碳纳米管悬浮液在重力热管中的沸腾特性_薛怀生

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碳纳米管简介

加强基础研究和创新能力
深入研究结构与性能关系
进一步揭示碳纳米管的微观结构和性能之间的关联，为新应用提供理论支持。
探索新的合成方法
加强跨学科合作
与化学、物理、生物等学科进行交叉合作，拓展碳纳米管的应用领域。
开展新合成方法的研究，实现碳纳米管的绿色合成和可控合成。
建立产业联盟和创新平台
促进产学研合作
导电材料
碳纳米管具有优异的导电性能，可作为复合材料的导电填料，提高材料的导电性能。
半导体领域
晶体管
碳纳米管具有优异的半导体性能，可用于制造高性能晶体管，提高集成电路的性能和集成度。
传感器
碳纳米管具有较高的化学敏感性和光电响应性，可用于制造高性能传感器，用于环境监测、生物医学等领域。
纳米电子领域
碳纳米管的应用领域
电池领域
电池电极材料
碳纳米管具有优异的导电性能和比表面积，可作为高性能电池电极材料，提高电池的能量密度和充放电效率。
电池隔膜材料
碳纳米管具有较高的机械强度和化学稳定性，可用于制造高性能电池隔膜，提高电池的安全性和稳定性。
复合材料领域
增强材料
碳纳米管具有优异的力学性能和化学稳定性，可作为复合材料的增强剂，提高材料的强度和韧性。
化学反应性
碳纳米管具有较高的化学反应性，可以在高温下与多种氧化剂反应，也可以在催化剂的作用下进行加氢反应。此外，碳纳米管还可以通过表面修饰改性来提高其化学反应性和相容性。
表面基团
碳纳米管的表面可以含有多种基团，如羧基、羟基、羰基和环氧基等。这些基团的存在会影响碳纳米管的化学反应性和相容性。
稳定性
碳纳米管简介
汇报人： 2023-12-15

纳米流体重力热管启动性能的试验研究

ｔｉｏｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄ，ａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｒｓｔａｒｔ — ｕｐｐｒｏｃｅｓｓｅｓｗａｓｇｉｖｅｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｕｎｄｅｒ
ｎａｎｏｆｕｉｌｄｓｗａｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｈｅａｔｐｉｐｅｓｉｆｌｌｅｄｗｉｔｈｗａｔｅｒ．Ｔｈｅｓｔａｒｔ — ｕｐｔｉｍｅｏｆｈｅａｔｐｉｐｅｓｔｈａｔｈａｖｅ５０％一
ｔｈｅｔｅｓｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｃｏｎｓｔａｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｔｅｒｂａｔｈ，ｔｈｅｈｅａｔｐｉｐｅｓｉｌｆｌｅｄｗｉｔｈｎａｎｏｌｕｆｉｄｓｈａｖｅａｌｏｗｅｒｓｔａｒｔ — ｕｐｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄａｓｈｏｒｔｅｒｓｔａｒｔ — ｕｐｔｉｍｅｉｎｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｓｅｃｔｉｏｎｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｈｅａｔｐｉｐｅｓｉｌｆｌｅｄｗｉｔｈＤ１ｗａｔｅｒ，ｔｈｅｂｉｇｇｅｓｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｒｏｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｓｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎｓｅｃｔｉｏｎｏｆｈｅａｔｐｉｐｅｓｉｌｆｌｅｄｗｉｔｈ

改性碳纳米管-R141b 溶液沸腾可视化

羟基化多壁碳纳米管-R141b 纳米流体沸腾可视化研究
许世民，郎中敏*，王亚雄，赫文秀，梁倩卿
（内蒙古科技大学化学与化工学院，内蒙古包头 014010）摘要：通过引入羟基基团，改善碳纳米管在制冷剂 R141b 中的分散性和稳定性，用“两步法”配制碳纳米管-R141b 纳米流体。流体的导热系数随着浓度（纳米流体的质量比为 0.01%、0.03%、0.05%、0.07%和 0.10%）的增加而增大。浓度为 0.10%时其导热系数是纯 R141b 的 1.18 倍。在 90.3kPa 系统压力下进行核沸腾传热性能测试。实验表明，碳纳米流体强化核沸腾传热，强化率随质量分数的增加而增加，沸腾后期有所下降。质量比为 0.05%时，临界热通量(CHF)达到最大，与纯工质相比增加了 21.5%，当热通量为 87.4kW·m-2 时，其强化率达到最大 168%。分析认为纳米流体导热系数的增加、表面沉积颗粒及纳米颗粒扰动是强化传热的主要影响因素。结论由 0.03%的纳米流体沸腾过程高速成像得到验证。关键词：羟基化；多壁碳纳米管；纳米流体；传热；CCD 高速成像；热力学过程 DOI：中图分类号：TK124；TK11+4；TB64 文献标志码：A 文章编号：
图 1 沸腾实验装置
Fig.1 Experimental facility of boiling
用来测量加热表面温度。沸腾表面为加热器的上表面，实验前用 200-5000#砂纸打磨光滑。沸腾时工质主体温度和加热器温度由 T 型热电偶测量，误差范围± 0.2K ，沸腾池的系统压力由压力传感器 XCS-190M-15A 测得,测量的数据由 Agilent 34972A 数据采集系统进行采集，精度为 0.004%。实验在 90.3kPa 系统压力下进行，热通量为 8-132kW·m-2，间隔约为 12kW·m-2。沸腾表面与液体之间的过热度 ΔT 由式 (1)进行计算[17]，

重力热管基于VOF_模型的传热特性研究

ｔｍｉｘ－ｔｓａｔ
ｈｆｇ .
ｔｓａｔ
(９)
(１０)
其中:ｔｍｉｘ为混和温度ꎬ℃ ꎻｔｓａｔ为饱和温度ꎬ℃ ꎻＳｍ
连续性方程
∂ρ
＋ ▽( ρｕ) ＝０.
∂ｔ
(７)
相变发生的位置为冷凝段且温度为ｔｍｉｘ <
Ｓｍ＝ βρ ｖ φ ｖ
２３控制方程
(６)
能量转移源项为
液膜的变化情况ꎬ明显反映出随着蒸汽量及蒸汽
产生速度的增加ꎬ液膜逐渐增厚ꎬ削弱了冷凝段
的换热.
图３蒸发段不同时刻液相和气相分布
Ｆｉｇ. ３Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｌｉｑｕｉｄａｎｄｖａｐｏｒｐｈａｓｅｓａｔ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅｓｉｎｔｈｅｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎｓｅｃｔｉｏｎ
好地呈现出来. 当加热功率为６０Ｗ时ꎬ换热系数达到最大值ꎻ当加热功率继续增加到８０Ｗ时ꎬ换
热系数逐渐下降. 当充液率在０２０ ~ ０２４范围时ꎬ随着充液率的增加ꎬ等效对流换热系数也增加ꎻ
当充液率在０２４ ~ ０３２时ꎬ等效对流换热系数逐渐降低ꎻ充液率为０２４时ꎬ等效对流换热系数最
壁面的液体受热导致密度变小ꎬ与液池中心温度
泡数量增多ꎬ气泡在向液池表面运动的过程中体
２６边界条件
ｈｅ＝
热性能.
间的扰动增加. 此时ꎬ液池为核态沸腾ꎬ换热系数
最高. 液膜处的壁面过热度加大ꎬ壁面上有大量
气泡生成ꎬ彼此干扰ꎬ液膜向下流动时将汽化核
心扫离. 通过液膜导热ꎬ气泡体积增大ꎬ上升至液
膜表面破裂ꎬ形成很薄的液膜层. 随着气泡的溢
图３为蒸发段不同时刻液相和气相分布ꎬ可

