高稳定M3O4(M=Mn,Fe,Co)水基纳米流体的构筑及传热性能的相关性研究

M3O4(M=Mn,Fe,Co)纳米材料在催化、电磁、医药等领域具有广泛应用前景；纳米流体则是近年研究和开发新型高效的传热流体的热点。纳米粒子的种类，颗粒的特征状况、粒子浓度对纳米流体的稳定和性能有重要影响。在热纳米流体研究中虽然涉及到多种类型的纳米粒子，但还鲜有M3O4纳米流体传热性能方面的报道。本项目将功能性的单分散M3O4纳米粒子制备与纳米流体在传热方面的研究结合，阐述影响M3O4水基纳米流体的各因素和其热传递性能的关系。采用改进的水热法获取特异形貌和尺寸的单分散M3O4纳米粒子；在保持纳米粒子特征和低团聚的条件下，通过超声波分散、粒子表面修饰、分散剂的调节等途径，获得稳定的M3O4纳米粒子的水基纳米流体；系统地探讨纳米流体的传热性能与制备条件及纳米粒子结构之间的关系。本项目的研究，不仅为制备高效稳定的水基热纳米流体提供支撑，也对纳米粒子在传热领域中的广泛应用提供有力的理论和实验基础

纳米流体在流体传热领域具有广阔的应用前景，因而引起广泛的关注。纳米粒子的种类，颗粒的特征状况、粒子浓度对纳米流体的稳定和性能有重要影响。本项目以M3O4型纳米流体构筑为目标开展了系列工作，取得了一些研究成果：建立了制备M3O4型纳米粒子的水-醇混合溶剂热法，成功地获取粒度形貌可控的Co3O4、Co3O4@酚醛树脂、Fe3O4、Mn3O4系列纳米材料；通过表面修饰与超声分散相结合的方式，构筑了稳定性较好的系列Fe3O4和Mn3O4纳米流体；利用自制的强化对流换热测试平台测定了流体在过渡区状况下的强化对流传热效能，发现所获得的Mn3O4纳米流体能提升水的对流传热效率，而Fe3O4纳米流体对水的对流换热起抑制作用。在项目研究的基础上，还进行了一些磁性纳米粒子应用方面的研究：构筑了用于Pb2+离子富集分离的磁性纳米萃取剂、氨基磁珠、及MFe2O4型纳米材料等；研究了Fe3O4纳米材料对苏丹红（Ⅳ）的光催化降解性能。. 通过三年的努力，顺利完成项目申请书中的既定计划和目标。截至目前，研究小组在国际期刊上已经公开发表4篇论文、参加国际会议1次、国内重要学术会议2次、申请国家发明专利5项（1项授权）、培养硕士研究生4名。虽然完成了既定目标，但是关于纳米流体的构筑及在传热领域的研究仍处于起步阶段，更深入的研究将持续进行。