氧化铜/石墨烯纳米流体的制备及光吸收-光热性能

采用湿化学方法制备得到氧化铜纳米颗粒,进而制备氧化铜纳米流体并与石墨烯纳米流体复合得到CuO/G纳米流体。利用X-射线衍射、透射电镜、紫外-可见分光光谱仪等测试方法对样品进行表征。CuO/G纳米流体在太阳光波段显示出比氧化铜纳米流体和石墨烯纳米流体更加优异的光吸收性能,随着石墨烯含量的增加,CuO/G纳米流体的辐照度逐渐与太阳辐照度契合。在模拟太阳光照射下对不同质量分数的CuO/G纳米流体进行光热转换性能测试,发现随着质量分数的增加CuO/G纳米流体光热转换效率显著提高,0.10%的CuO/G纳米流体光热转换效率可以达到92%,体现出优异的光热转换性能。

石墨烯/铜混合纳米流体对微量润滑车削304不锈钢的影响

为了揭示纳米粒子的协同作用机理,以少层石墨烯为载体,纳米铜作为负载金属粒子,在可生物降解润滑油基础上,分别采用分子水平混合和机械混合方法制备了石墨烯/铜混合纳米流体。在确定的石墨烯/铜比例及纳米粒子的质量分数条件下,进行了微量润滑切削AISI 304不锈钢的单因素试验研究。结果表明,配方合适的分子水平混合纳米流体协同润滑作用优于机械混合纳米流体,MQL加工时可降低切削温度,提高表面质量,减小刀具磨损。

水基石墨烯纳米流体制备及热物理性研究

换热介质的低导热性能已经成为研究高效率传热冷却技术的障碍,相比于传统导热流体,纳米流体有更高的导热系数和换热能力,同时石墨烯具有优异的光、电、热、力学性能。制备了以水为基液,石墨烯纳米粒子填充的纳米流体,研究了水基石墨烯纳米流体的稳定性、黏度、导热系数、光热转换性能等热物性。

少层石墨烯纳米流体的球磨法制备及其导热性能

针对高频化电子器件对散热技术日益增高的迫切需求,该文提出利用物理-机械手段,以天然膨胀石墨为原料,依靠机械碰撞和电荷相互作用,通过改变研磨时间,制备出不同粒径的少层改性球磨石墨烯,并通过水溶液分散技术获得了不同浓度的少层石墨烯纳米流体.利用XRD、Raman、TEM和激光粒度仪对所制备的少层石墨烯形貌、结构和粒径分布进行了表征.结果表明,所制备的少层石墨烯层数约为6~7层,其微晶尺寸较小,且具有规则的层状结构,粒径集中分布在80 nm附近且分布均匀.借助自主搭建的导热测试平台,研究了在浓度和粒径影响下少层石墨烯纳米流体的导热性能.研究发现,少层石墨烯纳米流体的热阻随着质量分数的增大而减小,导热系数明显大于基液且随着少层石墨烯粒径的减小而增大,在热管中的平均传热功率随质量分数的增大而增大.粒径为83.72 nm,质量分数为0.1%的少层石墨烯纳米流体的热阻比水降低10.96%,导热系数提高27.31%,平均传热功率提高193.1%.因此,这一方法未来将对电子器件、芯片散热技术的优化和提升具有重要的指导价值.

石墨烯纳米流体在PV/T系统中的分频性能分析

文章对质量浓度分别为0.02‰,0.05‰,0.1‰的水基石墨烯纳米流体的分频特性进行了研究。采用双光程法测试了光谱透过率,可理论分析石墨烯纳米流体的分频性能。在90 min模拟光照的条件下,分析不同浓度石墨烯纳米流体和水作为分频液时分频型PV/T系统集热效率、电效率和综合效率的变化情况。结果表明:0.02‰石墨烯纳米流体的光谱透过率最高,在400~900 nm的单晶硅电池较佳响应波段,其透过率为66.8%;将取热温度设定为40℃,0.1‰纳米流体达到40℃时,热效率最高达39.7%;水作为PV/T系统分频液时,PV电池输出效率最高为10.9%;同时,利用性能评价函数MF(The Merit Function)来评估分频液对PV/T系统综合性能的影响,当达到取热温度40℃时,0.1‰石墨烯分频液瞬时MF值最高达1.85。