多壁碳纳米管-水纳米流体导热机理及重力热管实验研究

多壁碳纳米管-水纳米流体导热机理及重力热管实验研究吴晗;杨峻【摘要】在考虑了纳米层的情况下对原有的Xue导热模型进行改进,研究多壁碳纳米管-水纳米流体的热传导性能,推导出纳米流体导热公式并将纳米流体运用到碳钢重力热管中,在不同质量分数下对单管传热进行实验研究.结果表明纳米层的存在提高了有效热导率;在相同条件下质量分数2%的多壁碳纳米管-水纳米流体重力热管传热性能最好,传热系数比普通水重力热管最大提高了40%.%An improved model of thermal conduction of multi-walled carbon nanotubes–deionized water (MWCNTs-DW) nanofluids is proposed based on the Xue model by considering interfacial nanolayer, analyzing heat conduction, derivating thermal conductivity of MWCNTs-DW nanofluids and applyingMWCNTs-DW nanofluids to the research of heat transfer in gravity heat pipe. Different mass fraction of nanofluids gravity heat pipe are prepared and investigated using the nanofluid as the work liquid and the carbon steel pipe as material. The result shows that the interface nanolayer increases the effective thermal conductivity and the mass fraction of 2% is best performance under the same conditions, the heat transfer coefficient of nanofluids gravity heat pipe increases by 40% to the max than that of the base fluid water.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2017(068)006【总页数】6页(P2315-2320)【关键词】纳米粒子;纳米流体;热传导;重力热管;传热【作者】吴晗;杨峻【作者单位】南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京 211816;南京工业大学机械与动力工程学院,江苏南京 211816【正文语种】中文【中图分类】TK124纳米流体[1]作为一种新型高导热介质而得到广泛应用。

碳纳米管热导

碳纳米管热导碳纳米管是一种具有优异热导性能的纳米材料，由碳原子通过特定的方法排列而成。

它的热导性能在许多领域具有重要的应用价值。

本文将介绍碳纳米管的热导特性及其在科学和工程领域的应用。

碳纳米管的热导性能主要受到其结构和尺寸的影响。

碳纳米管具有纳米尺度的直径和长长度，这使得它们能够在热传导过程中保持高效的热导率。

此外，碳纳米管的晶格结构也对其热导性能起着重要作用。

研究表明，碳纳米管的热导率可以达到数千瓦特/米·开尔文，远远高于其他材料，如铜和铝。

碳纳米管的高热导性能使其在许多领域具有广泛的应用。

首先，碳纳米管被广泛应用于热界面材料中。

热界面材料是用于提高热能传递效率的材料，常用于电子设备和光电器件等领域。

碳纳米管的高热导率使其成为理想的热界面材料之一，可以有效地降低热阻，提高设备的散热性能。

碳纳米管在热电转换器件中也有重要的应用。

热电转换是一种将热能直接转化为电能的过程，可以用于能源收集和节能领域。

碳纳米管具有高热导率和良好的电子输运性能，可以作为热电转换器件的优良材料。

通过将碳纳米管与其他材料结合，可以制备出高效的热电材料，提高热电转换效率。

碳纳米管还可以应用于热传感器和热成像技术中。

由于碳纳米管具有高灵敏度和高空间分辨率，可以用于检测微小的温度变化和热量分布。

这些特性使碳纳米管成为制备高性能热传感器和热成像器件的理想材料。

除了上述应用之外，碳纳米管的热导性能还在热管理、热界面涂层、热导复合材料等领域得到广泛应用。

通过合理设计和调控碳纳米管的结构和性质，可以进一步提高其热导率和应用性能。

碳纳米管具有优异的热导性能，在科学和工程领域有广泛的应用价值。

通过充分利用碳纳米管的热导性能，可以改善热传导效率，提高能源利用效率，推动科技和工程的发展。

未来，随着对碳纳米管热导性能的深入研究，相信会有更多的应用领域被开发出来，为人类的生活和工作带来更多的便利和创新。

基于碳纳米管的含油纳米制冷剂核态池沸腾换热特性

相比于金属或者金属氧化物纳米颗粒，碳纳
米管的导热系数高卜２数量级。因此，碳纳米管个比金属或者金属氧化物纳米颗粒更具有提高制冷剂池沸腾换热和对流换热的潜力】。为了将碳纳米
收稿日期：２１年６１０１月口
ｆｅｉｄＣＮＴｓｐｙｉａｉｎｉｎｔｅｅｈｎｅｎａｇｈｎｅｏ２％￣９ｔ３ｘｈｓｃｌｄｍｅｓｏ，ｈｎａｃｍｅｔｎｅｃａｇｓｆｍ７ｒｒ５％ｏ２％￣５ｗｈｎＣ５％ｅＮＴｓｎｎｌｂｉａｔｍａｓａｏｕｒｃｎｓ
ｔｅｎｃｅｔｏｌｏｌｇｈａａｓｅｏｆｃｅｔｏ３ｏｌｘｕｅｂｘｍｕｏ％ｕｄｒｔｅｐｅｅｔｅｔｏｄｔｎ．ｒｈｕｌａｅｐｏｉｎｅｔｒｎｆｒｃｅｉｎｆＲ１一ｉｍｉｔｒｙａｍａｉｍｆ６ｂｉｔｉ１１ｎｅｒｓｎｓｃｎｉｏｓＦｏｈｔｉ
基于碳纳米管的含油纳米制冷剂核态池沸腾换热特性
庄大伟彭浩胡海涛丁国良朱禹
（上海交通大学制冷与低温工程研究所上海２０４；１０２０
２中国科学院力学研究所微重力重点实验室（国家微重力实验室）北京１０９）０１０
摘要通过实验研究了基于碳纳米管（ＮＴ）的含油纳米制冷剂（由制冷ＮＲ１３Ｃｓ即、润滑油Ｖ８１Ｇ６和碳纳米管组成的纳米流体）的核态池沸腾换热特性，分析了碳纳米管对含油制冷剂核态池沸腾换热的影响。实验中采用了外径为１￣０ｍ、５８ｎ长度为１￣０ｔ．１ｋ５ｍ的四种碳纳米管。实验的饱和压力为１１Ｐ；热流密度为１￣０ｋｍ０．ｋａ３０８Ｗ／；纳米油ｆ纳米管和润滑油的混碳合物１的质量分数为０５ — ％：在纳米油中碳纳米管的质量分数为０３％。实验结果表明：碳纳米管增强了含油制冷剂的池沸￣０腾换热，在测试工况下换热系数最大可增加６％。当纳米油中碳纳米管浓度为２％不变，纳米油浓度由１１０％提高到５％时，不同尺寸的碳纳米管对换热系数的增加幅度由２％￣９７５％降低至２％￣５３５％；当纳米油的浓度为１％不变，纳米油中碳纳米管浓度由２％提高到３％时，００同尺寸的碳纳米管对换热系数的增加幅度￣２％￣９ｔ７５％升高到３％～１３６％。通过实验获得了基于碳纳米管的含油纳米制冷剂池沸腾换热关联式，关联式的预测值与９％的实验数据偏差在 ±１％以内。６０关键词工程热物理；碳纳米管；关联式；核态池沸腾；润滑油；制冷剂

