纳米流体

摘要： 采用1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIm]BF)离子液体分散多壁碳纳米管(MWCNTs)、二硫化钼(MoS)于去离子水以得到具有优异摩擦学特性的纳米流体.通过拉曼光谱仪、纳米粒度电位仪、接触角测量仪表征其分散与润湿性,通过导热系数仪和流变仪测试其热物性,并通过材料表面性能综合测试仪进行摩擦实验.结果表明:经[EMIm]BF改性而制备的纳米流体Zeta电位大幅提高,纳米颗粒在空间位阻作用下有效分散于水基液,故保持润湿性的同时增强了导热能力,其对高温合金的润湿接触角最小为59.33°,室温(25°C)平均黏度最低为1.49 mPa·s,且导热系数最大为1.02 W·(m·K)^(-1).纳米流体中层状、管状几何结构的MoS、MWCNTs纳米颗粒极大强化了基液的减摩抗磨性能,平均摩擦系数降至0.083,磨痕体积磨损率相比传统水基冷却液减小了72.33%.

摘要： 实验研究了在氧化石墨烯纳米流体质量分数为0,0.01%,0.05%,0.1%,0.2%时,50,60,70,80,90°C加热温度和50%,60%,70%,80%充液率对重力热管启动性能和传热特性的影响。实验结果表明:氧化石墨烯纳米流体质量分数越大,重力热管热阻越小;在加热温度为90°C、充液率为60%时,质量分数为0.2%的纳米流体重力热管热阻最小,且相比于基液热管降低了62.9%;在基液中添加氧化石墨烯会缩短热管启动时间,提高热管启动温度,但不改变热管的启动方式;氧化石墨烯提高热管传热性能的原因主要是其热导率较高且表面润湿性较好。实验结果对重力热管传热性能的研究具有参考意义。

摘要： 降膜蒸发是一种先进的传热技术,但其传热性能依赖于工质的导热系数。现有工质的导热系数偏低,不利于液膜侧传热的进一步强化。基于液体中加入纳米颗粒能大幅提高其导热系数及传热性能这一研究结果,提出了一种采用纳米流体技术的降膜传热增强方法。通过数值模拟研究了水平单管外纳米流体的降膜传热特性。结果表明:纳米颗粒浓度对液膜厚度影响不大;随着周向角度的增大,表面传热系数可分为停滞区、搅动区、热发展区和脱离区4个不同的区域;在给定的周向角度范围内,局部表面传热系数随着纳米颗粒浓度的增大而增大;纳米颗粒浓度升高导致降膜流动的表面传热系数增大。

摘要： 针对目前渗吸岩心移位核磁成像实验存在表面油相损耗与空气吸附,进而影响实验结果精度的问题,改进设计出原位核磁成像渗吸实验方法,采用该方法开展砂岩岩心在纳米流体中的渗吸实验,记录了整个纳米流体渗吸过程中原油的实际运移图像,同时结合砂岩岩心的物性、渗吸过程中的驱动力变化,分析了不同渗透率砂岩岩心在纳米流体中的渗吸特征。研究表明:纳米流体能大幅降低油相的界面张力,改善渗吸排油效率,浓度越高,界面张力越低,渗吸排油效率越高,但浓度达到一定值后,渗吸排油效率增速趋缓;温度升高,有利于降低原油黏滞阻力和界面张力,提高渗吸排油率;岩心渗透率相对较高,渗吸时底部原油向上运移排出,且岩心渗透率越高,该现象越明显,表现为顶部排油特征;岩心渗透率相对较低,渗吸时岩心四周原油先排出,然后内部原油向四周扩散排出,表现为四周排油特征,但在纳米流体长时间作用下,岩心亲水性不断增强,油水界面张力不断降低,渗吸后期也会出现顶部排油特征。

