Cu-水纳米流体的稳定性及其粘度的实验研究

采用"两步法"制备了含不同质量分数的Cu-水纳米流体,分别对质量分数为0.1%、0.5%以及1%纳米流体的稳定性及其粘度进行了实验研究,并与经典两相混合物粘度模型进行了比较。结果表明,添加分散剂SDBS能有效改善Cu-水纳米流体的稳定性,且当其浓度与Cu纳米颗粒的质量分数相当时,纳米流体的稳定最好;纳米流体的粘度随颗粒质量分数的增加而增加,但实验值与理论值存在一定的差异,这主要是由于理论计算模型只考虑了颗粒含量对粘度的影响所致。

纳米流体黏度特性

引言 纳米流体是将纳米粒子添加到基液中形成的稳定悬浮混合液。近10年来,国内外许多学者对纳米流体的导热性能进行了大量研究,添加纳米粒子后溶液的导热能力明显加强。Jung等[1]对微渠道中的纳米流体对流传热特性进行了研究,研究发现粒径为170nm、

膨胀石墨的表面修饰及其对甲醛吸附性能研究

以氧化插层法制备的膨胀石墨(expandedgraphite,EG)为吸附剂,采用十六烷基三甲基溴化铵(cetyltrimethylammonium bromide,CTAB)对EG进行表面修饰(改性)。研究改性和吸附工艺对EG吸附甲醛气体性能的影响。结果表明:改性剂的浓度对EG吸附甲醛气体有较大影响,当CTAB的浓度为0.04mol/L时,改性EG对甲醛的吸附效果较好。随着改性温度和时间的增加,改性EG对甲醛的吸附量先增加后减少,最佳改性温度和时间分别为70℃和90min。在室温(25℃)下,改性EG对甲醛气体的吸附效果较好。最佳工艺条件下,改性EG对甲醛气体的吸附量高达840mg/g。

温度和颗粒浓度对纳米流体粘度的影响

采用"两步法"制备了含有不同质量分数的TiO2-水纳米流体,并观察了其稳定性。测量了不同质量分数的纳米流体在15～40℃时的粘度,结果表明,纳米流体的粘度随颗粒浓度的增加而增大,随温度的升高而以指数形式降低,并且各种纳米流体的粘度随温度的变化趋势相似。结合实验数据,对已有粘度计算公式进行修正,提出了涉及温度和颗粒浓度的纳米流体粘度计算公式。

核-壳结构PS/CeO_2复合磨料的制备及其氧化物化学机械抛光性能

以无皂乳液聚合方法制备的聚苯乙烯(PS)微球为内核,硝酸铈为铈源,六亚甲基四胺为沉淀剂,采用液相工艺制备了PS/CeO2复合颗粒.利用XRD、TEM、SAED、FESEM、EDAX等手段,对所制备样品的物相结构、形貌、粒径大小和元素成分组成进行表征.将所制备的复合磨料用于硅晶片热氧化层的化学机械抛光,用AFM观察抛光表面的微观形貌,并测量表面粗糙度.结果表明,所制备的PS/CeO2复合颗粒具有核-壳结构,呈近似球形,粒径在250～300nm,PS内核表面被粒径在5～10nm的CeO2纳米颗粒均匀包覆,壳层的厚度为10～20nm.抛光后的硅热氧化层表面在5μm×5μm范围内粗糙度Ra值和RMS值分别为0.188nm和0.238nm,抛光速率达到461.1nm/min.

纳米流体黏度与温度的关系研究

温度变化对纳米流体粘度的影响是很明显的。结果表明:含有表面活性剂的纳米流体的黏度在温度低于60℃时,黏度随温度的升高而降低,超过此温度后,纳米流体的黏度随温度的升高而升高。只含有纳米粒子的纳米流体黏度随温度的升高而降低,高温时黏度随温度升高而减小的幅度减小,而使用表面活性剂后黏度与温度的关系出现异常,高温时黏度随温度的增加而增加。随着温度的升高,纳米粒子的布朗运动加强,粒子的无序运动增加流体流动的阻力,虽然表面活性剂的使用提高了纳米流体的稳定性,但大分子结构的表面活性剂吸附在粒子周围,致使粒子作布朗运动时大大增加液体的粘性,以至高温时纳米流体黏度随温度的升高而升高。本研究还对Cu-water、ZrO2-water纳米流体的黏度与温度的关系式进行拟合,拟合公式与实验数据吻合,误差小于0.5%,拟合公式中纳米流体的黏度与温度、粒子体积分数和基液有关。

