SiO_2纳米流体粘度研究
sio2纳米流体液滴冻结机理研究
随着科学技术的不断发展，纳米材料的研究已经成为了一个备受关注的领域。
纳米流体液滴作为一种新型的纳米材料，具有许多独特的性质和潜在的应用价值。
特别是SIO2纳米流体液滴，在材料科学、纳米技术和生物医学领域都有着广泛的应用前景。
然而，SIO2纳米流体液滴的冻结机理却鲜为人知，这也制约了它在实际应用中的进一步发展。
对SIO2纳米流体液滴的冻结机理进行深入研究，具有重要的科学意义和实际价值。
1. SIO2纳米流体液滴的基本性质SIO2纳米流体液滴是由硅和氧组成的纳米颗粒所组成的液相，具有较高的表面能和热容量。
它的直径一般在10nm至100nm之间，具有较大的比表面积和较高的表面能，因此在传热和传质方面具有独特的优势。
SIO2纳米流体液滴还具有良好的化学稳定性和生物相容性，这使得它在生物医学领域有着广泛的应用前景。
2. SIO2纳米流体液滴的冻结特性在实际应用中，SIO2纳米流体液滴常常需要在低温环境下进行储存和使用。
了解其在低温下的冻结特性对其应用具有重要意义。
SIO2纳米流体液滴在冻结过程中通常会发生固液相变，其冻结温度和相变过程对其性能和稳定性具有重要影响。
研究SIO2纳米流体液滴的冻结特性，对其在低温条件下的应用具有重要的指导意义。
3. SIO2纳米流体液滴的冻结机理SIO2纳米流体液滴的冻结机理是目前研究的热点和难点之一。
在低温条件下，SIO2纳米流体液滴的结构和性质可能发生变化，其冻结机理不同于传统的微米级液滴。
需要通过理论模拟和实验研究，探索SIO2纳米流体液滴的冻结机理，为其在低温条件下的应用提供理论和实验基础。
4. SIO2纳米流体液滴的应用前景SIO2纳米流体液滴具有较高的比表面积和独特的化学性质，在传热和传质方面具有独特的优势，因此在多个领域具有广泛的应用前景。
在材料科学领域，SIO2纳米流体液滴可以用于制备新型功能材料和纳米复合材料；在纳米技术领域，SIO2纳米流体液滴可以用于制备纳米结构和纳米薄膜；在生物医学领域，SIO2纳米流体液滴可以用于制备药物载体和生物传感器等。
皮革化学与工程毕业论文范文
皮革化学与工程毕业论文范文一、论文说明本团队专注于毕业论文写作与辅导服务，擅长案例分析、编程仿真、图表绘制、理论分析等，论文写作300起，具体价格信息联系二、论文参考题目化学脱氮在皮革废水深度处理中的应用研究思路：皮制革废水富含蛋白质,在好氧处理过程中,经过好氧微生物的脱氨基作用,蛋白质中的氨基酸被转化成游离氨。
所以对皮革废水而言,经过单级好氧生化处理后,出水的氨氮浓度要比原水高出很多,远远超过了排放标准所规定的排放限值；加上皮革废水二级出水的可生化性较差,生物法并不能达到理想的出水效果,因此研究化学脱氮法在皮革废水。
题目：皮革当中六价铬形成机理研究思路：本文采用分光光度法与化学发光法相结合的分析方法对皮革生产以及成品皮革当中的Cr(Ⅲ)以及Cr(Ⅵ)的含量分别进行了测定。
讨论了皮革在生产以及使用过程中造成Cr(Ⅵ)含量超标的原因。
另外,本文在研究过程中发现了铝元素对于鲁米诺-过氧化氢- Cr(Ⅲ)化学发光体系的发光强度具有明显的抑制作用,并且研究了采用铝抑。
题目：化学法对皮革化学品可生化性的影响思路：我国皮革工业发展迅速，部分皮革化学品会不可避免地残留在制革废水中产生污染。
皮革化学品可生化性较差，需要预处理来提高其可生化性，降低皮革化学品废水中的难降解有机物含量，提高后续生化处理的效率。
基于皮革化学品的不同生物降解特性，本论文以几类制革生产中普遍使用的化学品的为对象，研究Fenton氧化和微电解法对皮革化。
题目：皮革废水分质脱氮除铬工艺研究思路：目前皮革废水在经过传统的生化处理后,大部分污染指标均可达到《综合污水排放标准》(GB8978-1996)中规定的相关排放标准,唯有NH-N、总铬值难以达标。
皮革生产工序中大量使用氨盐和铬盐,而日制革原料中的动物皮革带有许多NH-N,本论文对此原因进行了分析。
针对皮革废水产生的特点,结合对不同工序,本论文提出了分。
题目：制革工业中含铬污水的处理思路：铬是人体中不可缺少的微量元素之一,但如果过多摄入铬,对皮肤、呼吸系统和消化系统都会产生极大地伤害。
预浸纳米SiO2溶液强化再生粗骨料混凝土力学性能试验
中，发现混凝土的界面过渡区变得更加密实，混凝
土抗压强度增幅25 % 左右 ; 罩 盛 昆 [ 11] 使 用 纳 米
Si02 榕液 浸 泡 强 化 再 生 粗 骨 料 和 直 接 掺 入 纳 米 Si02 对再生混 凝 土 进 行试验研究 ， 结果 表 明 两 种 方法对再生混凝土的改性有一定效果，但直接掺 入对混凝土抗压强度提 走去
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(a) 累积孔 隙体积
构混凝土中;杨青、钱晓倩[ 8 ] 等 利 用 高 活 性 纳 米
