银纳米流体的制备及其性能研究

发布时间：2017-07-20 20:23

  本文关键词：银纳米流体的制备及其性能研究

  更多相关文章： 纳米流体 粒径可控 导热系数 粘度 理论模型

【摘要】：纳米流体是指以一定的方式(如超声震荡、机械搅拌等)和比例在液体介质(如水、乙二醇、导热油等)中加入纳米级别的金属、金属氧化物、非金属、碳化物、氮化物或纳米管等颗粒而形成的一种具有较高导热性能的新型换热工质。纳米流体在热能、微通道电子、化学化工、车辆、航天航空等领域具有较大的应用前景,因此成为许多领域的研究热点。本论文针对不同形貌银-水纳米流体的制备与表征、导热性能以及流变性行为展开分析,主要研究分析内容包括以下几个方面:1.以柠檬酸钠(TSC)、抗坏血酸(AA)为还原剂,通过一步湿化学法成功的制备了不同质量分数(0.0008~0.0032wt%)的球形银(20~60nm)-水纳米流体;以硼氢化钠(NaBH4)、柠檬酸钠(TSC)为还原剂,采用一步法制备了质量分数为0.0016wt%的片状银-水纳米流体;通过超声分散的方法将银纳米线均匀的分散到水中,制备了不同质量分数(0.0016~0.0124wt%)的线状银-水纳米流体。2.通过UV/Vis、TEM、SEM以及XRD等分析测试技术,研究了合成条件对纳米流体产物形貌、粒径的影响规律。研究结果表明:(1)所制备的银纳米颗粒形貌分别为球形、片状以及线状结构;(2)可以实现球形银纳米粒子粒径的可控制备,并且简要的分析了其生长机理,即反应速率的大小决定我们制备球形银纳米颗粒的粒径,反应速率越快成核密度越大,粒径越小;(3)所制备的纳米流体分散均匀,稳定性优良。3.利用以瞬态热线法为原理的KD2 Pro热物性分析仪,分别测定了球形、线状以及片状银-水纳米流体在不同质量分数(球形为0.0008~0.0032wt%,线状为0.0016~0.1024wt%,片状为0.0016wt%)、不同温度下(20~60℃)的导热系数。在此基础上,分析了粒径、质量分数、形貌以及温度等对银-水纳米流体导热系数的影响。结果发现:(1)含有粒径为22nm的球形银-水纳米流体的导热系数比含有40nm的高出约6.19%,由此说明银纳米粒子的粒径越小纳米流体的导热系数越高;(2)在30℃时,球形银-水纳米流体的质量分数由0.0008wt%提高到0.0032wt%,其导热系数由9.67%增加到14.43%;(3)在20~60℃的温度范围内,当线状银-水纳米流体的质量分数为0.0016wt%时,其导热系数分别提高了7.57%~35.95%;(4)在20℃、质量分数为0.0016wt%时,球形、线状及片状银-水纳米流体的导热系数分别提高了10.5%、7.57%和5.33%。在此基础上,将实际测量值与理论模型值进行比较,深入了解纳米流体换热强化机理。4.采用博勒飞DV2T粘度计分别测定了在质量分数不同的条件下三种形貌纳米流体的粘度。结果显示:制备的三种形貌纳米流体均为牛顿流体,且其粘度随质量分数的增加而增大。三者中,球形银-水纳米流体的粘度最低,流动性良好。在此基础上,将线状银-水纳米流体的实际测量值与粘度理论模型的计算值比较,进一步来加深各因素对纳米流体粘度的影响程度的认识。
【关键词】：纳米流体 粒径可控 导热系数 粘度 理论模型
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;TQ131.22
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第一章 绪论12-24
• 1.1 引言12
• 1.2 纳米流体体系研究12-14
• 1.3 纳米流体制备方法研究14-16
• 1.3.1 一步法14-15
• 1.3.2 两步法15-16
• 1.4 纳米流体稳定性研究16-18
• 1.4.1 pH值的影响16-17
• 1.4.2 分散剂的影响17
• 1.4.3 其他影响因素17-18
• 1.5 纳米流体导热性能研究18-20
• 1.5.1 纳米流体导热系数的影响因素18-19
• 1.5.2 纳米流体导热机理的研究19-20
• 1.6 纳米流体流变性能的影响因素研究20
• 1.7 纳米流体在传热领域的应用研究20-21
• 1.8 本课题的研究内容及研究意义21-24
• 1.8.1 课题的研究内容21-22
• 1.8.2 课题的研究意义22-24
• 第二章 银-水纳米流体的制备及表征分析24-44
• 2.1 引言24-25
• 2.2 实验部分25-26
• 2.2.1 试剂25
• 2.2.2 实验仪器25-26
• 2.3 银-水纳米流体的制备26-27
• 2.3.1 球形银-水纳米流体的制备26
• 2.3.2 片状银-水纳米流体的制备26
• 2.3.3 线状银-水纳米流体的制备26-27
• 2.3.4 样品的表征方法27
• 2.4 结果与讨论27-41
• 2.4.1 球形银-水纳米流体的分析27-36
• 2.4.1.1 氯化钠浓度对球形银-水纳米流体的影响27-30
• 2.4.1.2 柠檬酸钠浓度对球形银-水纳米流体的影响30-32
• 2.4.1.3 抗坏血酸浓度对球形银-水纳米流体的影响32-34
• 2.4.1.4 硝酸银浓度对球形银-水纳米流体的影响34-35
• 2.4.1.5 不同还原剂摩尔比对球形银-水纳米流体的影响35-36
• 2.4.2 片状银-水纳米流体的分析36-38
• 2.4.3 线状银-水纳米流体的分析38-41
• 2.5 本章小结41-44
• 第三章 纳米流体导热性能研究44-56
• 3.1 纳米流体导热性能的概述44-48
• 3.1.1 纳米流体导热系数测量44-45
• 3.1.2 误差分析45-48
• 3.1.2.1 功率变化引起的误差45-46
• 3.1.2.2 导线热容引起的误差46
• 3.1.2.3 有限外边界的影响46
• 3.1.2.4 实验参数测量误差的影响46-47
• 3.1.2.5 辐射换热的影响47
• 3.1.2.6 端部散热的影响47
• 3.1.2.7 误差估计47-48
• 3.2 纳米流体导热系数分析48-52
• 3.2.1 纳米颗粒的粒径对纳米流体导热系数的影响48
• 3.2.2 纳米颗粒的固含量对纳米流体导热系数的影响48-49
• 3.2.3 温度对纳米流体导热系数的影响49-51
• 3.2.4 形貌对纳米流体导热系数的影响51-52
• 3.3 纳米流体导热系数的理论分析52-54
• 3.3.1 纳米流体的导热系数模型52-53
• 3.3.2 纳米流体导热系数的理论分析53-54
• 3.4 本章小结54-56
• 第四章 纳米流体的流变特性研究56-64
• 4.1 纳米流体流变性能概述56-57
• 4.2 纳米流体流变性能的测量57-58
• 4.3 纳米流体的流变性能58-62
• 4.3.1 球形银-水纳米流体的流变特性58-59
• 4.3.2 线状银-水和片状纳米流体的流变特性59-60
• 4.3.3 不同形貌的银-水纳米流体在相同质量分数下的流变行为60-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第五章 结论与展望64-66
• 5.1 结论64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-74
• 致谢74-76
• 附录76

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