表面活性剂对Cu-H2O和ZrO2-H2O纳米流体稳定性的探析论文（共3篇）由网友“想变成人的猴子”投稿提供，这里小编给大家推荐一些表面活性剂对Cu-H2O和ZrO2-H2O纳米流体稳定性的探析论文，方便大家学习。
篇1：表面活性剂对Cu-H2O和ZrO2-H2O纳米流体稳定性的探析论文
表面活性剂对Cu-H2O和ZrO2-H2O纳米流体稳定性的探析论文
1 引言
纳米流体是由基液和固体纳米颗粒混合而成的新型换热工质，因具有较高的导热系数，在传热-换热领域中具有潜在的应用价值，引起一些学者对纳米流体的研究兴趣。目前相关研究报道大都集中于对流换热和导热特性方面，而对纳米流体的制备稳定性研究则相对较少。由于纳米颗粒比表面积大、表面能极高，在制备纳米流体过程中，非常容易发生团聚，而团聚一旦形成就很难自行分开，最终团聚体因重力作用产生沉降从而导致纳米流体稳定性急剧降低。研究表明在制备纳米流体时添加表面活性剂能较大程度地避免纳米颗粒团聚行为的发生。表面活性剂分子是一种由极性的亲水性基团和非极性的亲油性基团组成的双亲分子，这种双亲结构会使其在固体界面形成吸附层，从而改变固体界面的润湿特性。Zhu等研究发现与未添加表面活性剂相比，添加十二烷基苯磺酸钠制备的Al2O3-H2O 纳米流体的分散稳定性较好。许强辉等发现在质量分数为0. 1% 的α-Fe2O3-H2O 纳米流体中添加等质量分数的柠檬酸铵( AC)和阿拉伯树胶( GA) 时其分散稳定性最佳。宋其圣等[13]采用分子动力学方法研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠( SDBS) 在无定形SiO2固体表面的吸附发现SDBS 能够在短时间内吸附在SiO2表面，并根据吸附量大小形成不同的聚集结构。
因此，有必要对提高纳米流体的稳定性及作用机理进行深入研究。本文通过分别添加不同类型的表面活性剂制备了Cu-H2O 和ZrO2-H2O 纳米流体，测试了不同质量分数的表面活性剂对纳米流体浊度的影响，并通过分子动力学方法计算了3 种表面活性剂分子与Cu /ZrO2颗粒表面的相互作用能，还模拟了SDBS 与Cu-H2O 纳米流体中Cu 颗粒的吸附行为。
2 实验与建模
本文选取十二烷基苯磺酸钠( SDBS) 、十六烷基三甲基溴化铵( CTAB) 和辛基苯基聚氧乙烯醚( OP) 等表面活性剂作为分散剂制备Cu-H2 O 和ZrO2-H2 O 纳米流体。采用“两步法”制备Cu-H2O 和ZrO2-H2O 纳米流体，具体制备过程如下: 首先用天平分别称取纳米颗粒、分散剂和去离子水，然后将分散剂缓慢加入去离子水中，在加入过程中用玻璃棒搅拌均匀。再将混合物放入磁力加热搅拌器中进行加热搅拌，并调节温度为40 ℃，待温度恒定后再缓慢加入Cu /ZrO2纳米颗粒，搅拌30 min 后置于超声清洗器中连续振动1 h，即完成制备Cu-H2O 和ZrO2-H2O 纳米流体。为探究表面活性剂对纳米流体稳定性影响的作用机理，本文分别建立了表面活性剂分子与Cu、ZrO2相互作用模型。初始状态下Cu、ZrO2模型尺寸分别为2. 16 nm × 2. 16 nm × 0. 93 nm和2. 15 nm × 2. 15 nm ×0. 76 nm，表面活性剂分子与Cu、ZrO2表面间距离为10nm，系统采用周期性边界条件，为了减小模拟系统上下周期性边界条件的影响，将系统高度设置为4. 0 nm，采用Ewald 求和法计算长程作用力。