Si02 和纳米改性矿物掺合料对再生混凝土 进行 了 纳米复合强化试验;李文贵[町等在混凝土中添加 不同纳米材料分散液，结果发现纳米硅榕胶能够 很好地改善再生混凝土界面过渡区微观结构; Pal
la[ lO] 等利用 纳 米 Si02 直接掺入在 粉煤灰 混 凝 土
作者简介:黄伟，博士后，教授，淮南联合大学建筑与艺术学院 O研究方向:混凝土结构与材料。
基金项目:安徽省高校学科拔尖人才学术资助项目(项目编号: gxhj2022111 ) ;安徽省教育厅科学研究重点资助项目(项目编号: 2022AH052930) 0
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第 12 期
预漫纳米 Si02 溶液强化再生粗骨料混凝土力学性能试验
点 [ 1 -3] ， 在某种程度上影 响 和 限制 其广 泛使用 ， 为
纳米驱油剂在增注驱油中的作用
第38卷第1期2021年3月25日油田化学Oilfield ChemistryVol.38No.125Mar，2021文章编号：1000-4092（2021）01-147-05纳米驱油剂在增注驱油中的作用*任晓娟1，王睿1，潘谦宏2，齐银3，阿斯亚·巴克1，罗向荣1（1.西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065；2.西安长庆化工集团有限公司，陕西西安710018；3.中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院，陕西西安710018）摘要：为分析纳米驱油剂在低渗储层增注驱油中的作用，评价了以硅烷偶联剂改性的纳米SiO 2为主要成分的纳米驱油剂的基本性能，通过枣湾区块长6储层天然岩心和微观模型驱替实验研究了纳米驱油剂的流动特征和驱油特征。
结果表明，纳米驱油剂中的纳米颗粒粒径较小，具有较低的油水界面张力、良好的亲水性及一定的静态吸附能力。
30℃下，0.1%纳米驱油剂的油水界面张力为0.784mN/m ，在亲水和亲油载玻片上的润湿接触角分别为22.5°和16.2°，在长6岩心表面的平均静态吸附量为0.0033mL/g 。
纳米驱油剂可以驱替常规水驱波及不到的圈闭在小孔隙中的残余油，且能剥离吸附在孔隙表面的油，对片状集中分布残余油的驱替效果好于网状分散分布的残余油。
在微观模型和天然岩心中注入1PV 0.1%纳米驱油剂后，水驱渗透率分别提高55.2%～56.7%和34.3%～55.4%，驱油效率分别提高10.9%～21.6%和6.1%～10.1%，增注驱油效果较好。
图13表4参19关键词：低渗储层；纳米驱油剂；采收率；渗透率；增注驱油中图分类号：TE357.46文献标识码：ADOI：10.19346/ki.1000-4092.2021.01.027*收稿日期：2019-07-02；修回日期：2019-09-22。
基金项目：国家科技重大专项“鄂尔多斯盆地大型低渗透岩性地层油气藏开发示范工程（项目编号2016ZX05050006）。
低温下硅油基纳米磁流体沉降稳定性与黏度特性
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 10 期低温下硅油基纳米磁流体沉降稳定性与黏度特性朱启晨，吴张永，王志强，蒋佳骏，李翔（昆明理工大学机电工程学院，云南 昆明 650550）摘要：传统纳米磁流体存在低温稳定性差、低温黏度高等问题。
硅油具有优良的低温性能和黏温特性，是低温纳米磁流体合适的基载液。
以硅烷偶联剂KH-550、月桂酸和油酸为分散剂，利用两步法制备了硅油基Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4纳米磁流体。
通过扫描电镜（SEM ）、X 射线衍射仪（XRD ）、红外光谱和振动样品磁强计对颗粒形貌、微观结构和磁性能进行了表征，并从多因素对低温下纳米磁流体沉降稳定性与黏度特性进行了研究。
结果表明：分散剂形成的空间位阻和载液溶解度共同影响着低温下的稳定包覆，相较于羧酸类分散剂，硅烷偶联剂KH-550表面改性包覆制备的纳米磁流体具有更好的低温沉降稳定性，且凝固后的再分散性最佳；由于偶极间相互作用、范德华力的增强以及流体布朗运动的减弱，磁场会降低纳米磁流体低温沉降稳定性；温度的降低会导致无磁场下纳米磁流体向非牛顿流体类型的转变，并影响磁场下磁场强度、剪切速率与黏度间的平衡关系。
制备的硅油基纳米磁流体具有较好的低温性能，可应用于低温工况，有助于今后硅油基纳米磁流体制备技术与性能调控的进一步发展。