碳纳米管悬浮液强化小型重力型热管换热特性

维普资讯
第５８卷第１２期２００７正２月１
化
上
学
Ｖｏ＿８Ｎｏ２ｌ．１
Ｄｅｅｂｅ２０７ｃｍｒ０
ＣｈｅｌａＩｕｓｒａｍｃｌ特性
郭广亮，刘振华
（上海交通大学机械与动力工程学院，上海２０３）０００
摘要：对水基多壁碳纳米管悬浮液强化小型重力型热管换热特性进行了实验研究。碳纳米管悬浮液质量分数为Ｏ１．％～３，热管运行压力为７４、１．８和１．７ｋａ．５２３９Ｐ。实验结果发现，用质量分数为２Ｏ的碳纳米管悬浮９．
ｔａｓｅｏｆｉｉｎｎｒｎｆｒｃｅｆｅｔａｄＣＨＦｏｈｖｐｒｔｒｉｃｅｓｄｂ０ｃｆｔｅｅａｏａｏｎｒａｅｙ４
２０．
ａｄ１０ｎ２
液替代去离子水后，热管蒸发段换热性能大幅度提高，临界热通量最大提高了１０。热管运行压力对蒸发段沸２腾传热系数有明显影响，压力越小，碳纳米管悬浮液对沸腾换热特性的强化作用越显著。壁面热通量对蒸发段
ｔｏ３
（ａｓ）ａｄｈｅｍｓｎｔｏｐｒｔｎｐｅｓｒｓｅａｉｇｒｓｕｅｏｆｈｅｔｒｏｙｈｏｖｒｅｆｏｍ７４５ｋｔ１．７ｔｈｅｍｓｐｎａｉｄｒ．Ｐａｏ９９ｋＰａＴｈ・ｅｅＤｅｉｅａｅｕｔｈｗｅｈａｘｒｍｎｔ１ｒｓｉｓｓｏｄｔｔＣＮＴｕｐｎｓｏｏｕｄｓｇｆｃｎｌｎｈｎｃｅｔｔａｓｅｏｅｆｃｅｎｓｓｅｉｎｓｃｌｉｎｉｉａｔｙｅａｅｈａｒｎｆｒｃｆｉｉｎｔａｄ

碳纳米管悬浮液在重力热管中的沸腾特性

ｓｓｅｓｏｓｗｏｋｎｄａｔｔｄｈｏｌｇｃａａｔｒｓｉｓＩｏｔａｔｔｔｐｃｌｔｅｍｏｙｈｎｕｐｎｉｎａｒｉｇｍｅｉｏｓｕｙｔｅｂｉｎｈｒｃｅｉｔ．ｎｃｎｒｓｏｙｉａｈｒｓｐｏ，ｉｃ
维普资讯
第５卷７
第１期１
化
工
学
报
（ｉａＣｈｎ）
Ｖ０．７Ｎｏ１１５．１Ｎｏｅｅ２０ｖｍｂｒ０６
２００６年１１月
ＪｕｎｌｏＣｈｍｉａＩｄｓｒａｄＥｇｎｅｉｇｏｒａｆｅｃｌｎｕｔｙｎｎ；重力热管；碳纳米管悬浮液；起沸温度；温度漂移ｒｎｏｉ
中图分类号：ＴＫ１４２文献标识码：Ａ文章编号：０３～１５（０６１ — ２６ —０４８１７２０）１５２６
ｐｒｏｍａｃｆｔｅｇａｉｙａｓｓｅｈｒｓｐｏ．ｅｓｒｍｅｔｈｗｅｔａｕｐｎｉｇｃｒｏａｏｅｆｒｎｅｏｈｒｖｔ — ｓｉｔｄｔｅｍｏｙｈｎＭａｕｅｎｓｓｏｄｈｔｓｓｅｄｎａｂｎｎｎ — ｔｂｓｉｕｋｗａｅｅｄｒｄｔｅｓｓｅｓｏｎｒａｅｕｆｃｅｓｏ．ａｇｓｏｈｎｅｒｃａｒｐｒｉｓｕｅｎｂｌｔｒｒｎｅｅｈｕｐｎｉｎｉｃｅｓｄｓｒａｅｔｎｉｎＣｈｎｅｆｅｉｔｒａｉｌｏｅｔｅｔｐｌｄｔｅｕｅｃｉｅｎｃｅｔｏｉｅ，ｄｎｉｎｅａｔｒｒｑｅｃｅｏｒｄｃｄａｔｕｌａｉｎｓｔｓｖｅｓｔａｄｄｐｒｕｅｆｅｕｎｙ，ａｌａｎａｇｄｂｂｌｏｕｅｙｓｗｅｌｓｅｌｒｅｕｂｅｖｌｍａｄｃａｅｃｎｅｒａｉｅｓＭａａｇｎｌｗｓｉｄｃｄｂｅｅａｕｅａｄｃｎｅｔａｉｎｇａｉｎｓＭａｓｎｏｌｓｅｃｅｄｎｓ．ｒｎｏｉｆｏｗａｎｕｅｙｔｍｐｒｔｒｎｏｃｎｒｔｒｄｅｔ．ｓｏｔａｓｅｏｋｐａｅｆｏｐｅｅｅｔａｖｐｒｔｏｏｏａｉｃｍｐｎｎａｌｃｌｉｔｒａｅＡｌａｔｒｒｎｆｒｔｏｌｃｒｍｒｆｒｎｉｌｅａｏａｉｎｆｖｌｔｅｏｏｅｔｔｏａｎｅｆｃ．ｌｌｃｏｓｆｆｎｔｎｄｔｇｔｅｎｅｕｔｄｉｉｈｔｍｐｒｔｒｘｕｓｏｕｃｉｅｏｅｈｒａｄｒｓｌｅｎｈｇｅｅａｕｅｅｃｒｉｎ，ｅａｏａｏｌｔｍｐｒｔｒ，ａｄｔｅｍａｏｖｐｒｔｒｗａｌｅｅａｕｅｎｈｒｌ

碳纳米管-水纳米流体重力热管传热性能研究

阿拉伯胶法和混酸法所得的纳米流体静置４个月后没有明显沉淀生成。

图２—３碳纳米管一水纳米流体试管内静置图像２．４．２混酸法碳纳米管一水纳米流体的稳定性分析
用ＪＥＭ一１２００ＥＸ型高倍透镜对混酸处理的碳纳米管做了ＴＥＭ透镜观察。

