Fe2O3—水納米流體的穩(wěn)定性研究

左瑞良+董超+徐萌

摘 要：納米流體即將適量金屬或者非金屬的納米顆粒添加到液體中，并設(shè)法使兩者混合均勻，最終形成均勻穩(wěn)定的懸浮液。本文采用“兩步法”制備納米流體。本實驗利用儀器測量納米流體的透射比，用數(shù)據(jù)反映納米流體的穩(wěn)定性隨時間的變化情況，并輔以目測法直觀的評價納米流體穩(wěn)定性的好壞。

關(guān)鍵詞：納米流體；穩(wěn)定性；透射比

一、納米流體穩(wěn)定性的評價方法

能否制備出穩(wěn)定性良好的納米流體，是納米顆粒增強工質(zhì)換熱性能應(yīng)用于實際的先決條件。目前已經(jīng)有很多學(xué)者從實驗和宏觀受力方面及分散劑、pH等不同因素對穩(wěn)定性的影響方面做了大量研究。

目測法、透射比法和Zeta電位法是現(xiàn)今實驗室中常用的幾種納米流體穩(wěn)定性評估方法。考慮到實驗操作的可行性以及實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在本實驗過程中，將選用前兩種方法進行穩(wěn)定性評估，且以前者為輔，后者為主。

目測法通過觀察置于透明容器中的靜置一定時間后的多瓶納米流體，可以直觀的評定出各瓶的穩(wěn)定性優(yōu)劣。底部沉降顆粒多或者上部清液清澈透明的穩(wěn)定性差，反之，渾濁度高的穩(wěn)定性良好。此法操作簡單、直觀，對實驗條件要求低，但此種方法精確程度較低，無法對其穩(wěn)定性進行量化，可借鑒性較低。

透射比法的原理是根據(jù)光線被吸收比例的多少來評定納米流體穩(wěn)定性的。透射比法對納米流體穩(wěn)定性進行了量化，有效改善了單一目測法無法具體表述的缺點。利用分光光度計來測量納米流體在同一工況時的透射比，從而評價納米流體的穩(wěn)定性的好壞。

二、納米流體的穩(wěn)定性實驗

首先，本實驗對分散劑的添加量和種類對納米流體穩(wěn)定性的影響做了研究。制備了不同工況的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%Fe2O3-水納米流體。

實驗采用透射比法對納米流體的穩(wěn)定性進行了量的度量，并采用目測法直觀的判別其穩(wěn)定性的好壞。測量納米流體透射比的實驗步驟如下：

（1）開啟分光光度計，調(diào)節(jié)本實驗所需波長。

（2）將一定體積的去離子水，放入比色皿中，去離子水的透射比為參照。

（3）配制納米流體，倒入比色皿，測量透射比，記錄數(shù)據(jù)。

（4）每次實驗間隔5-6小時，多次測量。

采用上述實驗方法，本文對Fe2O3-水納米流體的穩(wěn)定性做了測評，實驗結(jié)果如圖1所示。

從圖1中的圖a）可以看出隨著SDBS質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，0.1%的Fe2O3-水納米流體的穩(wěn)定性逐漸變好，當(dāng)SDBS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%時達到最佳，之后再增加SDBS，穩(wěn)定性反而下降；從圖2-3 中的圖b）和圖c）可看出隨著分散劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，0.1%的Fe2O3-水納米流體的穩(wěn)定性先上升后下降，分別在0.08%和0.1%達到最佳值。在比較不同分散劑最佳值時，0.1%的Fe2O3-水納米流體的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)添加SDBS的納米流體穩(wěn)定性顯著優(yōu)于其他兩種分散劑，因此本實驗在制備Fe2O3-水納米流體的時候，分散劑將選用SDBS。

本文主要介紹了納米流體所適應(yīng)的最佳分散劑及其最佳添加量做了實驗研究，并對常用的納米流體分散穩(wěn)定理論、分散方法以及穩(wěn)定性評價方法作了簡單介紹。

參考文獻：

[1]畢勝山，史琳.納米顆粒在制冷劑中的分散特性研究.工程熱物理學(xué)報，2007，28（2）：185-188.

[2]王楠，陳俊，安青松等.納米流體分散穩(wěn)定性的分子動力學(xué)研究初探.工程熱物理學(xué)報，2011，32（7）：1107-1110.

[3]Li X，Zhu D，Wang X.Evaluation on dispersion behavior of the aqueous copper nano-suspensions.Journal of colloid and interface science，2007，310（2）：456～463.

[4]Lee D，Kim J W，Kim B G.A new parameter to control heat transport in nanofluids：surface charge state of the particle in suspension.The Journal of Physical Chemistry B，2006，110（9）：4323～4328.

作者簡介：

左瑞良（1987—），男，漢族，河北唐山人，碩士研究生，長春汽車工業(yè)高等專科學(xué)校助教，研究方向：動力工程。endprint