摘要： 纳米流体是一种能替代热交换器中传统介质的新兴流体,其具有稳定性好、可重复利用、节约能耗等优点,以纳米流体为传热介质的热交换器有传热效率高、杀菌时间短的特点,更好地保持了食品感官和营养特性。该流体已成功应用于牛奶、果汁等液态食品的杀菌。本文概述了不同类型的纳米流体,如多壁碳纳米管(Multiwall carbon nanotubes,MWCNT)/水、TiO_(2)/水和Al_(2)O_(3)/水纳米流体在液态食品杀菌中的应用,纳米流体的制备方法,提高纳米流体稳定性的方法,重点综述了纳米流体基于布朗运动、液膜层特性和纳米颗粒链式结构特性的导热系数增强机制,以及纳米流体基于活性氧作用、纳米颗粒与细胞壁、细胞膜及细胞内容物相互作用的杀菌机制,以期为纳米流体在食品中应用、提高食品安全性提供理论指导。

摘要： 纳米流体是一种新型高效传热工质,广阔的应用前景引起众多研究者的关注。综述了纳米流体的制备方法、热物性、磁性纳米流体、复合纳米流体、纳米流体数值模拟。重点介绍了影响纳米流体热导率的因素,讨论了纳米流体导热率的提高机制、磁场作用下磁性纳米流体的对流换热系数以及纳米流体数值模拟、复合纳米流体面临的挑战性问题。

摘要： 纳米流体是纳米级颗粒混合于某些液态物质中形成的均匀稳定的溶液,其因良好的导热以及传质特性被广泛应用。传统胺法吸收CO_(2)因其传质速率和能耗问题近年来不断被改进。将纳米流体用于胺类CO_(2)吸收剂是一种关键新兴技术,可显著改善CO_(2)的吸收并降低CO_(2)解吸能耗。本研究综述了纳米流体的制备、特性以及强化传质研究现状,提出试验工况、纳米流体配比等因素的优化方向,并对其应用前景进行了展望。

摘要： 为了强化煤化工废水中高浓度氨氮(500~7000mg/L)的吹脱去除效率,进一步减少投碱量,制备了一种纳米TiO_(2)/ZJ-01复合相促脱剂,并对其稳定性、促脱效率及强化机理进行了研究.结果表明,在有机组分质量分数6.0%,5nm TiO_(2)固含量0.4%,超声分散30min时,纳米TiO_(2)/ZJ-01复合相促脱剂性价比最好.在纳米TiO_(2)/ZJ-01复合相促脱剂投加量为7.5mL/L时,氨氮吹脱率便可以达到95.14%,且在任何pH值条件下投加纳米TiO_(2)/ZJ-01复合相促脱剂,氨氮吹脱率均能提高17.02%~32.46%.与直接吹脱法相比,投加纳米TiO_(2)/ZJ-01复合相促脱剂吹脱40min,原水pH=10时的氨氮吹脱率便已高于直接吹脱法pH=11.5时的氨氮吹脱率,极大降低了碱耗量.进一步对纳米TiO_(2)/ZJ-01复合相促脱剂作用机理研究发现,纳米TiO_(2)/ZJ-01复合相促脱剂能极大的降低气液相间表面张力,从而降低传质过程中的液膜阻力,减小气泡尺寸,增大传质接触面积,加快氨气的逸出;同时,在吹脱过程中纳米TiO_(2)/ZJ-01复合相促脱剂能够增强界面湍动及对流现象,加快气泡液膜表面部分更新,减少有效传质边界层厚度,从而降低氨氮传质阻力,强化了气液间传质的进行.

