納米(mi)流(liu)體(ti)(ti)作為一(yi)種(zhong)新型高效的(de)(de)換熱(re)(re)(re)(re)介(jie)質，不僅可以強(qiang)化(hua)傳熱(re)(re)(re)(re)，還可以提升能源利用率，因(yin)而納米(mi)流(liu)體(ti)(ti)已經在光熱(re)(re)(re)(re)太(tai)陽能、電子冷卻、航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天(tian)、核能、散熱(re)(re)(re)(re)、冶(ye)金工業等眾多領域(yu)均(jun)得(de)到了不同程度的(de)(de)應(ying)用。表面張(zhang)力(li)與粘度均(jun)為納米(mi)流(liu)體(ti)(ti)的(de)(de)一(yi)種(zhong)物(wu)化(hua)性(xing)質，是其(qi)重要的(de)(de)物(wu)性(xing)參數之一(yi)。表面張(zhang)力(li)的(de)(de)大(da)小影響著(zhu)氣體(ti)(ti)與液體(ti)(ti)分子之間的(de)(de)質交換，粘度的(de)(de)大(da)小直接(jie)影響著(zhu)液體(ti)(ti)的(de)(de)換熱(re)(re)(re)(re)和(he)流(liu)動(dong)過程。納米(mi)流(liu)體(ti)(ti)的(de)(de)穩(wen)定性(xing)是其(qi)應(ying)用的(de)(de)必(bi)要條(tiao)件(jian)，對納米(mi)顆粒(li)進行表面改(gai)性(xing)和(he)在納米(mi)流(liu)體(ti)(ti)中添(tian)加表面活性(xing)劑(ji)是增強(qiang)流(liu)體(ti)(ti)穩(wen)定性(xing)的(de)(de)兩種(zhong)重要手段。

本(ben)文(wen)以親(qin)(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)型和親(qin)(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)親(qin)(qin)油(you)型納(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)TiO2與去離(li)子水(shui)(shui)(shui)(shui)(DIW)通過兩步(bu)法形成的納(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)流(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)為(wei)主要研究(jiu)對象(xiang)，以降低納(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)流(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)的表面(mian)(mian)張(zhang)力和粘度為(wei)目的，探討表面(mian)(mian)性(xing)質不同的納(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)顆粒對納(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)流(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)表面(mian)(mian)張(zhang)力和粘度的不同影響(xiang)，以及表面(mian)(mian)活性(xing)劑對表面(mian)(mian)性(xing)質不同的納(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)顆粒形成的納(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)流(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)粘度的影響(xiang)。研究(jiu)發現:無論親(qin)(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)型TiO2-DIW納(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)流(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)還是親(qin)(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)親(qin)(qin)油(you)型TiO2-DIW納(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)流(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)，其表面(mian)(mian)張(zhang)力均隨(sui)溫度的升高而減(jian)小(xiao)。加入(ru)親(qin)(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)型納(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)TiO2，納(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)流(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)的表面(mian)(mian)張(zhang)力高于去離(li)子水(shui)(shui)(shui)(shui)，且(qie)隨(sui)TiO2質量(liang)分數的增加而增大。而加入(ru)親(qin)(qin)水(shui)(shui)(shui)(shui)親(qin)(qin)油(you)型納(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)TiO2，納(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)流(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)的表面(mian)(mian)張(zhang)力低于去離(li)子水(shui)(shui)(shui)(shui)，且(qie)隨(sui)TiO2質量(liang)分數的增加而減(jian)小(xiao)。