关键词：纳米磁流体；低温；分散剂；沉降稳定性；黏度特性；磁场；剪切致稀中图分类号：TB34；TQ021 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）10-5101-10Sedimentation stability and viscosity properties of silicone oil-basedmagnetic nanofluid at low temperatureZHU Qichen ，WU Zhangyong ，WANG Zhiqiang ，JIANG Jiajun ，LI Xiang(College of Mechanical and Electrical Engineering, Kunming University of Science and Technology,Kunming 650550, Yunnan, China)Abstract: Conventional magnetic nanofluids suffer from poor stability and high viscosity at low temperatures. Silicone oil is a suitable base carrier fluid for low-temperature magnetic nanofluids due to its excellent low-temperature properties and viscosity-temperature characteristics. In this paper, silicone oil-based Ni 0.5Zn 0.5Fe 2O 4 magnetic nanofluids were prepared by a two-step method using silane coupling agent KH-550, lauric acid or oleic acid as dispersants. The particle morphology, microstructure and magnetic properties were characterized by scanning electron microscope, X-ray diffactometer, infrared spectrum spectroscopy and vibrating sample magnetometer, and the sedimentation stability and viscosity properties of the magnetic nanofluids at low temperatures were investigated from multiple factors. The results show that the spatial site resistance effect and the solubility of the dispersant in the carrier solution jointly affect the stable coating at low temperature. Compared with carboxylic acid dispersants, the研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-2073收稿日期：2022-11-07；修改稿日期：2022-12-09。
SiO_(2)纳米流体在低渗透油藏中的驱油性能和注入参数优化
第38卷第1期2021年3月25日油田化学Oilfield ChemistryVol.38No.125Mar，2021目前，常规的中高渗透油田已进入开发末期，低渗油藏成为油田开发关注的重点［1—4］。
我国低渗透油气资源储量丰富，但低渗透油藏孔隙喉道狭窄、渗流能力差［5—6］，在中高渗油藏驱油效果显著的复合驱体系因难以注入地层而无法用于低渗透油藏。
我国低渗透油藏以注水开发为主，存在注入压力高、驱油效果差等问题［6—9］，因此需要探索低渗透油藏提高采收率的方法。
随着纳米技术的出现，纳米流体被应用于油田开发。
实验研究表明，纳米颗粒可以降低油水界面张力、乳化原油、改善润湿性、产生楔形渗透等作用，在低渗透油藏中使用纳米流体可以提高采收率［10—18］。
在众多纳米颗粒中，SiO2纳米颗粒具有易于改性、方便获取、纯度较高、价格低廉的优势，具备大规模生产应用的潜力。
SiO2纳米颗粒用于提高采收率的报道较多，SiO2纳米流体被证实可以提高采收率［15—20］。
尽管如此，在诸多报道中仅指出SiO2纳米流体可以用于提高采收率，未见对SiO2纳米流体注入参数的研究。
而实际上SiO2纳米流体的注入速率、注入量以及SiO2纳米颗粒浓度等注入参数对提高采收率均有较大影响，有必要对注入参数进行研究。