模拟过程中将底部3 层Cu、ZrO2原子坐标固定，先进行5 000步能量最小化，然后采用Nose-Hoover 热浴法控制温度为293 K，在正则系综( NVT 系综) 下进行分子动力学计算20 000 步，时间步长设置为1 fs ( 1 fs = 10 - 15 s) 。最后待表面活性剂分子完全吸附在Cu、ZrO2颗粒表面后，再进行10 000 步补充计算，得到最终结构后利用式( 1) 分别计算表面活性剂分子与Cu、ZrO2颗粒表面的相互作用能。Einteraction = Etotal - ( Esurface + Esurfactant) ( 1)式( 1) 中，Etotal表示体系总能量，Esurface表示Cu 或ZrO2颗粒表面的能量，Esurfactant表示表面活性剂分子的能量，Einteraction表示相互作用能。
3 结果与讨论
通过目测沉降法观察了不同类型表面活性剂制备的Cu-H2O 和ZrO2-H2 O 纳米流体的分散稳定性。发现添加表面活性剂比未添加表面活性剂制备的Cu-H2 O 和ZrO2-H2 O 纳米流体的分散稳定性较好，这与其它学者的研究结果似。且与添加CTAB 和OP 相比，添加SDBS 制备的Cu-H2O 和ZrO2-H2O 纳米流体稳定性更佳。添加SDBS 的ZrO2-H2O 纳米流体，经过5 d 的自然放置后依然保持良好的分散稳定性。出现上述现象的原因是制备纳米流体过程中加入的表面活性剂分子会吸附在纳米颗粒的液固界面上，改变粒子表面的属性，降低了界面自由能，形成的空间位阻效应有效地阻止了纳米粒子发生团聚，但不同表面活性剂的作用效果却不尽相同。至于Cu-H2 O 比ZrO2-H2 O 纳米流体稳定性差的原因是Cu 比ZrO2的密度大，粒子的密度越大，团聚体所受到的沉降力就越大，而纳米流体的悬浮稳定性主要取决于作用于纳米粒子上的表面力，表面力越大，纳米流体的.稳定性就会越差。
为研究表面活性剂使用量对纳米流体稳定性的影响，本文配制了质量分数分别为0. 1% 和0. 5% 的SDBS-H2O 溶液。测试SDBS-H2O 溶液的浊度结果为0，这表明SDBS 对水的浊度不会产生影响。图2 给出了添加不同质量分数SDBS 制备的Cu-H2O 和ZrO2-H2O纳米流体的浊度随时间变化曲线。
对于上述两种纳米流体，不添加表面活性剂制备的纳米流体浊度随时间延长呈明显的下降趋势; 而添加表面活性剂制备的纳米流体浊度随时间延长，其下降的趋势有所减缓。但添加的SDBS 质量分数0. 1%比0. 2% 时制备的纳米流体浊度下降趋势更为平缓，这说明添加过多的表面活性剂反而降低了纳米流体稳定性。这是因为SDBS 添加过量时，会在纳米粒子的固液界面上发生饱和吸附，而SDBS 分子是一种长链状分子结构，大量的分子长链悬浮在基液中不停地无规则运动，相互间易发生交连甚至可能出现絮凝，这在一定程度降低了纳米流体的分散稳定性。然后采用分子动力学模拟方法计算了SDBS、CTAB 和OP 等与Cu、ZrO2表面的相互作用能。
在计算过程中，表面活性剂分子逐渐被吸附在Cu 颗粒表面，经过10 ps( 1 ps = 10 - 12 s) 后，表面活性剂分子已完全被吸附。为减小计算误差，本文待表面活性剂分子已被吸附完全，再进行10 000 步补充计算之后提取数据并计算相互作用能。计算结果如下: SDBS、CTAB 及OP 与Cu 表面的相互作用能分别为-136. 27，- 76. 82 和- 116. 53 kcal /mol; SDBS、CTAB 及OP 与ZrO2表面的相互作用能分别为- 5184. 06，- 2093. 31和- 4069. 69 kcal /mol( 负值绝对值大小表示为二者之间吸引力大小) 。