不同表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)性(xing)(xing)質(zhi)的(de)(de)納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)TiO2對納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)流體表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)張力(li)的(de)(de)影響(xiang)正好相(xiang)反(fan)，此(ci)結論可以通過(guo)Gibbs吸附(fu)等溫式計算出(chu)的(de)(de)不同表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)性(xing)(xing)質(zhi)TiO2的(de)(de)吸附(fu)過(guo)剩量解(jie)釋(shi)。親(qin)(qin)(qin)水型納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)顆(ke)粒(li)更容易分(fen)(fen)散(san)在溶液內部，使自由表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)水分(fen)(fen)子被更強的(de)(de)向內拉，從(cong)而(er)增大(da)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)張力(li)。相(xiang)反(fan)地，親(qin)(qin)(qin)水親(qin)(qin)(qin)油(you)型納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)顆(ke)粒(li)更容易聚集在自由表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)上，使流體內和自由表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)區域水分(fen)(fen)子之(zhi)間的(de)(de)吸引力(li)減(jian)小(xiao)，從(cong)而(er)降(jiang)低了表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)張力(li)。親(qin)(qin)(qin)水型與親(qin)(qin)(qin)水親(qin)(qin)(qin)油(you)型TiO2-DIW納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)流體的(de)(de)粘(zhan)度(du)(du)(du)隨溫度(du)(du)(du)的(de)(de)上升(sheng)而(er)減(jian)小(xiao)，隨TiO2質(zhi)量分(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)增加而(er)增大(da)，且二者均高(gao)于去(qu)離(li)子水的(de)(de)粘(zhan)度(du)(du)(du)。當納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)TiO2質(zhi)量分(fen)(fen)數(shu)相(xiang)同時，親(qin)(qin)(qin)水型TiO2-DIW納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)流體的(de)(de)粘(zhan)度(du)(du)(du)大(da)于親(qin)(qin)(qin)水親(qin)(qin)(qin)油(you)型TiO2-DIW納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)流體的(de)(de)粘(zhan)度(du)(du)(du)。納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)顆(ke)粒(li)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)親(qin)(qin)(qin)水/疏水性(xing)(xing)對納(na)(na)米(mi)(mi)(mi)(mi)流體粘(zhan)度(du)(du)(du)的(de)(de)影響(xiang)可以用斯(si)托克斯(si)-愛因斯(si)坦擴散(san)方程解(jie)釋(shi)。

在極性(xing)溶(rong)劑(ji)中，親(qin)水(shui)(shui)型納(na)米(mi)顆粒的(de)(de)等(deng)效半徑比疏水(shui)(shui)型納(na)米(mi)顆粒的(de)(de)等(deng)效半徑大(da)(da)，擴散系數小(xiao)，因(yin)而使(shi)納(na)米(mi)流(liu)體(ti)的(de)(de)粘度(du)(du)升高更大(da)(da)。表面(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)不僅(jin)可以(yi)提高納(na)米(mi)流(liu)體(ti)的(de)(de)穩定性(xing)，同(tong)時也將影響流(liu)體(ti)的(de)(de)粘度(du)(du)。十(shi)二烷(wan)基苯(ben)磺酸鈉(SDBS)對(dui)去(qu)離(li)子(zi)(zi)(zi)水(shui)(shui)和TiO2-去(qu)離(li)子(zi)(zi)(zi)水(shui)(shui)納(na)米(mi)流(liu)體(ti)粘度(du)(du)的(de)(de)影響一致。流(liu)體(ti)粘度(du)(du)均隨表面(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)濃(nong)度(du)(du)的(de)(de)增(zeng)加，而呈現先減小(xiao)后增(zeng)大(da)(da)的(de)(de)趨勢。對(dui)于(yu)去(qu)離(li)子(zi)(zi)(zi)水(shui)(shui)，表面(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)既可以(yi)弱化(hua)水(shui)(shui)分子(zi)(zi)(zi)之間的(de)(de)氫鍵作(zuo)用，又(you)會增(zeng)加流(liu)體(ti)中分子(zi)(zi)(zi)或離(li)子(zi)(zi)(zi)之間的(de)(de)相(xiang)互作(zuo)用;對(dui)于(yu)納(na)米(mi)流(liu)體(ti)，表面(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)不僅(jin)降低了(le)聚(ju)集(ji)效應，減小(xiao)了(le)聚(ju)集(ji)體(ti)的(de)(de)有效直徑，同(tong)時隨著表面(mian)活(huo)性(xing)劑(ji)的(de)(de)增(zeng)加，聚(ju)集(ji)體(ti)的(de)(de)有效體(ti)積分數增(zeng)大(da)(da)。