基于此，本文采用实验室自制的具有一定疏水性能的SiO2纳米颗粒，评价了SiO2纳米流体的稳定性和改善界面张力的效果，从含水率变化、压力变化、提高采收率三个方面对SiO2纳米流体驱油效果进行了评价，研究了注入量、注入速率、纳米颗粒浓度对提高采收率的影响，并优化了注入参数。
1实验部分1.1材料与仪器氨水、正硅酸乙酯、烷基酚聚氧乙烯醚，分析纯，上海麦克林生化科技有限公司；模拟地层水，实文章编号：1000-4092（2021）01-137-06SiO2纳米流体在低渗透油藏中的驱油性能和注入参数优化*尚丹森1，2，侯吉瑞1，2，程婷婷1，2（1.中国石油大学（北京）非常规油气科学技术研究院，北京102249；2.中国石油三次采油重点实验室低渗透油田提高采收率应用基础理论研究室，北京102249）摘要：为研究纳米流体在低渗油藏中的驱油性能，采用实验室自主研发的具有一定疏水性的SiO2纳米颗粒，研究了SiO2纳米流体的稳定性及其对界面张力的影响，并通过低渗岩心驱替实验评价了SiO2纳米流体的驱油性能，优化了该纳米流体的注入参数。
二氧化硅纳米流体在储集层微粒运移控制中的应用
二氧化硅纳米流体在储集层微粒运移控制中的应用HASANNEJADA Reza;POURAFSHARY Peyman;VATANI Ali;SAMENI Abdolhamid【摘要】Core flooding experiment was carried out through SiO2 nanofluid,which was used to change the surface properties of the pore walls,improve the attractive force between fines and pores walls against the hydrodynamic repulsive force in order to increase the critical velocity and injection rate and control fines migration.Injecting SiO2 nanoparticles has the great potential to control fines migration during water injection,which means that the higher fluid production/injection rate can be designed.The flooding test results indicated that SiO2 nanofluid with mass fraction of 0.1％ showed the best performance and reduced the migration of fines by 80％.Increasing the salinity of the injection fluid had no effect on the nanofluid performance in controlling the fines migration.Measurement of the Zeta potential of the core surface showed that the SiO2 nanofluid did not change the Zeta potential of the pore walls due to the negative charge of SiO2 nanoparticles.AFM (Atomic Force Microscope) analysis proved that the SiO2 nanofluid increased the roughness of the pore walls was the main mechanism controlling fines migration and more hydrodynamic force was needed for fines movement in the porous medium.Also,for all the experiments,the total applied forces and torques on the fine particles were calculated.The theoretical results were in good agreement with the experiments,which proved that the finesmigrated by rolling mechanism mainly.%利用SiO2纳米流体开展岩心驱替实验,通过注入SiO2纳米流体改变孔壁的表面性质,加强颗粒与孔壁间的吸引力,克服水动力排斥力,以提高临界流速,控制储集层中微粒运移、提高注液速度.