纳米流体的制备及稳定性分析

采用"两步法"制备了Al__2O_3-水和SiO_2-水纳米流体,并分别采用十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfonate,SDS)和阿拉伯树胶(Arabic gum,AG)作为分散剂。通过圆环法测定了25℃时SDS水溶液的临界胶束浓度(critical micelle concentration,CMC)。利用悬浮物测试仪分析了纳米流体的稳定性,并着重分析比较了超声分散时间、分散剂浓度、分散剂种类对纳米流体稳定性的影响。分析结果表明:Al_2O_3纳米颗粒在超声分散3 h时具有最佳的稳定性,SiO_2纳米颗粒在超声分散5 h时获得最佳稳定性。添加阴离子表面活性剂SDS的质量分数在CMC附近时,对两种纳米流体均具有最好的稳定性,而高分子表面活性剂AG的质量分数与纳米粒子的质量分数相仿时,具有最好的稳定性。     

纳米CuO在水介质中分散性能的实验研究

为了解纳米CuO在水介质中分散性能,以纳米材料常用的十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇为分散剂,采用磁力搅拌和超声振荡与添加分散剂相结合的方法制备纳米CuO悬浮液,研究了磁力搅拌和超声振荡以及分散剂型与剂量对纳米CuO悬浮液分散性能的影响。结果表明:磁力搅拌和超声振荡对于纳米CuO粒子在水介质中的分散具有一定的效果,但不能明显提高悬浮液的分散稳定性,而添加一定剂量的分散剂对悬浮液的分散稳定性起着至关重要的作用。磁力搅拌30 min和超声振荡60 min与添加质量分数为0.05%的十六烷基三甲基溴化铵,对0.2%的纳米CuO悬浮液的分散稳定性效果最好。     

Al2O3-水纳米流体的导热性能研究

采用Hotdisk热物性分析仪测量了Al2O3-H2O纳米流体的导热系数,探讨了不同pH值、分散剂浓度和纳米粒子质量分数对Al2O3-H2O纳米流体导热性能的影响。结果表明：最优化的pH值和分散剂加入量能显著提高水溶液中Al2O3表面Zeta电位绝对值,增大了颗粒间静电排斥力,悬浮液分散稳定性较好,导热系数较高。从分散稳定和导热系数提高两个方面来考虑,pH=8.0左右被选为最优化值,在0.1%Al2O3-H2O纳米流体中,0.10%SDBS被选为最优化浓度。另外,Al2O3-H2O纳米流体的导热系数随纳米粒子质量分数的增大而增大,呈非线性关系,且比现有理论（Hamilton–Crosser模型）预测值大。     

微细鳞片石墨分散性

采用沉降法研究了微细鳞片石墨在水介质中的分散行为,考察了12种药剂对微细鳞片石墨的分散效果,通过测试加入分散剂前、后颗粒表面Zeta电位、悬浮液粘度的变化及颗粒间相互作用能的计算,研究了分散剂的作用机理.研究结果表明:传统表面活性剂对微细鳞片石墨分散效果不佳,高分子化合物羧甲基纤维素钠和聚丙烯酸钠是微细鳞片石墨的良好分散剂,加入分散剂使颗粒表面Zeta电位绝对值变大,提高了悬浮液的稳定性,降低了体系的粘度,分散剂的最佳质量浓度为500mg/L,合适的pH值为8.5～10.5;疏水性石墨在水介质中的分散行为不符合经典DLVO理论,颗粒表面疏水化作用对其分散和聚团起主导作用,分散剂通过增大静电斥力和空间位阻起作用.     

分散剂(PMAA-NH4)质量分数和pH值对纳米氧化锆悬浮液分散效果的影响

通过测量不同分散剂的质量分数和pH值以及纳米氧化锆悬浮液的流变曲线，研究了分散剂的质量分数和pH值对纳米氧化锆悬浮液分散的影响。实验结果表明，PMAA—NH4对纳米氧化锆有明显的分散效果，在pH值等于9以及分散剂的质量分数为0．3％时，分散效果最好。     

ZnO微粉在水体系中的分散性能

以质量分数为10%的ZnO水悬浮液为研究对象,采用机械搅拌与分散剂分散相结合的方法,以重力沉降法为表征手段,研究不同工艺参数对ZnO微粉分散效果的影响,并初步探讨了作用机理.实验结果表明:当分散时间为1h,分散速度3000r/min,pH为11时均能得到较好的分散效果.对比3种不同类型的分散剂发现,加入质量分数为0.1%的阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)时,悬浮液的稳定性最佳.通过激光粒度仪分析得出,较未分散的ZnO微粉,颗粒的平均粒径从16.191μm降低到0.311μm,颗粒尺寸较小,团聚现象得到明显的改善.     

Cu-H_2O纳米流体的粘度研究

采用毛细管粘度计测量了Cu-H2O纳米流体的粘度,研究了pH值、分散剂加入量和纳米颗粒质量分数对纳米流体粘度的影响.结果表明在液体中添加纳米颗粒,其粘度发生了变化,但不同因素对纳米流体粘度的影响不同.在最佳pH值和分散剂加入量时,纳米颗粒质量分数对粘度的影响较大.     

Al2O3-H2O纳米流体的导热性能

采用Hotdisk热物性分析仪测量了Al2O3-H2O纳米流体的导热系数,探讨了pH值、分散剂加入量和纳米粒子含量对导热性能的影响．结果表明：最适宜的pH值和分散剂加入量能显著提高水溶液中Al2O3表面Zeta电位的绝对值,增大颗粒间的静电排斥力,悬浮液分散稳定性较好,导热系数较高;从分散稳定和导热系数提高两个方面来考虑,最佳pH值为8．0左右;在0．10％Al2O3-H2O纳米流体中,十二烷基苯磺酸钠的最佳加入量为0．10％．Al2O3-H2O纳米流体的导热系数随纳米粒子含量的增大而非线性增大,且大于现有理论（Hamihon-Crosser模型）预测值．     

含碳纳米管悬浮液的稳定性

在水中加入碳纳米管制备了含碳纳米管悬浮液(纳米流体),研究了几种典型类型的表面活性剂:十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十六烷基三甲基溴化铵(HTAB)及乳化剂OP对纳米流体稳定性的影响,通过静置和离心分离等手段研究了其稳定性,并采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的形貌进行了表征.结果显示,未加表面活性剂时碳纳米管不能均匀地分散到水中,而添加了表面活性剂的纳米流体的稳定性大幅度提高,能够稳定存在数月,而且表面活性剂质量浓度存在一个最佳值,此时纳米流体的稳定性最好.在3种表面活性剂中非离子型表面活性剂乳化剂OP作为分散剂时碳管纳米流体的稳定性最好.     

表面活性剂对微细滑石的分散作用

采用沉降法考察了阳离子表面活性剂和几种亲水基不同的阴离子表面活性剂在水介质中对微细滑石颗粒的分散效果;通过测试加入表面活性剂前后颗粒表面Zeta电位、体系分散率变化,探讨了分散剂的作用机理。研究结果表明:阳离子表面活性剂对微细滑石粉体的分散效果不佳;含有强亲水性的磺酸基团和羧酸基团的阴离子表面活性剂对滑石粉体具有一定的分散效果;加入表面活性剂使颗粒表面Zeta电位绝对值变大,提高了悬浮液的稳定性。表面活性剂的最佳浓度分别为:月桂酸钠,2×10-5mol/L;十二烷基苯磺酸钠,4×10-5mol/L;合适的pH值范围为10.5~11.5;表面活性剂通过增大静电斥力和空间位阻起分散作用。