图２—４，图２—５分别为未经任何处理的碳纳米管和经混酸处理后的碳纳米管的ＴＥＭ图像。

可以看出，未经处理的碳纳米管较长，在数十微米左右，并且杂乱无章的交织在一起，团聚程度明显，并含少量杂质，大多分布在管与管的交接处。

而经混酸处理后（图２—５）碳纳米管破碎成很短的小段，在数十纳米左右，长管的交织团聚状态相应消失，杂质的量也减少。

２１
图２—４未经处理的碳纳米管图像
图２—５经混酸处理后的碳纳米管图像
图２—６为质量浓度为１．３％的混酸法纳米流体中碳纳米管ｚｅｔａ电位与纳米流体ＰＨ值的函数关系图。

δ-Al2O3-R141b纳米流体的池内核态沸腾传热特性

δ-Al2O3-R141b纳米流体的池内核态沸腾传热特性唐潇;刁彦华;赵耀华;张冀【摘要】Heat transfer performance of nanofluids in nucleate pool boiling was experimentally investigated on a horizontal flat surface of cooper under atmospheric pressure. The surface roughness was controlled by sandpaper of grade 2000#. The nanofluid was prepared by dispersing the S-Al2O3 nanoparticle in the base fluid refrigerant 141b (R141b) in 0. 001% , 0. 01% and 0. 1% volume fractions. The results show that the heat transfer coefficient increases with the concentration of nanoparticle. Compared with the pure fluid R141b, the heat transfer coefficient is increased 50. 2% for 0. 1% volume fraction averagely under 30-130 kW·m-2 heat flux. The surface deposition of particles is observed as one of the major factors for the enhancement. For pure R141b and low concentration nanofluid, the experimental results agreed well with the predictive results based on Rohsenow's correlation. The maximum relative error is less than 13%. At higher concentrations, the correlation is no longer applicable.%对δ-A12O3-R141b纳米流体在0.1 MPa系统压力下进行了池内沸腾传热性能测试.沸腾表面为2000#砂纸打磨的光滑紫铜表面,沸腾热通量为30～130 kW·m-2,纳米流体的体积浓度为0.1％、0.01％、0.001％.实验表明纳米流体强化了沸腾传热特性,且强化倍数随着纳米流体浓度的增加而增大.体积浓度为0.1％时,沸腾传热系数比基液增大了50.2％.分析认为表面颗粒沉积是强化换热的主要因素,而接触角的变化在此可以忽略.与Rohsenow关联式相比较,纯液体和较低浓度的纳米流体的实验数据与关联式吻合较好,相对误差最大不超过13％,高浓度时吻合较差关联式不再适用.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2012(063)001【总页数】7页(P64-70)【关键词】纳米流体;池内核态沸腾;传热系数;表面沉积;接触角【作者】唐潇;刁彦华;赵耀华;张冀【作者单位】北京工业大学建筑工程学院,北京100124;北京工业大学建筑工程学院,北京100124;北京工业大学建筑工程学院,北京100124;北京工业大学建筑工程学院,北京100124【正文语种】中文【中图分类】TK1241995 年美国Argonne国家实验室的Choi［1］首次提出纳米流体的概念。

碳纳米管的热声效应

碳纳米管的热声效应
碳纳米管是一种具有非常特殊性质的纳米材料，具有优良的导电和导热性能，以及较高的
机械强度。

当碳纳米管受到热激励时，会引发一种称为热声效应的现象。

热声效应是指材料在受到瞬态加热后，由于温度梯度引起的声波振动现象。

具体来说，当碳纳
米管受到光脉冲或局部加热的热源作用时，受热的部分会迅速膨胀，产生压力波并向周围传播。

这种压力波通过固体的声学特性传播，并可以被探测器捕获和分析。

热声效应在碳纳米管中的应用主要包括以下几个方面：
1. 碳纳米管声波发生器：利用碳纳米管的热声效应，可以设计和构建碳纳米管声波发生器。

通
过控制热源的参数，如温度和持续时间，可以产生特定频率和幅度的声波信号。

这种特点使得
碳纳米管声波发生器在声学传感器和激光器等领域有广泛的应用。

2. 碳纳米管声学热成像：利用碳纳米管的热声效应，可以将其作为声学热成像技术中的传感器。

通过测量碳纳米管产生的声波信号特性，可以获取样品的热分布情况，并实现热成像图像的重建。

这种热成像技术在材料科学、生物医学和纳米器件等领域具有潜在应用价值。

3. 碳纳米管声波传感器：利用碳纳米管的热声效应，可以构建高灵敏度的声波传感器。

当外界
声波作用于碳纳米管时，会引起热点的移动，从而改变热声效应的特性。

通过测量热声效应的
变化，可以实现对声波信号的高精度检测和测量。

总的来说，碳纳米管的热声效应具有广泛的应用潜力，尤其在声学传感器、声学热成像和声波
传感器等领域。

多壁碳纳米管悬浮液沸腾换热性能研究的开题报告

多壁碳纳米管悬浮液沸腾换热性能研究的开题报告一、选题背景碳纳米管是一种新型的纳米材料，其具有超高的强度、导热性和电子输运性能，因此广泛应用于生物、电子、材料等领域。

