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《山东大学》 2005年
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纳米流体的制备、稳定及导热性能研究

朱海涛  
【摘要】:纳米流体是指以一定的方式和比例,在液体介质中添加纳米级的金属或非金属粒子形成的一类新型传热工质。与传统传热流体或含有微米级固体颗粒的流体相比,纳米流体具有导热能力高、稳定性好、对设备磨损小等优点。纳米流体在能源生产、电力供应、发动机冷却、集成电路中微孔道冷却等众多方面具有巨大的应用前景,从而成为材料、物理、化学、传热学等研究的热点。 目前,纳米流体的制备主要有两种方法:分散法和气相沉积法。分散法工艺简单、工序少,但存在颗粒团聚、稳定性及导热性差等缺点;气相沉积法把纳米颗粒的制备与纳米流体的制备结合在一起,纳米流体性能较好,但存在对设备要求高、产量低、难于产业化等缺点。 人们对纳米流体的导热性能作了实验及理论的研究,得到了几个有意义的理论公式及模型。但是,这些理论公式是仅考虑某个或某几个体系的性质而提出,其能够应用的范围较小。因此,还需制备多种体系的纳米流体,并对其进行导热性能及机理的研究。 本文首次提出了纳米流体一步湿化学法制备的概念,即把纳米粉体的湿化学法制备与纳米流体的制备结合在一起。并制备了Cu/乙二醇,CuO/水、Fe_3O_4/水、石墨/水四类纳米流体,研究了它们的稳定性、导热性。论文的主要内容包括: 1、采用新颖的微波多元醇法,即在乙二醇中加入强还原剂(次亚磷酸钠或肼)及采用微波辐射作为加热源,制备了Cu/乙二醇纳米流体。所制备的纳米流体中铜颗粒的粒径小(约10nm)、分散好,纳米流体的稳定性好。 深入研究了还原剂加入量、PVP加入量、反应温度、加热时间及浓度等因素对体系反应速度、产物粒径及组成等的影响,并对体系的机理进行了分析。认为强还原剂的添加及微波辐射作为加热源,加速了体系的反应速度,提高了成核速率,使铜纳米颗粒的粒径小且分布范围窄。 利用粒度分析、zeta电位分析、沉降分析等研究了微波加热时间、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)加入量、pH值、分散剂OP(壬基酚聚氧乙烯醚)加入量等对纳米流体稳定性的影响。结果表明:合适的微波加热时间、PVP及OP加入量条件下能获得稳定分散的纳米流体。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB383.1

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