摘要： 随着半导体技术和电子技术的快速发展,高集成化和高性能化的微电子器件在航空航天、能源、医疗和汽车工业等领域发挥着越来越重要的作用.为了避免出现高热流密度引起的器件高温失效问题,对微电子器件进行有效热管理是非常关键的.传统的风冷和液冷技术不仅功耗高而且散热效率低,严重影响了器件的稳定性和可靠性.近年来,国内外研究者提出了多种新型被动式和主动式强化换热技术.其中,纳米流体强化换热技术由于成本低、操控灵活和形式多样性的特点,受到了广泛的关注.特别是对于二氧化硅纳米颗粒,良好的机械和化学稳定性、丰富的结构形式和多样化的合成方法等优势引起了研究者极大的兴趣.目前,二氧化硅纳米流体在导热、对流和辐射传热方面都有显著的强化性能.以电子器件液冷技术为背景对二氧化硅纳米流体在强化对流换热的研究进展进行了系统综述,首先介绍了二氧化硅纳米流体的性质和制备方法,然后讨论并总结了二氧化硅纳米流体在单相对流(自然对流和强制对流)和相变对流(池沸腾和流动沸腾)领域的研究现状,最后强调二氧化硅纳米流体对流换热技术存在的问题以及未来发展的方向,为建立高性能纳米流体液冷换热技术体系提供相应的思路和参考.

摘要： 由于纳米流体的界面效应、小尺度特征,在提高采收率领域具有较大应用潜力,但其驱油机理尚待进一步明确。为了进一步研究纳米流体的驱油机理和驱油效率,采用硅基纳米球与表面活性剂耦合的方式研发高活性纳米流体,借助静态宏-介-微观实验和岩心物理模拟,阐明高活性纳米流体形成乳状液的流度控制和介观驱油效率。实验结果表明,高活性纳米流体可降低普通稠油界面张力至10^(-2) mN·m^(-1)数量级,在油藏含水率饱和度30~80%条件,高活性纳米流体干预的油水乳化液粘度是原油粘度的1.28~4.32倍,表现良好原位流度控制性能;高活性纳米流体与岩心渗透率适应性强,水驱至含水率98%,0.6倍孔隙体积的0.4wt%高活性纳米流体通过原位流度控制,显著提高采收率达25%以上。研究结果深化了纳米流体驱油机理,同时为纳米驱提高采收率提供新路径。

摘要： 加热炉在油气集输系统中广泛应用,传统的提高加热炉效率的措施需要增加相应的设备或停工改造加热炉,这给油田持续生产带来很大的不便.考虑到油田持续生产的现场实际,探索新型传热介质对提高加热炉效率有着非常重要的现实意义.作为一种新型传热工质,纳米流体具有优质的热传导性能,本文对纳米流体在塔河油田井口加热炉内传热性能进行了现场研究,并利用正平衡法和水浴温度评估两种方法对纳米流体在现场应用的效果进行了分析评价.研究发现,加入纳米颗粒后单井加热炉吸热效率平均可提高10％以上,每天每口单井可节约天然气14.8m3,年节约天然气5400m3,耗气量较大的油田单井加热炉上有着较好的现场应用前景.

摘要： 本研究采用单相流模型和DPM模型(欧拉—拉格朗日离散相模型)分别模拟了Cu-水纳米流体在水平圆管内流动换热的特性.模拟结果得出DPM模型相对于单相流模型具有更高的准确性.并从纳米流体热物性以及纳米粒子微运动两种角度分析了纳米粒子强化流动换热的原因:纳米流体强化换热不仅仅是热物性的提高,同时也是纳米粒子微运动强化了动量和能量的交换,增强换热.

摘要： 随着人工能量转换装置的发展,使用具有规则几何形状和电荷选择性的固体纳米孔代替传统的离子交换膜来收集盐度梯度能量已引起高度关注(Cheng等,2017).具有数以万计纳米通道的二维层状膜材料在能量转换中显示出巨大的潜力.这是由于纳米通道的孔径被限制在1～100nm之间,这个尺寸与与德拜长度相当,可以极大地改变纳米流体在完全润湿的二维层状膜材料中的离子传输行为(Koltonow等,2016). 近期，本研究使用剥离的蒙脱石单片层作为组装单元制备了重组二维层状膜，实现纳米流体能量转换与分子分离的协同作用。

