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納流體
編輯納米流體是一種含有納米尺寸粒子的流體,稱為納米粒子。 這些流體是納米粒子在基液中的工程膠體懸浮液。 納米流體中使用的納米顆粒通常由金屬、氧化物、碳化物或碳納米管制成。 常見的基礎流體包括水、乙二醇和油。
納流體具有新穎的特性,使其在傳熱的許多應用中具有潛在用途,包括微電子、燃料電池、制藥過程和混合動力發動機、發動機冷卻/車輛熱管理、家用冰箱、冷卻器、熱交換器、研磨 、機械加工和鍋爐煙氣降溫。 與基液相比,它們表現出增強的導熱性和對流傳熱系數。 納米流體的流變行為的知識被發現對于決定它們是否適用于對流傳熱應用至關重要。納流體還具有特殊的聲學特性,并且在超聲波場中顯示出入射壓縮波的額外剪切波再轉換; 隨著濃度的增加,效果變得更加明顯。
在計算流體動力學 (CFD) 等分析中,納米流體可以假設為單相流體; 然而,幾乎所有新的學術論文都使用兩階段假設。 可以應用單相流體的經典理論,其中納米流體的物理性質被視為兩種成分的性質及其濃度的函數。 另一種方法使用雙組分模型模擬納米流體。
通過擴散在接觸線附近組裝的納米顆粒的固體狀有序結構增強了納米流體液滴的擴散,這在接觸線附近產生了結構分離壓力。 然而,對于直徑為納米級的小液滴,沒有觀察到這種增強,因為潤濕時間尺度遠小于擴散時間尺度。
綜合
編輯納流體由多種技術生產:
包括水、乙二醇和油在內的幾種液體已被用作基液。 雖然穩定性可能是一個挑戰,但正在進行的研究表明這是可能的。 目前用于納米流體合成的納米材料包括金屬顆粒、氧化物顆粒、碳納米管、石墨烯納米薄片和陶瓷顆粒。
開發了一種基于生物的環保方法,用于使用丁香花蕾對多壁碳納米管 (MWCNT) 進行共價功能化。 在該合成中,不存在任何通常用于普通碳納米材料功能化程序的有毒有害酸。 MWCNT 使用自由基接枝反應在一鍋中進行功能化。 然后將丁香功能化的 MWCNT 分散在蒸餾水(去離子水)中,產生高度穩定的 MWCNT 水懸浮液(MWCNTs 納流體)。
智能冷卻納米流體
編輯Kalpakkam Indira Gandhi 原子研究中心的一組研究人員意識到傳統納米流體的適度導熱性增強,開發了一種新型的可磁極化納米流體,其導熱性增強了基液的 300%。 為此,合成了不同尺寸(3-10 nm)的脂肪酸封端磁鐵礦納米顆粒。 已經表明,通過改變磁場強度和相對于熱流方向的方向,可以調節這種磁性納米流體的熱學和流變學特性。 這種響應刺激流體是可逆切換的,并且在微型設備中有應用,例如微型和納米機電系統。2013 年,Azizian 等人。
在層流狀態下通過實驗考慮了外部磁場對水基磁鐵礦納米流體對流傳熱系數的影響。 在 Re=745 和 32.5 mT/mm 的磁場梯度下獲得高達 300% 的增強。 磁場對壓降的影響并不那么顯著。
用于傳感應用的響應刺激納米流體
編輯研究人員發明了一種基于納米流體的超靈敏光學傳感器,該傳感器在暴露于極低濃度的有毒陽離子時會改變其顏色。 該傳感器可用于檢測工業和環境樣品中的微量陽離子。 用于監測工業和環境樣品中陽離子水平的現有技術昂貴、復雜且耗時。 該傳感器采用磁性納米流體設計,該流體由納米液滴和懸浮在水中的磁性顆粒組成。
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