纳米粒子悬浮液中分散剂选择的实验研究
纳米氢氧化铝的分散与水悬浮液流变研究
１ 仪 器及 药 品
１１ 仪器 ．
Ｂ Ｏ Ｆ Ｅ Ｄ可 编 程 流 变 仪 Ｄ ３＋， 速 Ｒ ＯＫ Ｉ Ｌ Ｖ一 转 ０ ０ ～ ０ ９ ｍｉ 精 度 ０ ０ ／ ｎ 转 速 １ ０ ． １ ． ９ｒ ｎ时 ／ ． １ ｍｉ， ｒ ． ～ ２ ０ｒｍｉ 精 度 ０ １ｒｍｉ， 用 支 腿 ， 切 速 率 ５ ｎ时 ／ ． ／ ｎ使 剪
分析 了 原 因 。分 散 剂 的 使 用 可 以大 幅 度 降 低 纳 米 ＡＴ Ｈ后 加工性 和 改性 等过 程的设 备投 入及 能耗 。
用带 来困难 ， 米粒 子 的高 分散 与 高 黏 度 是 不可 避 纳 免 的矛 盾 。获 得 低 黏 度 、 固相 含 量 的 悬 浮 体 Ｊ 高 ， 必 然要通 过粒 子表 面改性 或使 用分 散剂 改变粒 子与 介质 界面 的作 用， 改变 粒 子 与粒 子 间作 用 来 实 现分 散 稳定 和流 变调节 。 对 粒 子 分 散 研 究 的 方 法／ 器 有 透 射 电 镜 仪 Ｔ Ｍ 、 降体 积分 数 、 ｅ Ｅ 沉 Ｚｔ ａ电位 、 光 粒 度 仪 、 变 激 流 仪 ［ 等 ， 中 Ｔ Ｍ、 光粒 度 仪可 以直 接表 达 分 散 ４ ］ 其 Ｅ 激 效果 ， 流变 的 实验 方 法 在 涂 料［ 、 而 注模 凝 胶 ［ ， 。］ ， 和聚合 物 加 工 Ｊ 过 程 中 已 实 际 应 用 ， 期 还 为 等 近 Ａ Ｈ 胶结 动力 学 研 究 Ｊ 采用 。 悬 浮液 流 变 可 以 Ｔ 所 通过 某些 分散 剂实 现， 但分 散剂 不一 定都 改变流 变 。 某些 分散 剂 不仅 影 响 悬 浮液 中的 粒 子分 散 ／ 团 聚 ， 常导致 流变 的变 化 。悬 浮液 流 变 也 对粒 子 分 也 散／ 聚过程 产生 影响 ， 过 流变研 究粒 子 团聚生 长 团 通 也是 控制 分散 团聚研 究 的 重要 方 法 。纳 米 Ａ Ｈ 是 Ｔ
第三章 纳米粉体的分散
河南理工大学材料学院
第三章 第1节
超声分散机理
❖ 气泡可重新溶解于气体中，也可上浮并消失，也 可能脱离超声场的共振相位而溃陷。
❖ 这种空化气泡在液体介质中产生、溃陷或消失的 现象，就是空化作用
❖ 空化作用会产生局部的高温高压，并产生巨大的 冲击力和微射流，纳米粉体在其作用下，表面能 被削弱，从而实现对纳米粉体的分散作用
采用电位滴定法确定离解度随pH的变化
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第三章 第3节
❖ 实验步骤
1、在聚合物酸溶液中加几滴HNO3，pH值调至2.5 2、加入KNO3电解质以维持其离子强度，用标准NaOH溶液
滴定至pH＝12.5，记录pH值随NaOH加入量的变化 3、滴定空白曲线：相同离子强度不含聚合物酸的溶液用相
δ0
ZrO2
pH值 ❖ 当pH<4时，聚丙烯酸（PAA）
喷雾干燥前驱体纳米Al悬浮液的制备及分散稳定性
喷雾干燥前驱体纳米Al 悬浮液的制备及分散稳定性李小东，孙红燕，杨玥，宋昌贵，刘慧敏，王晶禹（中北大学环境与安全工程学院，山西太原030051）摘要：为制备具有良好分散稳定性的喷雾干燥前驱体纳米Al 悬浮液，采用机械搅拌和超声分散两种分散方法制备了纳米Al 悬浮液，研究了纳米Al 粉在主炸药黑索今（RDX ）溶液中的分散稳定性。