随着工业发展和能源需求的增加，热管、换热器等传热设备的性能越来越重要。

碳纳米管的导热性能被认为是提高传热设备性能的一个重要因素。

多壁碳纳米管的导热性能比单壁碳纳米管更好，且容易制备，在工业应用中具有较好的发展前景。

因此，研究多壁碳纳米管悬浮液在换热器中的应用具有重要意义。

二、研究目的本研究旨在探究多壁碳纳米管悬浮液在沸腾换热过程中的性能。

通过对多壁碳纳米管的添加浓度、不同操作压力等因素的影响进行实验研究，分析多壁碳纳米管悬浮液在沸腾换热器中的传热性能、换热效率等参数，并对其应用前景进行探讨。

三、研究内容及方法1. 多壁碳纳米管悬浮液的制备：通过化学还原法和剪切法制备多壁碳纳米管悬浮液。

2. 沸腾换热实验：将多壁碳纳米管悬浮液注入沸腾换热器内，对实验过程中的压力、温度、能量转换等参数进行监测，并对其进行统计与分析。

3. 测试多壁碳纳米管悬浮液的沸腾性能：通过实验测试多壁碳纳米管悬浮液的开沸点、沸腾热通量、池沸核密度等参数。

4. 数据分析与讨论：通过实验结果中的数据分析，来评价多壁碳纳米管悬浮液在沸腾换热器中的传热性能、换热效率等参数，并对其应用前景进行探讨。

四、预期结果随着多壁碳纳米管悬浮液浓度的增加，其在沸腾换热器中的传热性能和换热效率应该会随之提高。

本研究预计可以通过实验结果对多壁碳纳米管悬浮液在换热器中的应用前景进行探讨，为提高传热设备的性能提供理论和实验支持。

五、研究意义本研究拟通过实验研究多壁碳纳米管悬浮液在沸腾换热器中的性能，以期为多壁碳纳米管在传热、材料、能源等领域的应用提供参考和指导。

此外，多壁碳纳米管悬浮液在沸腾换热器中的应用具有广泛的应用和发展前景，对实现产业结构的调整和升级具有重要意义。

水基碳纳米管悬浮液的淬火沸腾特性

第!"卷第#期化工学报$%&'!" (%'# )*+,年#月 -./0- 1%2345&657)*+,研究论文水基碳纳米管悬浮液的淬火沸腾特性李旦洋+ 朱元正+ 张良+ 范利武+ 徐旭) 俞自涛+ 洪荣华+ 胡亚才++浙江大学热工与动力系统研究所浙江杭州,+**)8 )中国计量学院计量测试工程学院浙江杭州,+**+9摘要为了研究表面粗糙度及浓度对纳米悬浮液大容器沸腾特性的耦合影响对粗糙度为:5*'#和:5+)'#的镀镍铜球在体积分数为*'+;和*'#;的水基碳纳米管悬浮液中的淬火过程进行了实验研究得到了不同条件下的淬火曲线并通过集总参数模型得到了淬火过程的沸腾曲线结果表明悬浮液浓度与表面粗糙度的增加都能加快淬火速率并提高临界热通量表面粗糙度的增加缩短了核态沸腾阶段的时间而悬浮液浓度的增加则主要体现了对膜态沸腾阶段的加速作用在二者的共同影响下采用表面较为粗糙的淬火物体在浓度较高的纳米悬浮液中进行淬火可以显著地缩短淬火冷却时间对工程应用具有指导意义关键词碳纳米管悬浮液大容器沸腾淬火临界热通量表面粗糙度!"# +*',<!< ='>??4'*",9@++#8')*+,'*#'**<中图分类号 A B+)" 文献标志码 C文章编号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Z加反应堆中核燃料的安全性具有重要的意义向水中加入少量高导热的纳米颗粒所形成的水基纳米悬浮液!或称为纳米流体$相较于水具有更高的导热性能和对流换热能力"成为一种新型的强化传热工质*++&近年来"对纳米悬浮液强化传热特性的研究从单相对流传热逐渐延伸到沸腾相变传热领域&利用稳态法对纳米悬浮液大容器沸腾的研究结果表明"其临界热通量相较于水有了显著的提高*)@<+"为核利用中水工质冷却性能的强化提供了新的途径&[2%4N>%34%等*+*+对纳米悬浮液在核工业中的应用前景做了评估"认为采用该新型冷却工质能够提高核电站的经济效益)降低核电成本&利用瞬态淬火法对纳米悬浮液的大容器沸腾特性进行研究更接近于核工业领域的实际情形"因而具有更大的应用价值&Y53R等*+++研究了体积分数为#; )*;的水基氧化铝纳米悬浮液的淬火特性"发现经过表面清洗或未淬火的铜球在8* 9*\过冷度下淬火可以得到完整的淬火曲线"而淬火后未清洗表面的铜球在相同实验条件下则没有出现膜态沸腾阶段&]2F等*+)+研究了体积浓度为+;的水基碳纳米管悬浮液的淬火特性"发现其淬火速率和临界热通量均较水有所提高&B>I等*+,+对水基氧化铝)氧化硅和金刚石纳米悬浮液的淬火特性进行了实验研究"发现纳米悬浮液可以显著加快淬火速率并提高临界热通量&以上相关研究均认为纳米颗粒在沸腾表面发生沉积"从而改变了表面的粗糙度及浸润性是导致淬火特性发生变化的决定性因素&然而"纳米悬浮液淬火冷却的过程和机理十分复杂"上述工作中对淬火物体的表面处理均未进行详细说明&纳米颗粒在淬火表面所形成的沉积结构可能由表面粗糙度与纳米颗粒的形态)尺寸和浓度共同决定&即便其他条件相同"不同的沸腾表面粗糙度也可能导致不一致的实验结果&因此"本文将利用具有不同表面粗糙度的淬火物体对不同浓度纳米悬浮液的淬火沸腾过程进行研究"以了解这两种因素对淬火特性的耦合作用机理&+ 实验概述9K9 水基碳纳米管悬浮液本实验中所采用的淬火工质为去离子水和水基碳纳米管悬浮液!体积分数分别为*'+;和*'#;$&碳纳米管悬浮液由中国科学院成都有机化学有限公司提供的质量分数为)'*;的多壁碳纳米管分散液稀释而成"其中所含多壁碳纳米管的外径约为#*4I"长度为+* )* I&对所购分散液以"*R^U频率超声振荡"J加入去离子水按比例稀释至所需的浓度"之后再进行超声振荡"J&所制备的碳纳米管悬浮液样品通过肉眼观测在静置超过+周之后并未产生明显沉降"说明样品具有理想的稳定性&9K D 淬火铜球与测温装置实验中所用的淬火物体为铜球!直径为#* I I$"由直径为##I I的紫铜棒经精密车床加工而成&沿铜球的某条半径上钻有直径为"I I的半通孔用以安装热电偶&铜球表面经,** 与)*** 的砂纸仔细打磨后用盐酸与丙酮清洗"并经过镀镍处理&其表面粗糙度由测量范围为)# I)分辨率为*'**) I的01@)+*型表面粗糙度测量仪进行测量"得到两种粗糙度分别为:5+)'#与:5*'#&实验中采用一根外径为)I I)长度为)*I I 的B型不锈钢铠装热电偶!日本-^.(_公司$对铜球的中心点温度进行测量&热电偶与铜球半通孔之间的缝隙填充氧化铝粉用以加固连接和绝缘&该热电偶为级精度"使用前经过标定得到在+** "**\之间的误差为`)'*\"而在"** !**\之间的误差为`,'*\&9K L 淬火实验台及实验过程实验中所用的淬火实验台的结构和淬火铜球中的热电偶布置如图+所示&实验台由井式加热炉)淬火池)悬挂及数据采集系统等几部分组成&图+ 淬火实验装置及热电偶布置示意图W>N'+ 0K J F I5G>K E>5N35I%M P2F4K J>4N F H O F3>I F4G5& ?F G2O54E53354N F I F4G%M G J F3I%K%2O&F,ABCD,第#期李旦洋等%水基碳纳米管悬浮液的淬火沸腾特性该井式加热炉的最大功率为"#**a)最高工作温度为!