摘要： 本文针对氨水吸收式制冷搭建了具有外加超声场的鼓泡吸收实验系统.通过实验研究了外加超声场以及Fe2O3纳米流体对氨水鼓泡吸收效果的联合强化作用,并对其强化机理进行了初步探索.实验结果表明:Fe2O3纳米流体可提高鼓泡吸收的吸收量,其中浓度为0.02wt％的Fe2O3纳米溶液强化吸收效果最好,有效吸收比可达到1.16;单频超声场作用下,频率越高吸收比越大,在40kHz频率时吸收比最高为1.05;混合超声场比单频超声场强化鼓泡吸收效果更强,20-28-40kHz频率场时吸收比可达1.11.20-28-40kHz超声场频率和0.02wt％Fe2O3纳米流体联合作用下可得到本实验最大吸收比,吸收比可达1.22.

摘要： 本文综述了纳米流体强化换热技术研究进展,论述了纳米流体的换热机理,总结了近几年国内外对纳米流体强化换热性能等方面的实验研究,还对实验结果进行了归纳整理与分析,对今后纳米流体研究方向提出了展望.

摘要： 介绍了纳米流体的研究背景、三种传热方式的联系，并对纳米流体流动太阳能集热进行数值模拟，研究了其颗粒分布、温度分布。

摘要： 以镍基合金GH4169为代表的难加工材料广泛应用于航空、海洋、能源等领域,由于其低导热系数特性导致传统磨削加工工艺无法得到较高的工件表面质量.因此在国家"绿色制造"的倡导下,研发了高效、低碳、节能减排的植物油基纳米流体微量润滑磨削新工艺.一方面,新技术以纳米流体微量润滑技术为基础,解决了难加工材料传统磨削加工表面质量低、冷却能力差的技术瓶颈,得到了较高的磨削加工工件表面质量,同时大大减少了磨削液用量(仅为传统磨削的5％-10％);另一方面,新技术以可自然降解的植物油作为纳米流体基油,解决了传统磨削液对环境的污染,从根源上净化了生态、工作环境,真正实现了高效、低碳的"绿色制造".

摘要： 绿色高效切削工艺是21世纪先进制造技术重点研究开发的关键基础技术之一.现阶段微量润滑技术无法满足难加工材料绿色高效切削工艺对冷却润滑与环保的高要求.有鉴于此,本项目提出基于微量纳米流体静电雾化射流强化冷却润滑的难加工材料高效洁净切削工艺.在喷嘴与刀具间建立静电场,使具有优异冷却润滑性能的纳米流体破碎成带电雾滴,通过改变喷嘴与刀具之间的静电场(场强及分布)调控雾滴大小、分布及运动轨迹,实现雾滴向切削区作定向可控输运,充分发挥雾滴对切削区的冷却润滑作用,减少小直径雾滴的飘移散失.

摘要： 以SiO2或CuO为纳米材料,分别制备了0.01％、0.02％、0.03％三种质量分数的纳米流体并作为工质,并在沸腾池底部铺设15PPI的金属泡沫,进行了池内沸腾换热研究.研究发现:在相同纳米材料下,0.01％质量分数换热均为较好.在质量分数均为0.01％时,CuO纳米流体换热效果好于SiO2.在0.03％质量分数下,两者换热均发生急剧下降,且效果接近.

摘要： 纳米粒子射流微量喷雾式冷却(Nanoparticle Jet Mist Cooling,简称NJMC)技术,是将一定数量的纳米级固体粒子添加到基液中形成纳米流体,在高压气体的作用下纳米流体以气流形式喷向磨削区,使纳米流体的导热系数及对流换热系数(h)都得到提高,强化换热能力显著增强,其优异的润滑冷却效果已得到大量研究者的证实.常用h表征NJMC磨削的冷却效果,然而,目前并没有一种可行的方法或理论能准确预测NJMC条件下的h,因此理论计算温度值与实验测得值相差较大.本文采用数理统计的方法对磨削区间内的有效换热液滴进行概率统计分析,在对单颗液滴换热系数进行分析的基础上,建立了NJMC冷却条件下的对流换热系数模型;计算温度场分布,并采用体积分数为2％的棕榈油基二氧化硅(SiO2)纳米流体磨削高温镍基合金对温度场进行了验证.