利用紫外可见分光光度计研究了分散速度、分散时间、超声时间、悬浮液质量浓度、分散温度、纳米铝粉的粒径等对悬浮液分散稳定性的影响，采用扫描电子显微镜（SEM ）分析了喷雾干燥后样品的形貌。
结果表明：选择粒径为50~100nm 的铝粉，当分散速度为400r·min -1，分散时间为30min ，超声时间为3~10min ，悬浮液质量浓度为1%，分散温度为25℃时，悬浮液的吸光度值最大，分散稳定性达到最佳。
关键词：纳米铝粉；RDX 溶液；悬浮液；分散稳定性；吸光度中图分类号：TJ55文献标志码：ADOI ：10.11943/CJEM20192321引言Al 粉作为一种高热值的金属添加剂，其氧化还原反应所释放出的大量热已成为提高弹药毁伤威力和射程的重要途径之一［1］。
含铝炸药因具有高密度和高爆热，在炸药和固体推进剂中已得到广泛应用［2-3］。
目前，国内外制造含铝炸药常用的方法有机械干混法、直接法［4］、喷雾干燥法［5］等。
喷雾干燥法制备RDX 基含铝复合炸药的工艺过程简单，且产品成分及粒度容易控制。
但纳米铝粉因具有较大的比表面积及表面活性，在悬浮液体系中的布朗运动和铝粉表面的吸附作用使得纳米铝粉很容易生成团聚，分散性很差［6-7］。
然而，含铝炸药中各组分的混合均匀程度直接影响其装药密度以及爆炸性能［8］。
因此，纳米铝粉在悬浮液中的分散效果作为影响含铝炸药的性能的重要因素之一，如何控制纳米铝粉的团聚从而制备出稳定的前驱体悬浮液是喷雾干燥实际应用中需要解决的首要问题。
目前，为制备出悬浮效果较好的分散体系，国内外研究者采用众多方法对纳米粉体的分散技术进行了研究，主要有机械搅拌法［9］、超声波分散法［10-11］、高能处理法、化学改性法和分散剂分散法［12］。
液相中纳米颗粒分散方法研究进展
液相中纳米颗粒分散方法研究进展周涛;姚颖悟;周游;赵春霞【摘要】综述了纳米颗粒的物理、化学和添加分散剂三种分散方法,分析了不同分散方法的工艺条件和操作难易程度,探讨了分散效果的差异产生原因,并且讨论了分散过程中需要注意的问题,对纳米颗粒分散方法的研究方向提出了建议.%In this paper,three disperse methods,namely physical dispersion,chemical dispersion and dis-persant adding dispersion were summarized,and the processing condition and complexity of these methods were analyzed. The difference of dispersion effect among these methods and the problems which were needed to pay attention during the process were discussed. Finally the research direction for the dispersion of nano-particles was put forward.【期刊名称】《电镀与精饰》【年(卷),期】2013(035)002【总页数】4页(P8-11)【关键词】纳米颗粒;分散方法;进展【作者】周涛;姚颖悟;周游;赵春霞【作者单位】河北工业大学化工学院电化学表面技术研究室,天津300130;河北工业大学化工学院电化学表面技术研究室,天津300130;河北工业大学化工学院电化学表面技术研究室,天津300130;武汉理工大学材料科学与工程学院,湖北武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TB383引言纳米技术和纳米材料的科学价值和应用前景已逐步被人们认识，纳米科学与技术被认为是21世纪的三大科技之一。