**\&通过Y.V反馈控制可将炉内温度稳定在设定值!精度为`)'*\$&采用不锈钢制成的桶形淬火池位于井式加热炉的下方"其直径和高度均为,**I I&在淬火池的外表面包覆热导率小于*'*"a,I D+,B D+的玻璃棉进行保温&在淬火池盖的中心留有一个直径为!*I I的圆孔"以便铜球由此处放入池内&在盖子的底面焊接有电阻型的加热圈"用以调节淬火工质的过冷度&该加热圈的最大加热功率为""**a&淬火铜球悬挂在井式加热炉内"经由导向滑轮可以确保铜球平稳快速地完成在井式炉和淬火池之间的上下移动过程&淬火实验的过程是首先将铜球悬挂在井式炉中部加热到,9*\"然后通过滑轮将加热后的铜球由炉中迅速浸入淬火池中进行淬火"整个移动过程历时约为)?&此时淬火池中的工质被维持在理想的初始温度!即过冷度$&铜球在淬火池中的浸入深度为+,K I"距池底+)K I&淬火过程结束后"将铜球通过滑轮拉起恢复至初始位置"并由井式炉重新加热至,9*\后即可完成连续淬火&实验中铜球中心温度数据的采集频率为)*^U&) 数据处理本实验中所记录的铜球中心温度*在淬火过程中随时间$的变化即为工质的淬火曲线&由于铜球具有较高的热导率!约"**a,I D+,B D+$"可以采用集总参数模型进行分析"即假设铜球内部的温度分布一致"均等于球心温度&由此可得淬火铜球表面的热通量为E F GH!$JE*E$H>1I!*$K)*$!+$其中"铜球的质量>由线性误差`)N的电子天平称量得到#铜球的表面积J则根据铜球的直径K 计算得到"后者由误差为*'**,I I的数显游标卡尺测量得到#铜的比热容1I根据文献*+"+中给出的随温度*变化的函数求得1I!*$G,+<'#<")+L*',*!8#*H*'***,"*)L*'******+8)!8*,!)$通过式!+$即可得到铜球表面热通量E b随温差 *!即过热度"定义为铜球温度减去工质的饱和温度$的变化规律"即淬火过程的沸腾曲线&根据误差传递公式"热通量E b的相对偏差为0E F E F G0>!$>)L0 *!$*)L)0K!$K槡)!,$其中"0表示误差值"下角标E b)>) *和K分别表示热通量)质量)温度和直径的测量误差&将上述相关参数的误差代入式!,$可得到本实验中热通量的最大相对计算偏差约为,;&, 结果与讨论L K9 重复性验证在实验正式开始前"对铜球!:5*'#$在去离子水中的淬火过程进行了连续测试&测试中铜球的初始温度均设定为,9*\"工质的初始温度则为饱和温度!+**\$"所得各次淬火曲线的比较如图)所示&从图中可以看出淬火曲线的重复性较好"验证了本实验台的可靠性&图) 饱和温度下去离子水的连续淬火曲线比较W>N') -%I O53>?%4%M3F O F G>G>T F P2F4K J>4N K23T F?>4E F>%4>UF EQ5G F35G?5G235G F E K%4E>G>%4L K D 淬火曲线图,中给出了不同实验条件下!铜球表面粗糙度)碳纳米管悬浮液浓度以及过冷度$所得到的连续淬火曲线的比较&通过淬火曲线的曲率变化可以对淬火过程中的沸腾特性进行区分*+,+&随着淬火过程的进行"沸腾依次经历膜态)过渡和核态,个典型阶段"它们之间的分界点!即淬火曲线上的拐点$分别对应于最小热通量点和临界热通量点&在图,!5$上对这,个典型沸腾阶段的大致区分做了标识&如图,所示"在水中分散入碳纳米管可以明显缩短淬火时间"且随着连续淬火次数的增加曲线逐渐向左侧漂移&在连续淬火过程中"膜态沸腾的时间逐步缩短"但核态沸腾段曲线形状变化不明显"这与B>I等*+,+在水基氧化铝)氧化硅和金刚石纳米悬浮液的淬火实验研究中所观察到的现象是一致,MBCD,化工学报第!"卷图, 不同实验条件下连续淬火曲线的比较W>N', -%I O53>?%4%M3F O F G>G>T F P2F4K J>4N K23T F?5G T53>%2?K%4E>G>%4?的&这一现象表明碳纳米管在淬火表面的沉积是一个逐次累加的过程"在连续淬火过程中颗粒的沉积对膜态沸腾影响较大"而对核态沸腾的影响则不明显&然而"碳纳米管的沉积过程受悬浮液浓度和铜球表面粗糙度变化的耦合作用"以下对此进行详细的比较分析&比较不同表面粗糙度铜球在*'+;浓度悬浮液中的淬火曲线*图,!5$)!L$+可以看出"随着粗糙度的增大"核态沸腾段时间有所缩短&在表面粗糙度较大!:5+)'#$时"连续淬火过程中曲线的逐次漂移非常明显"淬火时间从+"*?缩减到+** ?#而在:5*'#时"铜球在经历过一次淬火以后曲线就几乎保持不变"其淬火时间也仅从+#*?缩减到+,*?左右&这一现象说明表面粗糙度对连续淬火过程中碳纳米管在淬火表面的逐步沉积状态有较大的影响&在表面粗糙度较小时"碳纳米管不易在淬火表面发生累积"而在表面粗糙度较大时"逐步沉积的倾向则较为明显&可见采用表面粗糙度较大的淬火物体可以更有效地强化淬火冷却过程&悬浮液浓度的改变对淬火特性的影响与不同粗糙度所导致的变化有所不同&如图,!K$所示"与*'+;的悬浮液相比"更高浓度!*'#;$的悬浮液导致淬火时间有较大程度的下降"由+#*?缩短为约9*?"减少了近一半&说明采用高浓度的悬浮液可以促进碳纳米管在淬火表面的沉积"从而进一步加快淬火冷却的速率&此外"整个淬火过程中膜态沸腾段的时间显著减少"而核态沸腾时间则几乎保持不变&相比于粗糙度增大缩短了核态沸腾时间"悬浮液浓度的提高更倾向于改变膜态沸腾特性"而对核态沸腾的影响则不明显&实验中还将在*'#;悬浮液中连续饱和淬火!次的未清洗:5*'#铜球在过冷度为,*\!工质温度为8*\$的*'#;悬浮液中进行后续淬火&如图,!E$所示"淬火曲线不仅没有经历典型的膜态沸,NBCD,第#期李旦洋等%水基碳纳米管悬浮液的淬火沸腾特性腾阶段"更越过了过渡沸腾而直接进入了核态沸腾阶段"这与文献*+)@+,+中的实验结果一致&B >I 等*+,+通过可视化技术观察到在该条件下"淬火物体在进入悬浮液开始淬火之后"汽膜最先从物体底部破裂并迅速传递至整个表面&这一发现证明了纳米颗粒在淬火表面上的沉积严重影响了汽膜的稳定性"从而难以形成环绕整个淬火物体的稳定汽膜而使淬火过程直接进入核态沸腾阶段&在本实验中"由于过冷条件下铜球释放出的热量一部分被周围的过冷悬浮液快速吸收"减少了气泡的生成速率"加上碳纳米管沉积层对汽膜稳定性的破坏"共同促使了这一现象的产生&这一现象极大地提升了淬火冷却的速率"具有显著的实际应用价值&L K L 沸腾曲线各实验条件下连续饱和淬火过程沸腾曲线的比较如图"所示&从图中可以看出"铜球表面粗糙度的增大与悬浮液浓度的提高都能增强临界热通量&随着连续淬火次数增加"临界热通量也呈现逐步上升的趋势&在粗糙度较大!:5+)'#$时"临界热通量所对应的过热度明显减小!