在注水过程中注入SiO2纳米颗粒控制微粒的运移,有助于设计更高的产/注液速度.驱替实验结果表明质量分数为0.1％的SiO2纳米流体控制微粒运移的性能最好,可将微粒运移量降低80％.增加注入流体的盐度并不能改善纳米流体控制微粒运移的性能.通过测量岩心表面的Zeta电位,得知SiO2纳米颗粒由于带负电荷不能改变孔壁上的Zeta 电位.原子力显微镜(AFM)分析证明,控制微粒运移的主要机理是SiO2纳米流体增加了孔壁的粗糙度,需要更大的水动力才能使多孔介质中的微粒开始移动.对于所有实验都计算了微粒上的总作用力和扭矩,理论结果与实验结果吻合,计算结果表明微粒主要以滚动机理从孔壁脱落.【期刊名称】《石油勘探与开发》【年(卷),期】2017(044)005【总页数】9页(P802-810)【关键词】微粒运移;临界流速;二氧化硅纳米颗粒;表面粗糙度【作者】HASANNEJADA Reza;POURAFSHARY Peyman;VATANI Ali;SAMENI Abdolhamid【作者单位】Institute of Petroleum Engineering, School of Chemical Engineering, University of Tehran, Tehran 11155/4563, Iran;Department of Petroleum and Chemical Engineering, Sultan Qaboos University, Muscat 50, Oman;Institute of Petroleum Engineering, School of Chemical Engineering, University of Tehran, Tehran 11155/4563, Iran;Institute of PetroleumEngineering, School of Chemical Engineering, University of Tehran, Tehran 11155/4563, Iran【正文语种】中文【中图分类】TE39地层损害是油气生产过程中存在的一个重要问题，在近井地带尤其严重，不仅降低油气储集层的生产能力，还影响油气田很多作业的经济效益[1]。
具有双亲特性的水相哑铃型SiO_(2)纳米粒子的制备
收稿日期：2020‑10‑17。
收修改稿日期：2021‑01‑07。
中国石油天然气股份有限公司科学研究与技术开发项目(No.2018A‑0907)资助。
＊通信联系人。
E‑mail ：***************.cn第37卷第4期2021年4月Vol.37No.4653‑660无机化学学报CHINESE JOURNAL OF INORGANIC CHEMISTRY具有双亲特性的水相哑铃型SiO 2纳米粒子的制备贾新利1罗健辉2,3王平美2,3何玫莹1王乙涵1肖沛文2,3江波＊,1(1四川大学化学学院，绿色化学与技术教育部重点实验室，成都610064)(2中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院，北京100083)(3中国石油天然气股份有限公司纳米化学重点实验室，北京100083)摘要：以纳米SiO 2水溶胶为原料，3‑氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和3‑氯丙基三乙氧基硅烷(CPTES)为改性剂，在水基环境下分别对SiO 2纳米粒子进行改性，得到了具有亲水特性的APTES 改性SiO 2粒子和具有亲油特性的CPTES 改性SiO 2粒子水溶胶。
2种粒子按不同比例混合，利用接枝在SiO 2粒子表面氨基和氯丙基的取代反应，使得2种具有亲水/亲油特性的改性SiO 2纳米粒子偶联，制备了粒径为40~50nm 的哑铃型SiO 2纳米粒子。
并通过透射电镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT‑IR)、X 射线光电子能谱(XPS)以及动态光散射(DLS)等方法对其进行了系统表征。
结果表明，2种粒子成功偶联形成了具有哑铃型结构的水相SiO 2纳米粒子，该粒子两面具有不同的亲水性，粒径近似等于APTES 改性SiO 2粒子和CPTES 改性SiO 2粒子的粒径之和。