因(yin)此，隨表(biao)面活性劑濃度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，去離子水與(yu)(yu)納(na)(na)(na)米(mi)流(liu)(liu)(liu)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)(zhan)度(du)均先(xian)減(jian)小(xiao)后增(zeng)大，且(qie)親(qin)(qin)(qin)(qin)(qin)水型(xing)TiO2-水納(na)(na)(na)米(mi)流(liu)(liu)(liu)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)(zhan)度(du)高于親(qin)(qin)(qin)(qin)(qin)水親(qin)(qin)(qin)(qin)(qin)油(you)型(xing)TiO2-水納(na)(na)(na)米(mi)流(liu)(liu)(liu)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)(zhan)度(du)。研究發現，對(dui)于某一合(he)適的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)形(xing)維數(Df)，模(mo)型(xing)擬合(he)數據(ju)與(yu)(yu)實驗(yan)(yan)數據(ju)趨勢一致(zhi)，但親(qin)(qin)(qin)(qin)(qin)水型(xing)與(yu)(yu)親(qin)(qin)(qin)(qin)(qin)水親(qin)(qin)(qin)(qin)(qin)油(you)型(xing)Ti02-DIW納(na)(na)(na)米(mi)流(liu)(liu)(liu)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)最佳分(fen)(fen)形(xing)維數不同，分(fen)(fen)別為2.4和2.7。以修正后的(de)(de)(de)(de)(de)Smoluchowski粘(zhan)(zhan)度(du)模(mo)型(xing)對(dui)實驗(yan)(yan)數據(ju)進(jin)行擬合(he)，得到的(de)(de)(de)(de)(de)納(na)(na)(na)米(mi)流(liu)(liu)(liu)體(ti)(ti)(ti)中納(na)(na)(na)米(mi)顆粒的(de)(de)(de)(de)(de)有效體(ti)(ti)(ti)積分(fen)(fen)數是可靠的(de)(de)(de)(de)(de)。而且(qie)，無論(lun)所加入的(de)(de)(de)(de)(de)納(na)(na)(na)米(mi)TiO2是親(qin)(qin)(qin)(qin)(qin)水型(xing)還是親(qin)(qin)(qin)(qin)(qin)水親(qin)(qin)(qin)(qin)(qin)油(you)型(xing)，在考慮了電粘(zhan)(zhan)滯效應并采(cai)用(yong)分(fen)(fen)形(xing)理論(lun)處(chu)理納(na)(na)(na)米(mi)顆粒的(de)(de)(de)(de)(de)團聚效應后，納(na)(na)(na)米(mi)流(liu)(liu)(liu)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)(zhan)度(du)與(yu)(yu)納(na)(na)(na)米(mi)顆粒有效體(ti)(ti)(ti)積分(fen)(fen)數之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)關系(xi)符合(he)愛因(yin)斯(si)坦(tan)方(fang)程。

因(yin)此(ci)，可以(yi)推測認為納米(mi)顆粒在納米(mi)流體(ti)(ti)中的分形團聚(ju)是造成納米(mi)流體(ti)(ti)粘(zhan)度與(yu)納米(mi)顆粒體(ti)(ti)積分數(shu)之(zhi)間復雜關系的原因(yin)。除此(ci)之(zhi)外，還(huan)發現隨表面(mian)活性劑(SDBS)濃度的增(zeng)加，納米(mi)流體(ti)(ti)的零(ling)電(dian)荷電(dian)位(wei)降低，二者符(fu)合(he)一(yi)定的指數(shu)規律。當納米(mi)流體(ti)(ti)處(chu)于零(ling)電(dian)荷電(dian)位(wei)時(shi)，其粘(zhan)度較低。