光谱吸收能力,文中提出了一种非球状形貌粒子的金-水纳米流体分频系统.通过时域有限差分方法(FDTD)对该分频系统进行数值计算与分析,结果表明:正六面...