从计算结果可以看出SDBS 与Cu、ZrO2颗粒表面的相互吸附作用最为强烈，而CTAB 和OP 与Cu、ZrO2颗粒表面的相互吸附作用则相对较弱，吸附作用越强，说明两者之间结合后稳定性越好，这也对实验中添加SDBS 制备的Cu-H2 O 和ZrO2-H2O 纳米流体稳定性最佳的现象做出了微观解释。分析认为离子型和非离子型表面活性剂在纳米颗粒固液界面的吸附作用机理不同，非离子表面活性剂主要通过与纳米颗粒表面羟基形成氢键及疏水作用发生吸附，离子型表面活性剂主要是靠解离在水中的阴/阳离子基团的烷基链和纳米颗粒表面疏水部位的疏水作用及静电作用发生吸附。在极性表面，由于静电作用比氢键作用强，所以阴离子型表面活性剂的吸附作用一般强于非离子型表面活性剂的吸附作用，且阴离子表面活性剂比阳离子型表面活性剂在纳米颗粒表面的排列相对更加紧密，其表现的吸附作用也就相对较强。因此SDBS 与Cu、ZrO2颗粒表面的吸附作用比另两种表面活性剂的吸附作用更强。
通过建立添加SDBS 的Cu-H2O 纳米流体模型，本文进一步深入研究SDBS 对Cu-H2O 纳米流体Cu 颗粒表面的吸附行为。模型由1 个直径约为1. 4 nm 的Cu球( 由135 个Cu 原子组成) 、24 个SDBS 分子以及1319 个水分子组成，共包含5340 个原子，模型大小为边长L = 4. 0 nm 的正方体。模拟过程中采用正则系综，共计算400 000 步，时间总长为200 ps，时间步长为0. 5 fs，长程作用力计算采用Ewald 求和法，初始状态下所有分子随机分布于盒子内，模拟过程如图4 所示。模拟过程中采用周期性边界条件，即模拟系统周围存在完全相同的盒子。初始状态下SDBS 分子( 标注为绿色) 杂乱地分布在系统中，而经过200 ps 计算后，大量SDBS 分子吸附于Cu 颗粒表面。
4 结论
本文研究了不同表面活性剂对于Cu-H2O 和ZrO2-H2O 纳米流体的制备及稳定性的影响，利用分子动力学方法对表面活性剂分子与Cu /ZrO2颗粒之间的吸附行为进行模拟研究。结果发现与阳离子型表面活性剂CTAB 和非离子型表面活性剂OP 相比，阴离子型表面活性剂SDBS 对Cu-H2O 和ZrO2-H2O 纳米流体的分散稳定性提升效果更佳，而计算相互作用能的结果也表明SDBS 与Cu、ZrO2颗粒间的相互吸附作用最强。
另外研究还发现Cu-H2 O 和ZrO2-H2 O 纳米流体的稳定性随SDBS 添加量的逐渐增大呈先升高后下降的趋势，表明过量的SDBS 并不利于纳米流体稳定性的提升。
篇2：表面活性剂对水基纳米流体特性影响的研究进展论文
在能量传递研究及应用技术方面，纳米流体作为一种新型换热工质已获得关注。目前，关于纳米流体，主要从其制备、稳定性、热物性及传热传质等方面研究。稳定的纳米流体是进行各种研究及应用的基础。由于悬浮于流体中的纳米粒子有热力学不稳定性、动力学稳定性和聚集不稳定性的特点，因此如何保持粒子在液体中均匀、稳定地分散是非常关键的问题。常用的纳米流体分散技术里表面活性剂对纳米流体特性的影响是研究的热点之一。
表面活性剂的分子结构具有不对称性，即亲水性的极性基团和憎水性的非极性基团。根据其在水中能否电离将其分为离子型和非离子型表面活性剂，根据离子型表面活性剂生成的活性基团，又将其分为阴离子和阳离子表面活性剂。纳米流体中表面活性剂的选择主要考虑基液、表面活性剂的种类和浓度。在水基纳米流体中，常见的表面活性剂有阴离子型的十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、阳离子型的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、非离子型的辛基苯酚聚氧乙烯醚(OPE)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。 表面活性剂对纳米流体特性的影响主要从种类和浓度来考虑。针对已有的研究，总结和分析表面活性剂对纳米流体稳定性和热物性影响的实验研究，并从机理对其进行更深层次的研究。同时针对目前的研究现状，提出了未来相应的研究方向。