纳米粒子悬浮液中分散剂选择的实验研究
Ｌ ｉ－ｉｇ ， Ｉ ｎｐｎ ＷＵ ｉ ｇ ，Ｌ ＡＮＧ －ｉｇ ，ＧＵＯ ｉ ｕ ３ Ｊ Ｊｎ２ Ｉ ａ Ｄｅｑｎ ３ Ｋａ ｈ ａ －
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（ ．Ｃ ｌｇ ｆ ｌｉ ｏ ｒ Ｉ ｏ ｔｏ。 ｌ ∞ｕＵｎｖ ｆ ｅｈ ，Ｌ ｎｈ ｕ ７ ０ ５ ， ｉａ ２ １ ｏｌ ｅｏ ｕｄＰ ｗｅ １ Ｃ ｎｒｌ Ｉ ｅ Ｆ ａｄ ｉ．ｏ ｃ． ａ ｚ ｏ ３ ０ ０ Ｃｈｎ ； ．Ｘｉ ｉ￣ ａ ｆ ｅ Ｔ ｎ ｍ ｇＴｉｎｕＴｈ ｎｍｌ ｏ ｒＰａ ｔ ｊ ｗｅ ｌｎ ， Ｐ Ｃ
维普资讯
第３ ２卷 第 ３期
２ ０ 年 ６月 ０６
兰
州
理工Biblioteka 大学学报
Ｖｏ ２ Ｌ３ Ｎｏ ３ ．
Ｊ ｕｎ ｌｏ ａ ｏ ｏ ｒ ａ ｆＬ ｍｈ ｕＵｎｖ ｒ ｉ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉｅｓｔ ｙｏ ｃ ｎ ｌｇ
Ｊ ｒ ０ ６ ｕＬ２ ０
文 章 编 号 ：１７ －１ ６２ ０ ） ３ ０ ３ ４ ６ ３５ ９ （０ ６ ０ － ６ － ０ ０
浮液 的稳定性 影响不大．
关键词 ：悬浮液 ； 分散剂 ；表面 活性剂 ；纳米
中图 分 类 号 ： Ｏ ７３ ＴＱ ２ ． ６ 文献标识码 ： Ａ
Ｅｘ ｅ ｉ ｅ ａ ｎｖ ｓ ｉａ ｉｎ ｆｄ ｓ ｅ ｓ ｎｔｓ ｌｃ ｉｎ ｏ ｒ ｐａ ｉ ｐ ｒｍ ｎｔ ｌｉ ｅ ｔｇ ｔｏ ｏ ｉｐ ｒ ａ ｅｅ ｔｏ ｆ ｒ ｐ ｅ ｒｎｇ ｎａ － ａ ｔｃｅ ｓ ｓ ｅ ｓｏ ｆｕ ｄ ｎｏ ｐ ｒ ｉ ｌ ｕ ｐ ｎ ｉｎ ｉ ｓ ｌ
ｔ ａ ｏｉ ｄｐ ｒｉｌ ｆｃｐ ｅ ，ｓ ｖ ｒａ ｄｔ ａ ｉｍ ｉｘｄ ｆｖ ｌｍｅｒ ｒｃｉｎ ｆ２ ，４ ，５ ， ｈｎ ｎ ｓ ｅ ａｔ ｅ ｏ ｏ ｐ ｒ ｉ ｅ ｎ ｉ ｕ ｄｏ ｉｅｏ ｏｕ ｔｉ ｆ ｔ ｓｏ ％ ｚ ｃｓ ｌ ｔ ｎ ｃ ａ ｏ ％ ％
纳米SiO2的分散研究
中图 分 类 号 ：Ｓ０ ．４ Ｔ １３８７
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈｅ ｄｉｐｅ ｓｎ ｅ ｈｏ ｆｎ ｎ ｍ ｅ ｅ ｉ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｓ ｒ ｉｇ ｍ ｔ ｄ ｏ ａ ｏ ｔ ｒ Ｓ Ｏ２
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｎ ｑ ｅ ｔｕ ｔ ｒ ｏ ａ ｏ ｔ ｒ Ｓ Ｏ２ ｉ ｐ ｏ ｅｔ ｓｒ ｃ ｈ ｕ ｉ ｕ ｓｒ ｃｕ ｅ ｆ ｎ ｎ ｍｅｅ ｉ ， ｔ ｒ ｐ ｒｙ，ｄｉｐ ｒｉｇ ｓ ｓ ｅｓｎ ｍｅｈ ｄ ｎ ｔ ｉ ｓｒ ｍｅ ｔ ｔ ｏ ａ ｄ ｈｅ ｎ ｔ ｕ ｎｓ ｅ ｌｙ ｄ ｗｅｅ ｄ ｓ ｕ ｓ ｄ．Ｔ ａ ｏ ｔｒｓ ｓ ｅ ｓｏ ｓｐ ｅ ａｅ ｈ ｏ ｇ ｌ ａ ｏ ｉ ｉ ｒｔｎ ｎ ｄ ｉｉｎ ｏ ｍｐｏ ｅ ｒ ｉｃ ｓｅ ｈｅ ｎ ｎ ｍｅｅ ｕ ｐ ｎ ｉｎ ｗａ ｒ ｐ ｒｄ ｔ ｒｕ ｈ ｕｔ ｓｎ ｃ ｖｂ ａｉｇ ａ ｄ ａ ｄ ｔ ｆ ｒ ｏ
