| 金&碳基纳米流体的设计制备、性能及应用研究 | |
王宝刚
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| Subtype | 理学博士 |
| Thesis Advisor | 郝京诚 |
| 2012-05-26 | |
| Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
| Department | 固体润滑国家重点实验室 |
| Degree Discipline | 物理化学 |
| Keyword | 纳米流体 摩擦学性能 热导率 流变性能 机械性能 Nanofluid Tribological Property Thermal Conductivity Rheological Property Mechanical Property |
| Abstract | 纳米流体的概念一经提出，立刻引起世界各国学者的强烈关注，研究结果显示向液体中添加纳米粒子，可以有效提高液体的导热系数，强化液体的传热性能，因此，纳米流体可以作为一种新型高效的强化换热工质。另外，纳米流体在热管、润滑和生物医药等领域的巨大应用前景使得开展纳米流体的制备、性能及应用研究具有重大的理论和现实意义。本论文设计制备了多种金和碳基纳米流体，并研究了其摩擦学、导热和流变学性能及相关应用，探讨了纳米流体的强化传热机理，分析了纳米流体中纳米粒子分散状态与其性能的关系，具体研究内容和结果如下： 1. 采用单相法制备了浓度相同且稳定性不同的金（Au）-1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐（[Bmim][PF6]）基纳米流体，并考察了其摩擦学性能，结果显示稳定性对纳米流体的摩擦学性能有重要影响，高载荷下，稳定的纳米流体大大改善了基础润滑剂的摩擦学性能； 采用单相法和两相法制备了含有不同颗粒尺寸和表面状态的Au 纳米颗粒的 Au-[Bmim][PF6]纳米流体，考察了浓度、温度、颗粒尺寸、表面状态、基液粘度对纳米流体热导率的影响，探讨了纳米流体的强化传热机理。 2. 制备了功能化多壁碳纳米管-[Bmim][PF6]基纳米流体， 考察了其流变和导热性能，结果显示质量分数仅为 0.1%的纳米管可以在基液中形成瞬态网络结构且该结构具有“记忆性” ，低浓度纳米流体的热导率并没有显著提高，原因可能是纳米管之间的界面热阻太大；制备了含有和不含聚乙烯醇（PVA）的氧化多壁碳纳米管-丙三醇纳米流体，考察了少量 PVA对其流动性、导热和流变性能，结果显示 PVA 的加入大大改善了纳米流体的分散性和稳定性, 略微提高了纳米流体的热导率， 并诱导了纳米流体的凝胶-溶胶相转变。 3. 首先通过机械球磨法制备了石墨-导热油纳米流体，接着考察了分散剂、颗粒浓度、温度和放置时间对纳米流体热导率的影响，结果显示分散剂大大改善了纳米流体中石墨颗粒的分散性，大大提高了纳米流体的热导率，纳米流体热导率随浓度增大呈非线性提高而随温度升高无明显变化，纳米流体热导率随放置时间逐渐降低；最后考察了纳米流体的流变性能，在有分散剂存在的情况下，当石墨浓度达到4 wt%时，纳米流体内部有聚集结构形成，这是造成热导率显著提高和剪切变稀现象的主要原因。 4. 制备了氧化石墨烯（GO）-1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐基纳米流体，并探索了一种微波协助离子热还原 GO 的方法，结果显示该方法有高的还原效率和温和的反应条件；制备了 GO-1-丁基-3-甲基咪唑氯盐基纳米流体，将其加入到微晶纤维素（MCC）的 1-丁基-3-甲基咪唑氯盐溶液中再生制备了 MCC/GO 复合薄膜，考察了薄膜的机械性能，结果显示添加少量的 GO 可以显著改善基质薄膜的机械性能，并且分析了 GO的分散状态与其加固效应的关系。 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/2805 |
| Collection | 固体润滑国家重点实验室（LSL） |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 王宝刚. 金&碳基纳米流体的设计制备、性能及应用研究[D]. 中国科学院研究生院,2012. |
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