氧化石墨烯及其导热纳米流体的制备与性能

以石墨为原料,经XRD、TEM及IR表征证明采用强氧化法在实验室成功合成了氧化石墨烯。经亲水性实验表明该氧化石墨烯产品为亲水性材料,其接触角为31.6°;SEM表征表明该氧化石墨烯产品在乙二醇中的分散性好。在没有分散剂的情况下合成了氧化石墨烯/乙二醇导热纳米流体,并确定出氧化石墨烯在常温下分散在乙二醇中的最佳质量分数为0.1%,其稳定时间可达15d以上。在25℃时测得分别以蒸馏水、乙二醇和丙二醇为基液的质量分数为0.1%的氧化石墨烯纳米流体的热导率分别增加27.2%,54.2%和55.6%。

水基氧化石墨烯纳米流体的制备及稳定性研究

以去离子水为基液,在无任何分散剂的情况下将氧化石墨烯悬浮于水中,用超声波处理器进行超声振荡,制备出稳定无聚沉的水基氧化石墨烯纳米流体。测试了纳米流体的STEM图像,分析了其粒径分布。对纳米流体的表面Zeta电位进行了测量,并结合DLVO悬浮理论和双电层结构进行稳定性分析,阐明了氧化石墨烯纳米流体能够长期保持稳定性的机理。

氧化石墨烯纳米流体过冷度及非均匀成核条件研究

为研发过冷度低的相变蓄冷材料,降低冰蓄冷系统的能耗,实验测试了5种不同浓度的水基氧化石墨烯纳米流体的过冷度,并采用非均匀成核理论计算了在氧化石墨烯纳米薄片上的成核条件。实验结果表明,跟去离子水相比,各种浓度纳米流体的过冷度均受到了极大抑制,最大可降低69.1%,而且成核时间也大大缩短。理论计算表明:在单层氧化石墨烯纳米薄片的侧面(厚度)上成核需要很大的过冷度,只有当纳米薄片的重叠层数达到6层以上或重叠后的厚度超过6nm时,有效成核对应的过冷度才接近本实验条件下氧化石墨烯纳米流体的最大过冷度;要在纳米薄片的上下表面成核,过冷度与纳米薄片边长的乘积必须大于或等于2.446×10-8 m·K,借助纳米薄片的粒径分布和过冷度实验结果,验证了氧化石墨烯纳米流体满足这一成核条件。研究结果表明,氧化石墨烯纳米薄片可以作为降低相变材料过冷度的成核剂,对冰蓄冷和快速制冰行业具有重要的指导意义和实用价值。

氧化铜/氧化石墨烯复合材料纳米结构变化的研究

氧化铜(CuO)/氧化石墨烯(GO)复合材料中CuO的纳米结构起着至关重要的作用。本文通过在83℃下改变反应时间来控制CuO/GO复合材料中CuO纳米结构的形貌。采用红外吸收光谱、透射电子显微镜、X射线光电子能谱和小角X射线散射方法对样品进行了表征。反应时间0~560min,产生了3种不同纳米结构的CuO/GO复合材料。SAXS数据表明,在整个反应过程中较小粒径的CuO纳米粒子逐渐发生部分溶解。CuO/GO纳米颗粒形成过程是由CuO较高的过饱和度与CuO生长/溶解来驱动的。本实验工作将为制备不同形貌CuO/GO纳米复合材料提供一个可行的制备方法。

纳米氧化铜/石墨烯修饰电极的制备及对H_2O_2的检测

采用电化学方法在玻碳电极上修饰石墨烯及纳米氧化铜,制备了纳米氧化铜/石墨烯修饰电极（nanoCuO/ERGO/GCE）。研究了纳米氧化铜/石墨烯修饰电极的电化学性质。该修饰电极在氢氧化钠溶液中,低电位下（0.08V）可催化氧化过氧化氢。在2.3×10^-5~3.0×10^-3mol/L和3.0×10^-3~8.3×10^-3mol/L浓度范围内,过氧化氢的响应电流与浓度呈良好的线性关系,线性相关系数分别为0.9943和0.9972,检测限为6.96×10^-6mol/L（三倍噪音法）。

氧化石墨烯纳米流体分散性及过冷特性研究

以质量分数为0.05%的氧化石墨烯纳米流体为实验对象,测量了不同超声分散时间下氧化石墨烯纳米流体的粒度和Zeta电位分布。同时测定了降温过程中氧化石墨烯纳米流体的过冷度和相变时间,探讨了超声时间对氧化石墨烯纳米流体分散性和过冷特性的影响。实验结果表明,超声分散时间越长,分散性能越好,但在150min后,粒径和Zeta电位大小趋于稳定;且超声分散时间为150min时,过冷度较小,相变时间较短,分别为5.2℃和4870s。