纳米 ＳＯ２ 分 散 研 究 ｉ 的
吴敏 ， 秀萍 ， 程 葛明桥
（ 南 大 学 纺 织 服 装 学 院 ， 苏 无锡 江 江 ２４２ ） １１２
摘
要
分析了纳米 ｓ 的特殊结构和性能 ， 绍 了纳米 ｓ 的分 散方法 与分散 仪器 。通过 实验 选用 了合适的 ｉ 介 ｉ
分散剂 ， 利用超声波振动对纳 米 ＳＯ 进行分散 ， ｉ 制备纳米 ＳＯ 悬 浮液 。采用烘箱法 和粒度分析法 ， ｉ 对含有不 同质量
ｓ ｌｃｅ ｉｐ ｒａ ｔ ．Ｏｖ ｎ ａ ｄ ｎ ｎ ｍｅｅ ｉｍｅｅ ｔ ｏ ｓｗｅ ｅａ ｏ ｔｄ ｔ ｎ ｌｚ ｈ ｓ ｅｓｎ ｅ ｕ ｔｏ ｅ ｅｅ ｔｄ ｄ ｓ ｅｓ ｎ ｓ ｅ ｎ ａ ｏ ｔｒｄａ ｔｒｍｅｈ ｄ ｒ ｄ ｐｅ ｏ ａ ａｙ ｅ ｔｅｄｉｐ ｒｉ ｇｒｓ ｌ ｆｔ ｈ ｎ ｎ ｍｅｅ ｓ ｓ ｅ ｓｏ ｗｈｃ ｃ ｎａｎ ｄ ｉ ｅｅ ｔ ｍａ ｓ ｒ ｃｉｎ ｏ ｓ ｅｓｏ ａ ｅ ｔ ｏ ｎ ｅｔｇ ｔ ｐ ｏ ｅ ａ ｏ ｔｒ ｕ ｐ ｎ ｉｎ ｉｈ ｏ ｔｉ ｅ ｄ ｆ ｒｎ ｆ ｓ ｆａ ｔｏ ｓ ｆ ｄｉｐ ｒｉｎ ｇ ｎ ｔ ｉｖ ｓｉ ａｅ ｒｐ ｒ
纳米CuO在水介质中分散性能的实验研究
CuO_水纳米流体悬浮液分散性能研究_李金凯
d=0D.c8o9sλ θ 其中 , λ为 X衍射线波长 , D为半高宽 , θ为衍射角 , 计算得 CuO颗粒的粒径为 27.5 nm, 与 TEM结果基 本一致 。
1.2 CuO/水纳米流体的制备 在本实验中采用两步法制备 CuO/水纳米流体
悬浮液 , 即称取一定量的纳米 CuO粉体 , 直接添加
在最佳的超声振动时间 1.5 h下 , 对 3种分散 剂形成的悬 浮液进行 zeta电 位测试 , 如 图 5 所示 。 从图 5中 可以看出 , 当使 用 PEG6000 作为 分散剂 时 , 其 zeta电位绝对值存 在波动 , 当 其质量分数在 0.01%左右时 zeta电位绝对值最大 , 分散性能最好 。 PEG6000是一 种非 离子 型分 散 剂 , 主要 靠空 间位 阻 [ 9] 来实 现颗粒 的分散 , 它 的高 分子 链通过 静电 力 、范德华力等吸附在 颗粒的表面上 , 能够在 CuO 粉体表面形成高分子保护膜包裹颗粒 , 把亲液性基 团伸向水中 , 使得颗粒之间产生较大的空间位阻 , 从 而达到分散的目的 。
纳米颗粒在水溶液中的分散问题解析
纳米颗粒在水溶液中的分散问题解析纳米颗粒在水溶液中的分散问题一直以来都是纳米科学和技术研究的关键难题之一。
纳米颗粒的特殊性质使得它们在水中往往呈现出较大的聚集现象，这可能会导致诸如稳定性差、沉积、聚集等问题的发生。
因此，解决纳米颗粒在水溶液中的分散问题对于纳米科学的进一步发展和应用具有重要意义。
一、分散机制的解析纳米颗粒在水溶液中的分散机制主要涉及三个方面：静电作用、表面改性和溶剂特性。
首先，静电作用是纳米颗粒分散的关键因素之一。
纳米颗粒表面带有电荷，在水中带有相同或相反电荷的离子或分子会与其相互吸引，从而改变颗粒之间的相互作用力，促使纳米颗粒分散。
例如，阳离子型的纳米颗粒在水溶液中，可通过与阴离子作用来增强分散性。
其次，表面改性对于纳米颗粒的分散起到了重要作用。