摘要： 本发明公开了一种纳米纤维磁流体的制备方法、纳米纤维磁流体及应用，该方法包括以下步骤：将几丁质或纤维素进行前处理，得到纳米纤维分散液；将可溶性二价铁盐和三价铁盐溶于纳米纤维分散液，得到复合纳米纤维分散液；对复合纳米纤维分散液进行碱处理，并纯化后得到具有磁性的纳米纤维磁流体。有益效果：本发明方法简单，无需复杂的化学交联和操作，纳米纤维本身作为稳定剂和分散剂，在纳米纤维表面原位生成具有磁性的四氧化三铁纳米粒子，分散液具有良好的稳定性和流动性，磁性粒子的尺寸及含量可调控；可应用于药物传递、矿物筛选、密封、减震、光调节、吸附、固定化、隔热、降噪、过滤、生物支架、定向材料领域。

摘要： 本发明适用于流体混合设备领域，提供了一种纳米级流体混合器，包括外变径管以及可置于外变径管内的内变径管。当液体流经内变径管时，由于内变径管的施压液体流入部的内径逐渐变小，使得液体的压力增大，当液体从内变径管进入外变径管的混合流体流出部时，又由于混合流体流出部的内径大于内变径管的施压液体流出部，且混合流体流出部的内径逐渐变大，使得液体的压力变小，从而产生负压，吸入从外部流体入口注入的流体并与之充分混合，可在液体中形成纳米级微小泡。解决现有技术中流体混合器加工出的气液或液液混合流体中气泡比较大，和设备结构复杂，加工难度高的问题。

摘要： 本实用新型适用于流体混合设备领域，提供了一种纳米级流体混合器及纳米级流体混合装置，包括外变径管以及可置于外变径管内的内变径管。当液体流经内变径管时，由于内变径管的施压液体流入部的内径逐渐变小，使得液体的压力增大，当液体从内变径管进入外变径管的混合流体流出部时，又由于混合流体流出部的内径大于内变径管的施压液体流出部，且混合流体流出部的内径逐渐变大，使得液体的压力变小，从而产生负压，吸入从外部流体入口注入的流体并与之充分混合，可在液体中形成纳米级微小泡。解决现有技术中流体混合器加工出的气液或液液混合流体中气泡比较大，和设备结构复杂，加工难度高的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于低共融溶剂体系的纳米流体的制备方法及其制备的纳米流体，该方法是(1)将丙三醇和氯化胆碱于室温下混合，在60～150°C下搅拌0.5～3h，冷却至室温，得到低共融溶剂；(2)向低共融溶剂中加入分散剂，在60～150°C下搅拌混合均匀，再加入纳米粒子，在60～150°C下搅拌1～12h，得到混合溶液；(3)将混合溶液放入超声分散装置中超声分散1～6h，得到以丙三醇/氯化胆碱低共融溶剂体系为基液的纳米流体。本发明将“两步法”制备纳米流体方法与低共融溶剂巧妙结合，制得的纳米流体相较于丙三醇粘度降低65％～85％、导热系数提高10％～20％、稳定性优异。本发明的制备工艺简单，材料来源广泛、重复性好，易于推广应用。

摘要： 本发明公开了一种纳米流体冷却液的制备方法及其制备的纳米流体冷却液，首先将二元醇与去离子水、碱混合均匀得到基础液；然后向基础液中加入硅酸乙酯，并使其水解得到含二氧化硅纳米颗粒的纳米流体；再向纳米流体中加入分散稳定剂、缓蚀剂、着色剂得到纳米流体冷却液。本发明的制备方法具有设备和工艺简单、条件温和、原料利用率高、成本低、易于大生产等特点。本发明所制备的纳米流体冷却液稳定性好、换热能力强。

