Fe2O3—水納米流體的穩定性研究

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，并設法使兩者混合均勻，最終形成均勻穩定的懸浮液。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，用數據反映納米流體的穩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定性的好壞。

關鍵詞：納米流體；穩定性；透射比

一、納米流體穩定性的評價方法

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

目測法、透射比法和Zeta電位法是現今實驗室中常用的幾種納米流體穩定性評估方法?？紤]到實驗操作的可行性以及實驗數據的準確性，在本實驗過程中，將選用前兩種方法進行穩定性評估，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定性優劣。底部沉降顆粒多或者上部清液清澈透明的穩定性差，反之，渾濁度高的穩定性良好。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，無法對其穩定性進行量化，可借鑒性較低。

透射比法的原理是根據光線被吸收比例的多少來評定納米流體穩定性的。透射比法對納米流體穩定性進行了量化，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定性的好壞。

二、納米流體的穩定性實驗

首先，本實驗對分散劑的添加量和種類對納米流體穩定性的影響做了研究。制備了不同工況的質量分數為0.1%Fe2O3-水納米流體。

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

（1）開啟分光光度計，調節本實驗所需波長。

（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，記錄數據。

（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-水納米流體的穩定性做了測評，實驗結果如圖1所示。

從圖1中的圖a）可以看出隨著SDBS質量分數的增加，0.1%的Fe2O3-水納米流體的穩定性逐漸變好，當SDBS質量分數為0.1%時達到最佳，之后再增加SDBS，穩定性反而下降；從圖2-3 中的圖b）和圖c）可看出隨著分散劑質量分數的增加，0.1%的Fe2O3-水納米流體的穩定性先上升后下降，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-水納米流體的穩定性，發現添加SDBS的納米流體穩定性顯著優于其他兩種分散劑，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定理論、分散方法以及穩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.工程熱物理學報，2007，28（2）：185-188.

[2]王楠，陳俊，安青松等.納米流體分散穩定性的分子動力學研究初探.工程熱物理學報，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，長春汽車工業高等?？茖W校助教，研究方向：動力工程。endprint