以改性纳米颗粒为例，通常通过在纳米颗粒表面修饰亲水基团或表面活性剂等手段来改善其分散性。
亲水基团能够在水溶液中形成氢键或静电作用，从而增强纳米颗粒的分散能力。
表面活性剂则能通过降低颗粒间的表面张力，增加分散的稳定性。
最后，溶剂特性也对于纳米颗粒的分散起到了重要作用。
溶剂的极性、黏度以及pH值等参数都会对纳米颗粒的分散性产生影响。
例如，水作为一种极性溶剂，通常能够更好地分散许多纳米颗粒；低黏度的溶剂利于纳米颗粒的分散过程；而适当的pH值能够调节颗粒表面的电荷状态，影响纳米颗粒的分散程度。
二、解决分散问题的方法为解决纳米颗粒在水溶液中的分散问题，研究人员开发了一系列方法和技术，可以根据实际需求选择合适的方法。
1. 激光光散射法激光光散射法是一种广泛应用于纳米颗粒分散研究的技术。
该方法通过测量光散射的角度分布和强度，可获得纳米颗粒的大小分布、形态等信息。
借助该技术，研究人员可以评估纳米颗粒的分散性能，并根据实验结果调整分散条件或优化分散剂的选择。
2. 超声处理超声波是一种高频率的机械波，能够在溶液中产生剧烈的压力变化和微小流动。
通过超声处理，纳米颗粒之间的聚集现象可以被破坏，从而增强分散效果。
纳米悬浮液的制备及其物理化学性质研究
纳米悬浮液的制备及其物理化学性质研究一、引言随着纳米技术的迅速发展，纳米材料的制备、表征和应用已经成为当前材料科学和纳米科技研究的热点领域。
纳米悬浮液是一种纳米材料的重要形态之一，具有广泛的应用前景，如在生物医学、催化剂、电子器件等领域。
然而，纳米悬浮液的制备技术和物理化学性质的研究仍存在许多挑战和难点。
二、纳米悬浮液的制备纳米悬浮液制备的关键环节包括纳米材料的选择、制备方法和悬浮液稳定性的调节等。
通常情况下，纳米材料可以通过物理法、化学法和生物法等途径进行制备。
其中，物理法包括溶剂蒸发法、溶液聚集法、超声波法和强化化学反应法等，化学法包括胶体化学法、水热合成法、气相沉积和脉冲激光沉积等，生物法包括生物还原法、生物制备法和微生物法等。
但是，纳米材料的制备通常伴随着聚集和团聚等问题，导致稳定性较差，因此需要加入一些表面活性剂、阳离子聚合物或纳米粒子间隔离剂等来调节悬浮液的稳定性。
例如，羧基甲基纤维素、聚丙烯酰胺和硅酸盐等都可以作为纳米悬浮液的稳定剂。
三、纳米悬浮液的物理化学性质1. 大小分布纳米悬浮液中的纳米粒子大小通常在1-100纳米之间，而粒子大小分布的均匀性对于纳米材料的应用性能有着重要的影响。
因此，需要采用粒度分析仪等精确的测试技术来确定纳米粒子的大小分布，以及表面形貌和结晶度等特征。
2. 表面性质纳米悬浮液的表面性质是指纳米粒子表面的化学组成、结构和功能等方面的特征。
在制备纳米悬浮液时，需要关注材料表面的化学反应活性，以及表面吸附的有机杂质、离子和水分子等。
此外，表面性质还与纳米粒子的稳定性、聚集和团聚等问题密切相关。
3. 光学性质纳米粒子的光学性质主要包括吸收、散射和发射等方面的特征。
在纳米悬浮液中，纳米粒子相互作用和界面效应等能够影响其光学性质，同时也会受到周围介质（如水、有机溶剂等）的影响。
为了求解纳米粒子光学性质，可以采用紫外-可见-近红外吸收光谱、荧光光谱和拉曼光谱等技术进行研究。
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2. 1 原料及设备 2. 1. 1 原料
实验中使用的纳米二氧化钛粉 、纳米铜粉和纳
米银粉均购自深圳尊业纳米材料有限公司 ,具体物 理特性参数见表 1 ,电镜照片如图 1 所示.