氧化石墨烯纳米流体的制备及热性能研究

纳米流体具有很好的导热性能,引起了广泛的关注和研究。采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)。采用超声振荡法把不同质量的GO分散于去离子水和去离子水加乙二醇的混合液中,制得分散效果较好的质量分数为0.05%、0.1%、0.025%和0.075%的GO-水纳米流体和分散效果较好的质量分数为0.05%、0.1%的GO-(水+乙二醇)纳米流体。采用X射线衍射仪和拉曼光谱仪对石墨和GO进行结构、形貌表征,结果表明石墨的结构已经被破坏,形成了新的晶体结构。采用黏度计测试剪切压力,得出了各浓度的GO-水纳米流体和GO-(水+乙二醇)纳米流体的剪切压力在一定温度下随剪切速率的增大而增大;各浓度的GO-水纳米流体在不同温度下的剪切应力和剪切速率之间不是严格的线性关系,表现为非牛顿行为,表明GO-水纳米流体的非牛顿行为强烈依赖于温度;各浓度的GO-(水+乙二醇)纳米流体在较低温度范围下表现为牛顿行为,在较高温度范围下表现为非牛顿行为,表明GO-(水+乙二醇)纳米流体的牛顿或非牛顿行为强烈依赖于温度。黏度测试结果表明:两种纳米流体的黏度随着流体温度的升高而降低,随着颗粒质量分数增加而增加。用自制实验装置进行了纳米流体的热性能测试,从而得出强制对流传热系数与雷诺数的关系。

氧化石墨烯-水和乙二醇混合基纳米流体对氢发动机散热影响研究

采用高导热性材料氧化石墨烯与水和乙二醇基液配比成纳米流体,研究该纳米流体对氢内燃机散热的影响规律.对比分析纳米流体的热物性随氧化石墨烯体积分数的变化规律,并利用AVL FIRE软件对氢内燃机冷却水套进行网格划分和三维数值模拟计算,得到整机冷却水套在冷却液为氧化石墨烯-水和乙二醇混合基纳米流体(乙二醇体积分数为10%,氧化石墨烯体积分数分别为0%、1%、2%、5%)时的速度分布、热流量变化以及压力损失等信息.结果表明,随着氧化石墨烯体积分数的增大,纳米流体的换热能力不断增强,冷却水腔总热流量逐渐增大;然而以氧化石墨烯-水和乙二醇混合基纳米流体作为冷却介质会引起水套进出口总压降增大,导致冷却系统水泵功率的增加.

氧化石墨烯/乙二醇纳米流体动力粘度研究

纳米流体作为一种新型传热工质,为研究其动力粘度,通过两步法制备了体积分数0.2%-1.0%的试样,并在剪切速率26.4-118.8s^(-1)及温度10℃-30℃下进行了粘度测量试验,结果表明:该纳米流体的粘度随剪切速率的增大而迅速升高,在较高剪切速率时粘度变化幅度很小;其粘度随温度升高而显著降低,下降速率逐渐减小;其粘度大致随体积分数递增。此外,还发现了少量添加的氧化石墨烯能降低基液粘度的反常现象,这对于降低泵送功率有利。最后,基于机器学习的支持向量机方法建立了粘度模型,与试验数据吻合较好,展现了优异的预测能力。

金属氧化物与非金属氧化物纳米颗粒暴露下人工湿地微生物群落的响应差异

纳米产品大量应用导致纳米颗粒在不同环境中广泛分布,并引起潜在的生态风险。而人工湿地是由植物-基质-微生物组成的污水生态处理系统,不可避免地成为纳米颗粒这一新型污染物的“汇”。为了对比金属氧化物纳米颗粒与非金属氧化物纳米颗粒在人工湿地中对微生物群落的生态效应差异,选取氧化石墨烯(GO)和纳米氧化铜(CuONPs)为研究对象,构建3组黄菖蒲垂直流人工湿地生态处理系统,分别设为对照组(不投加纳米颗粒)、GO暴露组、CuONPs暴露组,考察GO和CuO NPs暴露下人工湿地生态系统微生物群落的动态响应。通过16S rDNA测序结果表明,GO和CuO NPs暴露下人工湿地微生物群落丰富度和多样性均有所提升,但CuO NPs暴露抑制了微生物群落进化多样性。作为优势菌门,放线菌(Actinobacteria)在受到污染物暴露后丰度降低,而变形菌门(Proteobacteria)表现出较好的适应能力。微生物群落结构针对不同纳米颗粒的暴露响应机制不同,如放线菌纲(Actinobacteria)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)丰度均受到污染物抑制,而优势属Mycobacterium对GO暴露具有较强的耐受性,但对CuO NPs暴露具有较低的耐受性。根据KEGG数据库分类同样发现,污染物暴露后的人工湿地部分代谢途径减弱,其中碳水化合物代谢(Carbohydrate metabolism)和氨基酸代谢(Amino acid metabolism)在CuO NPs暴露处理组中表现出更低的丰度。以上结果说明CuO NPs对于人工湿地的生态毒性可能会更强,这为纳米材料影响人工湿地生态功能提供了新的视角。