关键词：哑铃型SiO 2纳米粒子；硅烷偶联剂；表面改性；水相制备中图分类号：O611.62文献标识码：A文章编号：1001‑4861(2021)04‑0653‑08DOI ：10.11862/CJIC.2021.061Synthesis of Dumbbell⁃like SiO 2Nanoparticles withAmphiphilic Properties in Aqueous PhaseJIA Xin‑Li 1LUO Jian‑Hui 2,3WANG Ping‑Mei 2,3HE Mei‑Ying 1WANG Yi‑Han 1XIAO Pei‑Wen 2,3JIANG Bo ＊,1(1Key Laboratory of Green Chemistry &Technology,Ministry of Education,College of Chemistry,Sichuan University,Chengdu 610064,China )(2Research Institute of Petroleum Exploration &Development (RIPED ),Petro China,Beijing 100083,China )(3Key Laboratory of Nano Chemistry (KLNC ),Petro China,Beijing 100083,China )Abstract:Anisotropic SiO 2nanoparticles with dumbbell ‑like structure were prepared from nano SiO 2hydrosol inaqueous phase by a simple chemical process.Nano SiO 2hydrosol were previously modified with 3‑aminopropyl triethoxysilane (APTES)and 3‑chloropropyl triethoxysilane (CPTES),respectively.The APTES and CPTES modified SiO 2hydrosol were then mixed with different proportions,the SiO 2nanoparticles coupled to form dumbbell‑like par‑ticles with a particle size of about 45nm via the reaction of amine group and chloropropyl groups grafted on the sur‑face of silica.The morphology,structure and chemical performance of SiO 2nanoparticles were systematically charac‑terized by transmission electron microscopy (TEM),Fourier transform infrared (FT‑IR),X‑ray photoelectron spec‑troscopy (XPS)and dynamic light scatering (DLS).As a result,the dumbbell‑like SiO 2nanoparticles with differenthydrophilicity on both sides were successfully prepared,and the particle size was approximately equal to the sum of the particle size of APTES modified SiO 2particles and CPTES modified SiO 2particles.Keywords:dumbbell‑like SiO 2nanoparticles;silane coupling agent;surface modification;aqueous phase无机化学学报第37卷0引言各向同性粒子因功能单一性而限制了其在很多研究领域的应用，而在粒子的2个半球表面具有不同组成或物理化学性质的各向异性粒子可以弥补这些缺陷，这种各向异性粒子被称为Janus粒子[1‑2]。
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第25卷第5期 硅 酸 盐 通 报 Vol .25 No .5 2006年10月 BULLETI N OF THE CH I N ESE CERAM I C S OC I ETY Oct ober,2006 S i O 2纳米流体粘度研究郭顺松,骆仲泱,王 涛,赵佳飞,岑可法(浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,杭州 310027)摘要:利用醇盐水解法制备了单分散球形Si O 2纳米流体,通过改变不同的参数条件控制颗粒尺寸大小,经透射电镜(TE M )和激光粒度仪分析,其粒度结果一致。
在此基础上,对不同粒度和浓度条件下流体的粘度进行了试验研究和理论分析,发现在相同浓度的条件下,随着颗粒尺寸的减小,流体粘度递增。