1 表面活性剂对流体稳定性的影响
表面活性剂对纳米流体稳定性起着重要作用。已发表的文献中，重点研究其种类和浓度对纳米流体稳定性的影响。由于影响纳米流体稳定性的因素非常多，各因素之间的相互影响不同，实验所得的研究结果存在一些差异。
李金平等提出了水基纳米流体中选择表面活性剂的一些建议，研究了表面活性剂聚乙烯醇(PVA)和 SDBS 对 Cu、Ag 和 TiO2纳米粒子悬浮液分散稳定性的影响，得出 PVA、SDBS 及两者的混合能够使 Cu、Ag 纳米流体稳定悬浮，而不能使TiO2纳米流体保持 1h 以上的稳定悬浮。作者分析认为 TiO2纳米流体中粒子吸收光能后，在表面生成的两种化学性质很活泼的自由基抑制了表面活性剂的吸附，即表面活性剂在粒子表面没有发挥作用。PVA 和 SDBS 的混合产生的效果很好，但不清楚其混合比。
李兴等依次制备了无表面活性剂、添加SDBS、CTAB 和 PVP 三种表面活性剂的水基 TiO2纳米流体，静置 24h，进行常温下的粒径和 Zeta 电位测试来表征纳米流体的稳定性，得出纳米流体的稳定性由强到弱的排序，依次是TiO2-SDBS-H2O，TiO2-PVP-H2O，TiO2-H2O 和 TiO2-CTAB-H2O。与李金平等[10]关于SBDS对TiO2纳米流体稳定性的研究结果存在分歧，分析认为可能是纳米粒子的来源、纳米流体的制备方法、稳定性表征的方法及添加的表面活性剂的浓度等之间的差异导致的结果。
郝素菊等采用离心分散法研究 SDBS、CTAB 及乳化剂聚乙二醇辛基苯基醚(OP)对水基碳纳米管纳米流体的稳定性的影响，结果由强到弱依次是乳化剂 OP、CTAB 和 SDBS。同时研究了其浓度对流体稳定性的影响，表明存在最佳的浓度值使得流体的稳定性最佳，SDBS、CTAB 和乳化剂OP 三种表面活性剂的最佳浓度分别为 3.0g/L，1.6g/L 和 1.56g/L。朱冬生等[13]有关SDBS及其浓度变化对水基 Al2O3纳米流体悬浮稳定性的结果与此相似。通过 Zeta 电位和吸光度的表征，得出浓度对流体稳定性有重要影响，最佳的 SDBS 质量分数为 0.1%。林海斌等[14]研究表明纳米粒子 γ-Al2O3对表面活性剂 PEG600 存在一个饱和吸附值，且在该值附近纳米流体的稳定性最好。
程波等研究了表面活性剂OP-10及其浓度的变化对炭黑-氨水纳米流体悬浮稳定性的影响。结果表明，OP-10 及其浓度变化都影响流体稳定性，纳米颗粒的团聚现象随OP-10浓度的增加而改善，加入 2%、3%和 4% OP-10 的纳米流体在 7 天后出现了纳米颗粒沉积，晃动试管后颗粒会重新分散。
Yang 等制备了含表面活性剂 OP-10 的炭黑-氨水纳米流体和含表面活性剂 SDBS 的 Al2O3-氨水纳米流体，用吸光度进行表征，得出随着表面活性剂浓度的增加，纳米流体稳定性先增加后减小，OP-10 和 SDBS 的最佳质量分数依次是 0.3%、0.1%。且表面活性剂 OP-10 对炭黑纳米粒子的吸附存在一个反应时间。