表 1 纳米粒子的物理特性 Tab. 1 Properties of nano2particles
纳米 质量分
粒子 数/ %
热要求 ,就必须从工质本身入手研制高导热系数 、传 热性能好的高效新型换热工质.
众所周知 ,常温下固体材料的导热系数要比流 体大两个数量级[1] ,在流体中加入固体颗粒会提高 导热系数[2] . 其中一种有效方式是在液体中添加金 属 、非金属或聚合物固体粒子[3] ,科研人员已为此进 行了大量的实验和理论研究[4～6] ,但是由于采用的 颗粒粒径都局限在微米和毫米量级 ,无法形成长期
(1. College of Fluid Power and Cont rol , Lanzhou U niv. of Tech. , Lanzhou 730050 , China ; 2. Xinjiang Tianf u Thermal Power Plant Co . , Lt d. , Shihezi 832000 , China ; 3. Guangzhou Instit ute of Energy Conversion , CAS , Guangzhou 510640 , China ; 4. Instit ute of Ref rigeration and Cryogenics , Shanghai Jiaotong Universit y , Shanghai 200030 , China)
收稿日期 : 2005209221 基金项目 : 国家自然科学基金 (59836230) ,国家重点基础研究
规划 项 目 ( G2000026306 ) , 广 东 省 自 然 科 学 基 金 (036996) ,甘肃省自然科学基金 (3ZS0422B252030) 作者简介 : 李金平 (19772) ,男 ,宁夏中宁人 ,博士 ,副教授.
二氧化. 9
平均粒 径/ nm
15 25 35
粒径范 围/ nm 0～60 0～60 0～100
松装密度 / (g ·cm - 3) 0. 10～0. 30 0. 15～0. 35 0. 30～0. 60
比表面积 / ( m2 ·g - 2)
40～60 30～50 30～50
3) 表面分散剂的表面分散. 表面分散优良的表 面分散剂应该在溶液浓度较稀时便能达到吸附的饱 和状态 ,或者说在溶液浓度很稀时 ,溶液便有最低的 表面张力. 因此 ,通常根据溶液达到最低表面张力时 的浓度大小 ,或者说是根据表面分散剂的临界胶束 浓度大小 ,来衡量表面分散剂的表面活性.
2 纳米粒子悬浮液的制备
考虑到纳米二氧化钛粉 、纳米铜粉和纳米银粉 均有可能同阳离子表面分散剂溶于水产生的阳离子 发生作用 ,所以选择阴离子表面分散剂或非离子表 面分散剂作为分散剂. 物品的来源以及质量分数见 表 2 ,实验中用的去离子水由实验室自制. 2. 1. 2 设备
北京赛多利斯天平有限公司生产的 BS2000 型 电子天平 ,最大量程 2 000 g ,精度 0. 01 g ;广州市新 栋力超声电子设备有限公司生产的 15 k Hz 、1 000 kW 超声仪.
and set tlement in water. Subsequent experiment s were co nducted o n selectio n of dispersant s in suspensio ns wit h nano sized particles of copper , silver and titanium dio xide of volumet ric f ractio ns of 2 % , 4 % , 5 % , and 8 % respectively. The result s indicate t hat , using t he mixt ure of polyvinyl alco hol and sodium dodecyl2 benzenesulfo nate26 as t he solvant , t he nano sized copper and silver particles of above volumet ric f ractio ns can be effectively suspended in water for over 100 and 24 ho ur s , respectively. However , t he nano sized ti2 tanium dio xide particles can not be suspended in water wit h eit her polyvinyl alco hol , o r sodium dodecyl2 benzenesulfo nate26 , or co mbinatio n of bot h as t he solvant . The volumet ric f ractio n of nano sized particles has lit tle effect o n t he stabilit y of t he suspended fluids wit hin t he experimental range.