同时我们对低浓度下悬浮液粘度计算公式进行了修正,得到了新的实验关联式,修正式与试验值的最大偏差不超过5%。
关键词:醇盐水解法;单分散;Si O 2纳米流体;粘度V iscosity of M onod isperse S ili ca Nanoflu i dsGUO Shun 2song,LUO Zhong 2yang,WAN G Tao,ZHAO J ia 2fei,CEN Ke 2fa(State Key Laborat ory of Clean Energy U tilizati on,Zhejiang University,Hangzhou 310027)Abstract:Nanofluids with monodis perse s pherical silica particles were obtained by alkoxide hydr olysis p reci p itati on method .The size of particles was contr olled under different conditi ons .The size and size distributi on were studied by TE M and laser particle size analyzer (LPS A ),which are in accordant with each other .V iscosity of the nanofluids were investigated in experi m ent and theory .The experi m ent found that at the sa me concentrati on,the viscosity increases with the decrease of the size of particle .Then,classical f or mula f or viscosity of sus pensi ons with l ow concentrati on is modified and a ne w experiential f or mula is obtained .The maxi m al deviati on bet w een the ne w f or mula and experi m ent is less than 5%.Key words:alkoxide hydr olysis p reci p itati on method;monodis perse;Si O 2nanofluids;viscosity作者简介:郭顺松(19812),男,硕士研究生.主要从事纳米材料的热物理特性研究. 随着微电子工业的不断发展,单位面积的散热量不断上升,普通的风冷和液冷将不再满足其散热要求。
纳米流体[1]作为一种新型高效的换热工质而被提了出来,并已为国内外许多知名学者所广泛关注。
目前研究表明,与基液相比,纳米流体的导热系数和对流换热系数都有显著的提高[1～3]。
在流体的流动及换热过程中,粘度是一个重要的参数。
许多工程应用技术需要确定流体的粘度,例如:机械工业中的冷却和润滑摩擦磨损控制,液压系统性能计算和调节,石油工业中油品的传输和调和等等。
要研究纳米流体的流动及换热性能,必须精确知道流体的粘度。
但是,目前悬浮液的粘度计算值比纳米流体的实验值偏低,而且实验中所用的纳米流体都是由两步法制备,存在很多团聚体,很难进行比较。
陈祖茂等[4]研究了微米级玻璃珠2甘油体系颗粒粒度对悬浮液粘度的影响,表明细颗粒体系高于粗颗粒体系的表观粘度。
王补宣等[5]利用毛细管粘度计对添加了S DBS 分散剂的Cu O 2水(CuO 平均粒径50n m )纳米悬浮液粘度进行了测量,实验表明在低浓度下相对粘度测量值远大于经验公式测算值,但是由于分散剂的影响,未进行修正。
本文利用化学法一步制备了单分散球形Si O 2纳米流体,测量了不同颗粒直径和浓度下的粘度值,并尝试推导低浓度纳米流体的实验关联式。
第5期郭顺松等:Si O2纳米流体粘度研究53 1 实验方法利用醇盐水解法一步制备高纯、单分散的球形超微颗粒[6～8],通过控制不同的水解条件,可以获得颗粒直径从几纳米到几十纳米以上,组成均匀的高纯二氧化硅颗粒。
1.1 实验仪器英国Malven激光粒度分析仪(Nano2S90),透射电子显微镜(JE M21200EX),旋转蒸发仪(上海申生科技),乌氏粘度计(毛细管),精密恒温槽(上海思尔达,J WC252B)。
1.2 制备流程纳米流体制备流程图1 Si O2Fig.1 Sche me of p reparati on for silica nanofuilds1.3 结果分析图2 流体中纳米颗粒的激光粒度分布与电镜结果Fig.2 Size distributi on of particles analyzed by LPS A and TE M上图显示了纳米流体的激光粒度分布与电镜照片结果。