宋晓岚等研究了混合表面活性剂对水基CeO2纳米流体的分散稳定性的影响，混合表面活性剂为 CTAB+Tween80(1∶1)，SDBS+Tween80(1∶1)。结果表明，含混合表面活性剂的流体均比只含一种表面活性剂的流体的 Zeta 电位值高，即混合表面活性剂对纳米流体的稳定性影响更 好 ， 且 含 SDBS+Tween80 的 溶 液 大 于 含CTAB+Tween80 的溶液的 Zeta 电位绝对值。王赛等[18]的研究也表明混合表面活性剂对纳米流体的稳定性影响更好。
综上所述，表面活性剂的种类和浓度是影响纳米流体稳定性的重要因素，存在最佳浓度值使得所制备的纳米流体分散稳定性最佳。为了得到更加稳定的纳米流体，混合表面活性剂及其混合的比例可以作为一个研究方向。
2 表面活性剂对流体稳定性影响的机理
在实验研究的同时，学者们还深入研究了表面活性剂使得纳米流体分散稳定的作用机理，主要包括静电稳定机理和空间位阻效应，解释如下[25]。
(1)表面活性剂吸附在纳米颗粒表面，增加了粒子之间的距离，减小了Hamaker常数，从而降低纳米粒子之间的范德瓦尔斯引力势能。
(2)表面活性剂吸附在纳米颗粒表面形成双电层，当两粒子的双电层不重叠时，粒子被反离子完全屏蔽，两粒子双电层之间处于静电平衡状态，颗粒之间无任何斥力。当两粒子的双电层发生重叠，粒子不能被反离子完全屏蔽，粒子间的双电层静电平衡状态被破坏，粒子间的双电层斥力增加。
(3)表面活性剂吸附在纳米颗粒表面形成吸附层，吸附层的重叠会产生一种新的斥力势能阻止纳米颗粒发生团聚，这种新的斥力势能称为空间斥力势能，这种稳定作用称为空间稳定作用。
李兴等测量和分析了含表面活性剂的 TiO2纳米流体中纳米粒子表面的吸附层厚度与结构。分析认为， SDBS 和 CTAB 都通过“静电稳定机制”使纳米粒子稳定悬浮于溶液中。SDBS 先在水中电离产生带负电的极性头端，吸附于带正电的 TiO2纳米颗粒表面，疏水尾端指向水基液。然后其疏水尾端相结合，极性头端指向水基液。这种结构增加了颗粒间的静电排斥力，减小了其团聚趋势，使得体系拥有良好的分散稳定性。而CTAB 则以疏水尾端与纳米颗粒表面结合，极性头端指向水基液，在颗粒表面形成不稳定的单层吸附。且体系中 CTAB 的浓度超出了其临界胶束浓度，形成了大量胶束，胶束之间的渗透压作用使得 TiO2纳米颗粒相互吸引，从而大大降低体系的分散稳定性。PVP 通过“空间位阻稳定作用”使 TiO2纳米颗粒分散悬浮于水基液中。PVP分子中疏水性的亚甲基非极性基团将会吸附在 TiO2纳米颗粒表面，而亲水性的内酰胺极性基团会伸展在水中，这种结构使得体系保持较好的分散稳定性。
Yang 等研究了纳米流体中表面活性剂在纳米颗粒表面的吸附形式，即单层吸附和双电层吸附。对于非极性单质纳米颗粒，如 Cu、CNTs、CB，在溶液中不发生电离，其表面吸附形式是单层吸附。图 2(a)为在单层吸附形式下表面活性剂对纳米颗粒的作用。当纳米颗粒添加到无表面活性剂的溶液中时，纳米颗粒的高比表面积和比表面能，布朗运动及范德瓦耳斯力使得粒子碰撞团聚。加入少量的表面活性剂时，其分子的非极性碳氢链吸附于颗粒的表面，此时颗粒通过表面活性剂分子的空间位阻效应而分散在溶液中。然而，由于吸附层的不饱和性，此时溶液是不稳定的。当添加适量的表面活性剂时，表面活性剂分子的亲水端完全垂直地延伸到水相中，在颗粒表面形成稳定的单层吸附。