层流状态下纳米流体的对流传热特性

通过数值模拟的方法研究了层流状态下雷诺数、体积分数、颗粒和基液种类以及颗粒粒径对纳米流体对流传热特性的影响。研究结果表明,纳米流体的对流传热系数明显高于基液,并且与基液和颗粒的性质、颗粒的体积分数及颗粒粒径密切相关。纳米流体的对流传热系数随着颗粒和基液热导率的增加、颗粒体积分数的增加以及颗粒粒径的减小而增大。研究发现,对于一定体积分数的Cu-水纳米流体,在层流状态下对流传热系数的提高程度基本保持一致,与雷诺数大小无关。

硅烷对纳米硅薄膜微结构和光学性能的影响

通过改变反应气体中硅烷体积分数,采用直流偏压辅助等离子体化学气相沉积法在玻璃衬底上沉积本征氢化纳米硅薄膜.使用拉曼光谱仪、原子力学显微镜和紫外可见光透射仪对薄膜进行测试,研究不同硅烷体积分数对薄膜微结构和光学性能的影响.结果表明:当硅烷体积分数增加,晶粒尺寸增加,而晶态含量却随之下降.晶态含量的降低,使拉曼光谱中谱峰的强度降低,峰位发生蓝移,薄膜有序性随之降低;而且薄膜的光学禁带宽度随硅烷体积分数的增加而增加.当硅烷体积分数为1.3%时,沉积本征氢化纳米硅薄膜,薄膜中晶粒分布均匀,其生长存在取向性.此时晶态含量约为50%,晶粒尺寸约为2.6 nm;薄膜具有较大的光学禁带宽度,为1.702 eV,以及较高的电导率.

微管道中Cu-水纳米流体的流动特性(英文)

采用数值模拟和实验相结合的方法,对压力驱动下质量分数为1%的Cu-水纳米流体在直径分别为25μm和50μm且长度不同的微管道中的流动特性进行研究.实验过程中采用两步法制得稳定的纳米流体.研究结果表明,纳米流体的流量-压力特性基本呈线性关系,且流量随驱动压力的增大而增大,其流动特性符合单相流体的假设.但模拟结果与实验结果之间存在一定的差异,主要是由于基液中颗粒的团聚结构、纳米流体黏度的变化、尺度效应和边界滑移等因素造成的.

(0.82-x)Bi_(0.5)Na_(0.82)TiO_3-0.18Bi_(0.5)K_(0.18)TiO_3-xBiFeO_3无铅压电陶瓷的制备及其电学性能的研究

采用传统的固相烧结法于1120℃烧结2 h得到(0.82-x)Bi0.5Na0.82Ti O3-0.18Bi0.5K0.18TiO3-xBiFeO3(x=0.01-0.07)无铅压电陶瓷,并对该体系陶瓷的微观结构和电学性能进行了研究。结果表明,BiFeO3的引入量x为0.01-0.07时,样品均为具有MPB准同型相界(三方相和四方相共存)的钙钛矿结构。BiFeO3的引入使陶瓷的晶粒度略有增加;当x=0.03时,样品达到最大致密度。为97.7%;陶瓷的压电常数d33随BiFeO3的引入而降低。陶瓷的相对介电常数εr和居里温度随BiFeO3的引入而明显增大,在x=0.03时达到最大值。

硅掺杂类金刚石薄膜微米尺度摩擦性能研究

采用微米级别的AFM球头探针对硅掺杂类金刚石薄膜进行了摩擦实验。研究了微米尺度下,外加载荷和扫描速率对薄膜摩擦性能的影响。考虑粘附的影响,提出了适用于微观低载荷接触摩擦力表征的修正Amonton公式。分析了摩擦系数与表面形貌粗糙峰之间的关系,根据薄膜表面粗糙峰的分布,建立了微米尺度下球头探针与薄膜表面粗糙峰的等效接触模型,并推导出了摩擦力f关于载荷参数(p)和形貌参数()的函数表达式f(p,),表明单位面积接触粗糙峰密度对摩擦力大小起着主导作用。所建接触模型成功解释了摩擦实验现象产生的原因。