制备所得的纳米流体为单峰分布,且粒度分布较窄。
激光粒度分布与电镜结果相吻合,颗粒基本呈单分散球形。
2 粘度实验2.1 实验方法为了消除制备所得到的流体中无水乙醇和氨水的影响,用旋转蒸发仪进行多次分离,最后得到仅含Si O2纳米颗粒和水的水基纳米流体。
利用毛细管粘度计对五种不同平均粒经的流体粘度进行测量,用精密恒温槽进行控温(精度为0.01℃)。
首先我们对去离子水的粘度值进行标定,误差精度在0.2%以内。
同时重复多次测量,重现性很好。
我们分别分析了温度、体积浓度和颗粒粒径对悬浮液粘度的影响。
2.2 结果分析上图显示了2种粒径的纳米流体的粘度在不同体积分数的情况下随温度的变化,其变化趋势与去离子水基本一致,这说明在加入纳米颗粒后流体粘度随温度变化的特性未发生根本变化。
而随着颗粒浓度的增加,流体粘度增大明显,并且我们发现在同浓度条件下,颗粒尺寸越小,粘度增大幅度越大。
54 专题论文硅酸盐通报 第25卷图3 不同浓度和粒径的纳米流体粘度随温度的变化Fig .3 Variati on of viscosity with te mperature for different concentrati on and size distributi on图4 流体相对粘度的实验值和经验值Fig .4 Variati on of relative viscosity with volume concentrati on for experi m ental and experiential data对于低浓度悬浮液(φ<2.0%),根据Einstein [9]假设,忽略悬浮液颗粒间的相互作用力,其粘度计算式为η=ηf (1+2.5<)(1) Batchel or[10]进一步考虑颗粒间的作用力对(1)式作了改进,得到η=ηf (1+2.5<+6.25<2)(2) 式中η和ηf 分别为悬浮液和基液粘度,φ为悬浮液的体积浓度。
从图3可知,当流体的颗粒尺寸在100nm 以上时,经典计算公式值稍偏低,但仍可适用。
但当颗粒尺寸远小于100n m 时,实验值远大于经验式的计算值,尤其是颗粒尺寸在7nm ,浓度为2%时,流体粘度增大了近一倍。
说明在颗粒达到纳米尺度时,经典计算公式已不再适用。
对此现象可作以下解释:液体的粘性主要是由于微团间的相互作用力引起的,在悬浮液中,随着颗粒尺寸的减小,相同体积浓度下,颗粒间距大大减小,Keblinski 等[11]对此做过计算。
同时,颗粒间的表面力急剧增加[12],整个悬浮液体系由于颗粒间作用力的相互牵制而形成一个类似网格的结构,从而导致体系粘度增大。
这种结构在高浓度情况下更为明显,这从颗粒浓度增大,体系粘度增大幅度变大可以看出。
通过对图4中相对粘度变化曲线的分析,我们发现流体相对粘度对悬浮液浓度具有很好的线性关系,并且随着颗粒尺寸的增大,流体粘度减小,趋近于Batchel or 公式的计算值,这说明流体粘度与颗粒尺寸大小成反比。
为此,引入颗粒尺寸影响因子d 对Batchel or 经验公式进行如下修正,假设η/ηf =(1+2.5<+6.25<2)(1+α<d)(5)式中a 为修正系数,d 为颗粒直径(n m )其物理意义为随着悬浮液中颗粒浓度的增加,颗粒与颗粒之间的距离减小,从而使得颗粒间的相互作用力(主要是牵引力)增加;而随着颗粒尺寸的减小,在大颗粒时可以忽略不计的表面力起了很大的作用,颗粒间作用力进一步加强。
根据牛顿内摩擦定律[13]:τ=μd v d y(6) 在相同的速度梯度的条件下,流体内部切向应力随着浓度的增加和颗粒尺寸的减小而增大,因此,(5) 第5期郭顺松等:Si O2纳米流体粘度研究55 式的修正符合粘度的产生机理,具有一定的合理性。
代入各点数值进行计算,得到a为350,得到η/ηf =(1+2.5<+6.25<2)1+350<d(7)图5 不同浓度纳米流体相对粘度的经验值、实验值和修正值Fig.5 Variati on of relative viscosity with size distributi on for experiential and experi m ental and modified data上图是对理论修正和实验结果作对比分析之后,在不同体积百分比的情况下,得到的悬浮液粘度随纳米颗粒粒度变化的关系。
我们可以看到在3种不同浓度下修正公式的计算值与实验值都非常吻合,而且偏差在5%以内。
3 结 论(1)利用醇盐水解法制备得到了单分散Si O2纳米流体,颗粒呈球形,粒度分布均匀,流体不含其他杂质,有利于用于进一步的研究。
(2)对低粘度纳米流体的粘度进行测量,发现当添加粒度为7nm,体积浓度为4%的Si O2纳米颗粒时,粘度增加达400%,远大于经典悬浮液粘度公式的计算值。