金属氧化物纳米颗粒，如 Al2O3、Fe2O3、CuO和ZnO，在水中发生电离，与在水中完全电离的离子型表面活性剂相连接，其表面吸附形式为双电层吸附。图 2(b)表示在双电层吸附形式下表面活性剂对纳米颗粒的作用。当添加少量的表面活性剂时，纳米流体的稳定性增强，纳米粒子的表面电荷因吸附表面活性剂而减少。当添加适量的表面活性剂，粒子表面的正负电荷平衡，过量的表面活性剂吸附在疏水端末尾的链表面上，其亲水端进入溶液中，纳米颗粒再一次带电，形成双电层吸附，其强烈的静电阻力使得纳米流体保持稳定分散。
宋晓岚等研究了混合表面活性剂分散纳米CeO2颗粒的协同作用，得出了一个两步吸附理论：①强吸附性离子表面活性剂的极性基团在极性纳米 CeO2颗粒表面的吸附，很大程度上增加 Zeta电位，从而产生静电稳定作用;②非离子表面活性剂吸附在纳米 CeO2颗粒表面，其碳氢链相互作用并延伸到水中产生空间位阻稳定作用。低浓度时，表面活性剂以离子交换或离子对方式在固-液界面上发生单分子吸附，其离子头吸附在固体表面上，疏水的碳氢链则深入到溶液中。添加适量的表面活性剂浓度时，粒子表面的碳氢链与溶液中表面活性剂离子碳氢链间的相互作用产生了疏水吸附，形成双分子层聚集体。随着浓度的增大，混合表面活性剂开始形成胶团，而非离子表面活性剂此时往往是通过形成氢键而吸附。
包楚才等研究了表面活性剂 CTAB、SDBS和 PEG 对 CdSSe-H2O 纳米流体稳定性的影响，且提出了 SDBS 在带负电荷的纳米粒子 CdSSe表面的竞争吸附理论。分析认为，阴离子表面活性剂在CdSSe表面是双电层吸附。当表面活性剂浓度较低时，SDBS 负离子会挤占颗粒表面的 Na+位置而吸附在颗粒表面，使得颗粒总体负电位更强，颗粒间的.斥力增大，纳米流体实现稳定分散。当阴离子表面活性剂浓度较大时，大量的 Na+被挤进吸附层，与分散剂分子发生竞争吸附，降低悬浮液稳定性。
总的来说，无论一种表面活性剂还是混合表面活性剂，其对纳米颗粒的作用机理都离不开静电稳定机制和空间位阻效应，且已发表文献主要从纳米颗粒类型，表面活性剂种类和浓度三方面进行研究。此外，从分子的微观运动角度出发，可以采用分子动力模拟方法等更深一步的研究表面活性剂对纳米流体的稳定性影响的机理。
篇3：表面活性剂对水基纳米流体特性影响的研究进展论文
3.1 表面活性剂对纳米流体的热导率的影响
纳米流体的热导率一直是实验研究的焦点。由于纳米粒子的特殊性，纳米流体的热导率受到粒子种类、形状、粒径、浓度、基液和稳定方式等因素的影响。已有的纳米流体热导率数学模型，均基于粒径、粒子形状、布朗运动和界面层等因素而建立。目前，关于表面活性剂对纳米流体热导率的影响的文献比较少。下面是常用纳米流体热导率数学模型的总结和含表面活性剂的纳米流体的热导率的实验研究，为后续的研究者提供参考。
Yang 等研究了不同种类的表面活性剂对纳米颗粒界面层厚度的影响，提出了包含表面活性剂影响的热导率模型，其中当颗粒表面为单分子层吸附时，界面层厚度为分子链长度;当颗粒表面为双电层吸附时，界面层厚度为分子链长度的两倍。虽然在低浓度纳米流体中，计算值与实验值比较一致，但多个变量的存在，使得表面活性剂对纳米流体热导率的影响还需深入研究。
Li Xinfang 等研究的表面活性剂 SDBS 的浓度对溶液热导率的影响，表明 SDBS 对纯水和水基铜纳米流体热导率的影响基本一致。随着SDBS 浓度的增加，溶液的热导率先增加后减小，分界点浓度为 0.03%。Zhou 等的研究结果与 Li Xinfang 一致，溶液热导率最高点对应的 SDBS 的浓度为 0.03%。
Wusiman 等研究了表面活性剂SDBS和SDS对水基多壁碳纳米管流体的热导率的影响。研究表明，在只添加表面活性剂的溶液中，溶液的热导率降低。与纯水相比，在碳纳米管和表面活性剂共存的溶液中，仅添加0.25%SDBS的0.5%CNTs纳米流明 SDS 对纳米流体热导率影响不大，且在低浓度时，溶液热导率最低。分析认为实验结果相反的原因可能是纳米流体的制备方法，稳定性及纳米粒子属性等存在差异。