约8*\$"核态沸腾阶段的传热系数则有显著提高&对于粗糙度为:5*'#的铜球"悬浮液浓度增加提高了临界热通量及其对应的过热度&图" 不同实验条件下连续淬火过程沸腾曲线的比较W >N '" -%I O 53>?%4%M L %>&>4N K 23T F ?%M 3F O F G >G >T F P 2F 4K J >4NO3%K F ??F ?5G T 53>%2?K %4E >G >%4?此外"对于较低浓度!*'+;$的悬浮液"不同表面粗糙度铜球淬火过程中膜态沸腾阶段的传热特性保持一致"而悬浮液浓度的改变则对膜态沸腾有较大的影响"这一点与图,中所观察到的现象是吻合的&以下依据沸腾曲线的各典型阶段对悬浮液浓度和表面粗糙度对连续淬火过程的耦合影响进行分析&,','+ 临界热通量图#中列出了各实验条件下连续淬火过程临界热通量的数值&注意到由于集总参数法所带来的偏差"本文中所得到的临界热通量值要小于文献中通过稳态法所得的结果&:5+)'#铜球初次淬火的临界热通量为#,)'+R a ,I D )"比去离子水所对应的值增加了+"'!<;#在连续淬火!次后"临界热通量在初次淬火的基础上又增加了++'9#;"达到!+*')R a ,I D )&相比之下"较光滑铜球所得到的临界热通量值也较小&:5*'#铜球初次淬火的临界热通量为,8)'#R a ,I D )"相比于去离子水仅增强了!'!#;"在连续淬火后也仅再提高了,'+8;&显然"采用较粗糙度的淬火物体有利于提高临界热通量"对强化淬火过程是有利的&图# 不同实验条件下连续淬火过程临界热通量的比较W >N '# -%I O 53>?%4%M K 3>G >K 5&J F 5G M &2H F ?%M 3F OF G >G >T F P 2F 4K J >4NO3%K F ??F ?5G T 53>%2?K %4E >G >%4?此外"悬浮液浓度的增加同样也能提高临界热通量&初次淬火条件下"*'#;悬浮液的临界热通量为")#'"R a ,I D )"相比于去离子水增强了)+'8<;"远高于*'+;悬浮液!仅增强!'!#;$&但与表面粗糙度对临界热通量影响不同的是"悬浮液浓度的提高还能增强临界热通量所对应的过热度&对于初次淬火"该临界过热度由低浓度下的<*'!\升高到了高浓度下的<<'<\&实验结果证明表面粗糙度的增大与悬浮液浓度的提高都能增强淬火过程的临界热通量&碳纳米管在沸腾表面的沉积提高了淬火表面的浸润性*+#+"其不规则的结构也能够增加淬火表面的汽化核心数"二者的共同作用决定了临界热通量的强化效果&,',') 核态沸腾图!所示为各实验条件下核态,O A C D ,化工学报第!"卷沸腾段沸腾曲线的比较&实验结果表明"在淬火表面较为光滑!:5*'#$时"悬浮液浓度和连续淬火对核态沸腾的传热特性几乎没有影响"各工况下所得沸腾曲线与去离子水的几乎一致&由于核态沸腾的传热系数与沸腾表面汽化核心数有很大关系*+!+"因此该结果说明碳纳米管在较光滑表面所形成的沉积层对表面汽化核心数的影响很小&与之相反"当淬火表面较为粗糙!:5+)'#$时"碳纳米管沉积层的影响开始体现"对*'+;悬浮液的核态沸腾传热有所强化&图! 不同实验条件下核态沸腾段的沸腾曲线比较W >N '! -%I O 53>?%4%M 42K &F 5G FL %>&>4N K23T F ?5G T 53>%2?K %4E >G >%4?,',', 膜态沸腾膜态沸腾是淬火过程中首先经历的重要阶段"对不同实验条件下膜态沸腾曲线的比较如图8所示&铜球表面粗糙度的改变对膜态沸腾传热的影响并不显著"两种粗糙度下所得到去离子水的沸腾曲线几乎重合"最小热通量均发生在过热度+"8\左右&然而"表面粗糙度影响着碳纳米管在铜球表面的沉积与逐次淬火的效果&较粗糙的:5+)'#铜球在*'+;悬浮液中连续淬火!次后"最小热通量及其对应过热度的提升也较为明显"分别提高了*'*<R a ,I D )和+9\&二者在采用较光滑的:5*'#铜球时仅分别提升了*'*,R a ,I D )和+,\&与去离子水相比"采用碳纳米管悬浮液作为冷却工质也可以提高最小热通量及其所对应的过热度&对*'+;的悬浮液"第一次淬火的最小热通量提高到过热度+8)\"整个膜态沸腾阶段的热通量比去离子水有所提高且随着连续淬火逐步提升&*'#;悬浮液所对应的淬火过程在经历完典型的过渡沸腾阶段之后"在过热度),*\左右出现了另一段斜率不同且小于零的沸腾曲线"如图8中所示&这一现象与B >I 等*+,+实验中*'+;氧化铝纳米悬浮液下得到的膜态沸腾曲线是一致的&在过热度为)#*\时"其初次淬火的沸腾曲线斜率开始上升"可以认为是膜态沸腾的开始阶段"表明图8中*'#;悬浮液的沸腾曲线处于过渡阶段&由此可见较高浓度的碳纳米管悬浮液可以显著提高淬火过程的最小热通量所对应的过热度"改变过渡和膜态沸腾阶段的传热特性&图8 不同实验条件下膜态沸腾段的沸腾曲线比较W >N '8 -%I O 53>?%4%M M >&IL %>&>4N K23T F ?5G T 53>%2?K %4E >G >%4?" 结论本文通过淬火法研究了水基碳纳米管悬浮液在不同条件下的大容器沸腾传热特性"重点分析了悬浮液浓度和淬火铜球表面粗糙度对淬火过程的耦合影响规律&实验结果表明"采用碳纳米管悬浮液作为工质可以显著缩短淬火冷却的时间"在浓度为*'#;时降幅接近#*;&在过冷淬火的条件下"淬火过程甚至可能越过膜态沸腾而直接进入核态沸腾阶段"使得淬火时间进一步缩短&表面粗糙度的增大能够显著提高淬火沸腾的临界热通量&相比之下"虽然提升幅度较小"悬浮液浓度的提高对临界热通量也有强化的效果&此外"表面粗糙度的增大减小了临界热通量对应的过热度而浓度的提高所产生的影响则相反&表面粗糙度的增加明显缩短了核态沸腾阶段的时间"而悬浮液浓度的增加则主要体现了对膜态沸腾阶段的加速作用&在二者的共同影响下"采用表面较为粗糙的淬火物体在浓度较高的纳米悬浮液中进行淬火可以极大地缩短淬火冷却时间"对工程应用具有指导意义&,D A C D , 第#期李旦洋等%水基碳纳米管悬浮液的淬火沸腾特性E&/&6&'(&2*++ c2a"W354K FV6":%2G L%3G1X"-J%>0d0':F T>F Q54E K%I O53>?%4%M454%M&2>E G J F3I5&K%4E2K G>T>G754E J F5GG354?M F3F4J54K F I 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碳纳米管增强聚合物纳米复合材料研究进展