水基石墨烯纳米流体黏度的实验研究

采用两步法制备水基石墨烯纳米流体并进行表征,使用乌氏黏度计测量水基石墨烯纳米流体在15~45℃时不同质量分数(0.03%、0.07%、0.10%、0.15%)下的黏度。结果表明,水基石墨烯纳米流体的黏度随温度的升高而减小,与基液的黏度变化趋势一致;在水基石墨烯纳米流体密度随温度变化很小时,黏度的增加量仅随温度出现小幅波动;纳米流体的黏度随石墨烯浓度的增大而增大,温度在15~45℃时,0.15%纳米流体黏度的最大增量达到2.14%。通过黏度模型的验证可知,在低浓度时,对水基石墨烯纳米流体黏度的预测需考虑纳米粒子形状的影响,纳米粒子尺寸的影响不大。

富勒烯纳米流体在石墨烯纳米孔隙中的边界滑移特性

采用经典分子动力学方法探索了电场强度和富勒烯纳米颗粒浓度对水-富勒烯纳米流体在石墨烯纳米孔隙中Couette剪切流动特性的影响机理。结果表明:当剪切应变率超过临界剪切应变率时,边界滑移速率迅速增加,且临界剪切应变率随着电场强度的增强而增大;边界滑移速率和流体黏性值都随着富勒烯体积分数的增加而增大。当电场强度较小时,流体的流动表现为边界正滑移,但当电场强度达到临界值时,流体的流动存在边界负滑移;边界滑移速率先随着电场强度的增强而减小,直至电场强度达到临界值后,边界滑移速率随着电场强度的增强先减小后增大。富勒烯纳米流体的黏性值先随着电场强度的增强而增大,而当电场强度达到临界值后,纳米流体的黏性值则随电场强度的增强呈现先减小而后增大的趋势。

石墨烯纳米通道中富勒烯纳米流体的压力驱动流动特性

采用分子动力学方法探索了水-富勒烯纳米流体在石墨烯纳米孔隙中Poiseuille流动特性。从富勒烯的微观运动及团簇行为的角度出发,考虑了驱动作用力、富勒烯体积分数和电场强度对纳米流体流动特性的影响机理。发现较大的压力驱动作用可以弱化纳米流体中富勒烯分子的团簇效应;富勒烯体积分数的增加会提高纳米流体剪切黏性,并促进富勒烯分子发生团簇,还会导致纳米流体边界滑移速度的增加;石墨烯壁面上的电场强度的增大,会使富勒烯纳米流体的边界滑移速度先减小后增大,阐明了电场强度对纳米流体边界滑移的影响是石墨烯-流体界面作用强度变化、疏水单分子层的形成和富勒烯团簇的运动行为三者协同作用的结果。

石墨烯/去离子水纳米流体振荡热管传热性能

通过实验研究石墨烯（GNP）纳米流体振荡热管的传热性能,质量分数分别为0.01%、0.05%、0.08%和0.10%,充液率为45%～90%,加热功率为10～100 W。结果表明,充液率为45%时,GNP纳米流体可以缓解烧干;充液率为55%～70%,质量分数为0.01%具有较为明显的传热优势,其热阻最高可降低83.33%。GNP纳米流体改善PHP传热性能的原因主要是其热导率较高,表面润湿性能较好。

微波固相剥离制备石墨烯及其纳米流体的稳定性

利用简便快捷的微波固相剥离法将氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)剥离成石墨烯(Microwave reduced graphene oxide,MRGO),并将得到的石墨烯通过超声分散于不同的基液中。采用X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、透射电镜(TEM)和紫外-可见光谱(UV-vis)对制备的样品进行了表征,发现通过这种方法可以使氧化石墨烯上的大部分含氧官能团得到去除。采用UV-vis,Zeta电位和沉淀物照片捕捉研究了pH值、超声时间和基液对石墨烯纳米流体稳定性的影响,发现经超声粉碎30min的石墨烯纳米流体能够保持均匀稳定达到一个月。此外,还分析了不同质量分数石墨烯-H2O纳米流体在不同温度下的导热系数,结果表明:石墨烯-H2O纳米流体的导热系数随着温度的升高和浓度的增大而提高,60℃时,质量分数为0.1%的石墨烯-H2O纳米流体的导热系数相对于基液提高了64%。