影响纳米流体热导率的因素非常多，因此研究某种因素对纳米流体热导率的影响对建立模型及实际应用有重大意义。以上文献分别从表面活性剂种类和浓度方面对溶液热导率的影响进行了实验研究，但由于众多因素的存在，实验结果存在分歧。因此，需要更多的表面活性剂对纳米流体热导率影响的实验，为建立更加合适的数学模型做基础。
3.2 表面活性剂对纳米流体的黏度的影响
黏度是流体运输中的另一重要参数，研究纳米流体黏度的变化规律对其在实际的能量运输中的应用非常重要。已发表文献从纳米粒子体积分数、大小、形状及基液属性和温度等方面对流体黏度的影响进行了实验研究，建立的模型。而表面活性剂对纳米流体黏度的影响研究的较少。
Zhou 等研究了表面活性剂及浓度对溶液黏度的影响。PVP 溶液的黏度随着其浓度的增加而增加;SDS 和 SDBS 对溶液黏度的影响趋势一致，质量分数低于 0.05%时，黏度随其浓度的增加而增加，质量分数高于 0.05%时，黏度先减小再增加;溶液黏度随 CTAB 浓度的增加先降低再升高。分析认为分子链的长短及多少是影响流体黏度的因素。高浓度的表面活性剂会形成胶团影响溶液的黏度。
Yang 等研究了表面活性剂 SDBS 和 OP-10的浓度对氨水溶液动力黏度的影响。结果表明，存在最佳的浓度值，使得溶液动力黏度最低。当大于该值时，溶液的动力黏度随表面活性剂浓度的增加而增加。并建立了单层吸附和双电层吸附形式下的动力黏度模型。结果表明，表面活性剂的浓度及类别是影响纳米流体黏度的重要因素。
Li 等研究了表面活性剂 SDBS 对Cu-H2O 纳米流体黏度的影响，表明 SDBS 的浓度影响纳米流体的表观黏度，随着其浓度的增加，纳米流体的黏度轻微的增加。Ghadimi 等关于 SDS对 TiO2纳米流体的黏度的影响有相似的趋势。
以上研究表明，表面活性剂会增加溶液的黏度。随着浓度的增加，不同种类的表面活性剂对纳米流体的黏度影响不一致。关于添加表面活性剂的流体的黏度模型，还需要更多的实验研究。
4 结 语
纳米流体作为一种新型的换热工质，已经成为关注的焦点。本文主要总结和分析了表面活性剂对纳米流体稳定性影响的相关实验研究，及其对纳米颗粒的作用机制。然后总结了纳米流体中热导率和黏度计算的相关模型，及表面活性剂对流体热物性影响的实验。研究结果表明，表面活性剂的种类和浓度对纳米流体的稳定性存在着重要影响。存在最佳的表面活性剂浓度使得纳米流体的稳定性最佳。众多不确定因素，如制备方法，流体稳定性，颗粒属性等，使得有关表面活性剂对纳米流体的稳定性和热物性的实验结果存在分歧，热导率和黏度的理论模型难以确定。因此，对于表面活性剂对水基纳米流体特性的影响，提出以下的建议。
(1)混合表面活性剂对纳米流体的稳定性影响较好，但关于混合的表面活性剂对纳米流体的热导率和黏度的影响没有相关实验研究。因此，可以从混合的表面活性剂的组合及其比例两方面进一步研究含表面活性剂的纳米流体的稳定性和热物性。
(2)运用分子动力模拟等方法，进一步研究表面活性剂对纳米流体稳定性影响的微观机制。
(3)表面活性剂影响纳米流体的稳定性、热导率及黏度。但流体的稳定性和热导率及黏度之间的是否存在一定的关系，是需要解决的问题。
(4)纳米流体中存在着众多不确定因素，实现这些因素的量化分析对表面活性剂对纳米流体的稳定性、热导率和黏度的研究有重大影响。
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