解决纳米流体的悬浮稳定性问题一般有以下 3 种方法 :
1) 改变悬浮液的 p H 值 ; 2) 使用表面活性剂和 (或) 分散剂 ; 3) 使用超声振动. 所有这些方法的目的在于通过改变粒子的表面 特征 ,抑制粒子团聚的发生 ,获得悬浮稳定的纳米流 体. 由于改变悬浮液的 p H 值会影响悬浮液的性质 , 因此文献 [ 9～11 ] 中经常使用的方法是 ,将分散相 (纳米粒子) 添加到分散介质 (水或油等) 中 ,并配以 超声振动 ,以获得悬浮稳定的悬浮液. 然而各文献并 没有报道纳米粒子在悬浮液中的稳定持续时间. 本文根据分散介质和分散相的性质 ,提出了选 择分散剂的一些建议 ,并通过试验找到了一种将纳 米 Cu 、Ag 粒子在一定时间内稳定分散在水中形成 纳米粒子悬浮液的方法.
Key words : suspended fluids ; disper sant ; surfactant ; nano sized particles
随着热交换设备换热表面强化传热技术研究的 深入 ,低导热系数的换热工质已成为研究新一代高 效冷却技术的主要障碍. 要研制体积小 、重量轻 、传 热性能好的高效紧凑型热交换设备 ,满足高负荷传
第 32 卷 第 3 期 2006 年 6 月
兰 州 理 工 大 学 学 报 Journal of Lanzho u University of Technology
文章编号 : 167325196 (2006) 0320063204
Vol. 32 No . 3 J un. 2006
Experimental investigation of dispersant selection f or preparing nano2particle suspension fluids
L I J in2ping1 , WU J iang2 , L IAN G De2qing3 , GUO Kai2hua3 WAN G Ru2zhu4 , Q I Xue2yi1
Abstract : So me suggestio ns o n selectio n of disper sant s were p ropo sed against t he characteristics of nano s2 ized particles such as t heir large specific surface , high surface energy , and easiness of self2agglo meratio n
1) 水分子是极性分子 ,且 p H = 7. 0 ,选择表面 分散剂时应按照极性相似相容规则 ,选择亲水性但 不改变酸碱性的表面分散剂.
2) 纳米粒子的性质 ,其中包括表面性质 、颗粒 形状 、粒径大小等. 例如 ,氧化铝是带有极性的 ,在水 中由于它的固体表面呈负电性 ,对阳离子表面活性 剂的吸附能力要高于阴离子表面活性剂.
摘要 : 针对纳米粒子比表面积大 、表面能高 、在水中易自动团聚下沉的特点 ,提出了选择分散剂的一些建议 ,并对体 积分数为 2 %、4 %、5 %、8 %的纳米 Cu 、Ag 、TiO2 粒子悬浮液分别进行了实验. 结果表明 :将聚乙烯醇和十二烷基苯 磺酸钠配合使用能够有效地将各种体积分数的纳米 Cu 、Ag 粒子稳定分散在水中 ;但是无论是聚乙烯醇 ,还是十二 烷基苯磺酸钠都不能使体积分数为 8 %的 TiO2 粒子稳定悬浮在水中 ;在实验范围内 ,纳米铜粒子的体积分数对悬 浮液的稳定性影响不大. 关键词 : 悬浮液 ; 分散剂 ; 表面活性剂 ; 纳米 中图分类号 : TQ027. 36 文献标识码 : A
· 6 4 · 兰 州 理 工 大 学 学 报 第 32 卷
稳定的悬浮液系统 ,效果远没有像预期的那样高 ,而 且还带来了加热面上沉积 、热交换设备磨损及堵塞 等不良结果 ,大大限制了其在工业实际中的应用. 随 着纳米技术的兴起 ,添加纳米量级的颗粒来强化流 体换热成为可能. Choi[6] 等人 1995 年首次提出了 “纳米流体”的概念 , East man[7] 等人 1996 年测试了 纳米颗粒在液体中良好的悬浮和高导热特性 ,为强 化换热带来新的希望. 文献[ 8～11 ]分别研究了纳米 Al2 O3 粉 、SiC 、Cu 粉以及 TiO2 粉加入水 、醇或机油 中而制备成的纳米流体的导热系数 ,发现纳米粒子 的加入大大强化了流体的传热. 然而由于纳米粒子 比表面积大 ,表面能高 ,纳米粒子在水中易自动团聚 而下沉 ,因此 ,如何使纳米粒子均匀 、稳定地分散在 液体介质中 ,形成分散性好 、稳定性高 、低团聚的纳 米流体 ,是将纳米流体应用于增强液体工质传热性 能的关键一步.