碳纳米管增强聚合物纳米复合材料研究进展辛菲;许国志【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2011(25)8【摘要】In this article, the recent progress in mechanical properties of carbon nanotubes（CN reinforced polymer composites was reviewed, with particular attention to polyurethane polyimide based composites. Various functionalization methods in the modification of CNT w discussed, and the effectiveness of different processing techniques were compared. Finally future outlook for the development of CNT reinforced polymer composites was given.%综述了近几年国内外在碳纳米管增强聚合物纳米复合材料力学性能方面的研究进展，主要介绍了以聚氨酯和聚酰亚胺为基体的复合材料。

讨论了碳纳米管的各种改性方法及其作用原理，并对各种改性和制备方法的有效性进行了比较。

最后，对碳纳米管增强聚合物纳米复合材料的发展前景进行了展望。

【总页数】9页(P1-9)【作者】辛菲;许国志【作者单位】北京工商大学材料与机械工程学院,北京100048;北京工商大学材料与机械工程学院,北京100048【正文语种】中文【中图分类】TQ322.3【相关文献】1.碳纳米管增强铝基复合材料的界面特性及增强机理研究进展 [J], 李景瑞;蒋小松;刘晚霞;李欣;朱德贵2.石墨烯/碳纳米管协同改性聚合物纳米复合材料的研究进展 [J], 王刚;蔺海兰;何飞雄;周强;杨峰;卞军3.碳纳米管/聚合物纳米复合材料研究进展 [J], 许孔力; 许学伟; 李丽英; 夏雨; 谢永旺4.碳纳米管增强铝基复合材料分散方法研究进展 [J], 曹遴;陈彪;郭柏松;李金山5.纤维素纳米纤丝增强聚合物纳米复合材料的研究进展 [J], 卿彦;Zhiyong Cai;Ronald Sabo;吴义强;李贤军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

碳纳米管热导

碳纳米管热导概述碳纳米管是一种由碳原子构成的管状结构，具有很强的力学稳定性和导电性能。

由于其独特的物理和化学特性，碳纳米管被广泛应用于热导材料领域。

本文将深入探讨碳纳米管在热导方面的应用，包括其基本性质、热导机制、影响因素以及当前的研究进展。

碳纳米管的基本性质1.结构：碳纳米管可以分为单壁碳纳米管（SWCNTs）和多壁碳纳米管（MWCNTs）。

单壁碳纳米管由一个单一的碳原子层构成，而多壁碳纳米管则由多个同心圆形的碳原子层组成。

2.直径：碳纳米管的直径通常在几纳米至数十纳米之间，具有纳米尺度的精细结构。

3.导电性：碳纳米管表现出优异的导电性，其电导率可达到铜的数千倍，使其成为理想的导电材料。

碳纳米管热导机制1.声子热导：碳纳米管的声学和热学性质与其结构有关。

在碳纳米管中，声子是传递热能的主要载体。

由于碳纳米管具有高的声子群速度和低的声子散射率，其具有优异的热导性能。

2.界面热导：碳纳米管在实际应用中常与其他材料界面接触，界面热导对整体热导性能起着重要作用。

碳纳米管与其他材料之间的界面接触会导致热阻增加，降低整体的热导率。

影响碳纳米管热导性能的因素1.碳纳米管的直径和长度：碳纳米管的尺寸对其热导性能有着直接的影响。

较小直径的碳纳米管具有更高的热导率，而较长的碳纳米管通常具有较低的热导率。

2.碳纳米管的缺陷和杂质：碳纳米管中存在的缺陷和杂质会散射声子，降低其热导性能。

通过控制碳纳米管的制备条件可以减少缺陷和杂质的存在，提高热导率。

3.界面热导：碳纳米管与其他材料之间的接触形成界面，界面热导对整体热导性能起着重要作用。

界面的结合方式和材料的相互作用对热导率有显著影响。

碳纳米管热导的应用1.热界面材料：碳纳米管可以与其他材料结合，形成热界面材料，用于提高热导率和传热效率。

这些复合材料在微电子领域有着广泛的应用，可以改善芯片散热性能。

2.热导薄膜：利用碳纳米管的优异热导性能，可以制备高效的热导薄膜，用于热管理领域。

碳纳米管热导

碳纳米管热导碳纳米管是一种由碳元素组成的纳米级管状结构材料，具有很高的热导率。

在过去的几十年中，碳纳米管在热传导方面的研究取得了许多重要的突破，引起了广泛的关注和兴趣。

本文将探讨碳纳米管的热导性质及其在热传导方面的应用。

让我们了解一下碳纳米管的结构和性质。

碳纳米管是由一个或多个碳原子层通过共价键连接而成的管状结构。

它们的直径可以从几个纳米到几十个纳米不等，长度则可以达到数十微米甚至更长。

碳纳米管具有优异的热导性能，这是由于它们的晶格结构和碳原子之间的强共价键所决定的。

碳纳米管的热导性能主要取决于两个因素：结构和尺寸。

首先，碳纳米管的结构决定了其热导率。

由于碳纳米管的晶格结构具有高度的有序性，碳原子之间的共价键非常紧密，因此热量可以在碳纳米管内迅速传递。

其次，碳纳米管的尺寸也会影响其热导率。

研究表明，直径较小的碳纳米管热导率更高，这是因为较小的直径使得热量更容易通过碳纳米管传递。

碳纳米管的高热导性能使其在许多领域中具有广泛的应用潜力。

首先，碳纳米管可以用作高效的热界面材料。

热界面材料是用于改善热传导效率的材料，常用于电子器件、热管理系统等领域。

由于碳纳米管具有优异的热导性能，将其用作热界面材料可以提高设备的散热效率，从而提高设备的性能和可靠性。

碳纳米管还可以用于制备热导材料。

热导材料是指具有高热导率的材料，常用于制备高效的热导器件。

碳纳米管的高热导性能使其成为制备热导材料的理想选择。

通过将碳纳米管与其他材料结合，可以制备出具有优异热导性能的复合材料，用于制造高性能的热导器件。

碳纳米管还可以用于制备高效的热电材料。

热电材料是指可以将热能转化为电能的材料，常用于制造热电转换器件。

碳纳米管具有优异的热导性能和电导性能，在热电转换领域具有很大的潜力。

通过将碳纳米管与其他具有高热电性能的材料结合，可以制备出具有高效的热电转换性能的复合材料。

碳纳米管具有优异的热导性能，并且在热传导方面具有广泛的应用潜力。

通过研究碳纳米管的热导性质，可以深入了解其热传导机制，并为进一步开发和应用碳纳米管提供指导。

碳纳米管增强陶瓷基复合材料的研究进展

碳纳米管增强陶瓷基复合材料的研究进展
武玉琳;丁彤
【期刊名称】《沧州师范学院学报》
【年(卷),期】2024(40)1
【摘要】总结了碳纳米管增强陶瓷基复合材料的类型、制备方法、性能和应用前景等.在碳纳米管增强陶瓷基复合材料中,增强材料可分为短碳纳米管、长碳纳米管以及单壁碳纳米管、多壁碳纳米管等;陶瓷基体主要有氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、硼化物陶瓷.碳纳米管引入陶瓷基体的方法主要包括物理混合、碳纳米管表面改性处理、湿式化学合成和化学气相沉积法等;复合材料烧结方法主要包括常压烧结、热压烧结、真空烧结、放电等离子体烧结法等.碳纳米管可以显著改善陶瓷的脆性,增强其强度、韧性、耐磨性、导电和导热性能.该材料可应用于结构材料、电子器件、生物医学等领域.在未来研究中,可从制备方法的优化、碳纳米管的分散、复合界面的控制、可持续发展和循环经济、增强材料的多功能性等方面进一步展开探索.
【总页数】6页(P10-14)
【作者】武玉琳;丁彤
【作者单位】沧州师范学院化学与化工学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB332
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