摘要： 本发明提供了一种电探测器，其包括集成有电荷传感器的纳米流体通道。所述电荷传感器可为纳米管、纳米线、晶体管或电容，并且可以是碳、硅、碳/硅或其他半导体材料。纳米通道的深度与德拜屏蔽距离接近。本发明还提供了以电探测器探测带电分子或生物或化学物类的方法。溶液中的带电分子或物类被驱动通过电探测器的纳米通道，并与电荷传感器接触，从而产生可探测到的信号。本发明还提供了检测局部溶液电势的方法。流经电探测器纳米通道的溶液与电荷传感器接触，从而产生可探测到的局部溶液电势信号。

摘要： 本发明公开了一种用于制备纳米流体的离心装置，包括离心盘、内筛板、外筛板和调速电机，离心盘的底面与调速电机的动力输出轴连接，内筛板和外筛板连接在离心盘的底面上，外筛板位于内筛板的外侧，且外筛板的内壁面和内筛板的外壁面相贴；内筛板和外筛板将离心盘分为位于内筛板内侧的内层流道和位于外筛板外侧的外层流道；内筛板的壁面上设有狭缝，狭缝为通槽；外筛板的内壁上设有凹槽；凹槽与狭缝相对应。该离心装置通过离心力和筛子原理，去除纳米颗粒中包含的分散性较差的纳米团聚体部分；同时，还公开了制备纳米流体的方法，该方法可以保证获得所需的纳米颗粒质量分数，并且能提高纳米流体的分散性。

摘要： 本发明公开了一种丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法，包括以下步骤：S1、将丙三醇和含碳前驱体在室温下混合，在室温下搅拌0.5～1小时，含碳前驱体均匀分散在丙三醇中；S2、将步骤S1得到的溶液移至有聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在100°C～200°C的加热设备中加热4～6小时，冷却至室温，取出；S3、将步骤S2得到的溶液放入超声分散装置中，在30°C下超声分散1～3小时；得到以丙三醇为基液的石墨烯量子点纳米流体。本发明还公开了一种采用丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法制备的纳米流体。本发明采用上述丙三醇石墨烯量子点纳米流体的制备方法及纳米流体，能够解决丙三醇纳米流体粘度高、导热性能差的问题。

摘要： 本发明属于太阳能利用相关技术领域，其公开了一种MXene纳米流体及其制备方法，该方法包括：将MXene与分散剂混合获得混合物，并采用超声仪将混合物分散至基液中获得一种能高效吸收太阳辐射的MXene纳米流体。本申请还提供了一种采用上述MXene纳米流体的太阳能集热器，该太阳能集热器包括至少一个集热单元，每个集热单元包括一凹槽，MXene纳米流体设于凹槽内，凹槽的底部和侧壁设有反射涂层以反射太阳辐射，凹槽的开口处设有透明保温材料以对开口密封；集热单元还包括一凸透镜，凹槽位于凸透镜的焦点上。本申请通过对太阳能集热器的结构以及其内的换热流体进行改进，解决了现有的太阳能集热器集热效率低的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于低共融溶剂体系的纳米流体的制备方法及其制备的纳米流体，该方法是(1)将丙三醇和氯化胆碱于室温下混合，在60～150°C下搅拌0.5～3h，冷却至室温，得到低共融溶剂；(2)向低共融溶剂中加入分散剂，在60～150°C下搅拌混合均匀，再加入纳米粒子，在60～150°C下搅拌1～12h，得到混合溶液；(3)将混合溶液放入超声分散装置中超声分散1～6h，得到以丙三醇/氯化胆碱低共融溶剂体系为基液的纳米流体。本发明将“两步法”制备纳米流体方法与低共融溶剂巧妙结合，制得的纳米流体相较于丙三醇粘度降低65％～85％、导热系数提高10％～20％、稳定性优异。本发明的制备工艺简单，材料来源广泛、重复性好，易于推广应用。