电弧法制备碳包铁纳米流体的导热优化研究

本文主要探讨了核壳结构碳包铁纳米流体制备与导热特性方面的创新研究。作者徐卓文、张海燕等合作，利用直流电弧法成功制备出了具有核壳结构的碳包铁纳米粒子。这种独特的纳米粒子设计允许在碳层和铁核心之间形成稳定的结构，从而可能在许多领域，如热管理、能源转换和催化作用中展现出优越性能。 首先，通过细致的工艺控制，研究人员探索了不同的分散方法，将这些碳包铁纳米粒子配置成纳米流体。他们特别关注了分散稳定性，这是确保纳米流体在实际应用中性能的关键因素。他们发现添加表面活性剂，如聚乙二醇吡咯烷酮，可以显著提高纳米粒子的亲水性，减少粒子间的团聚，从而增强流体的分散稳定性。研究还发现，当pH值在8至9时，纳米流体的稳定性最佳，而超声分散技术在300秒的时间内可以有效地细化粒子尺寸。 导热性能是纳米流体的核心特性，作者通过Hotdisk瞬态热源法对纳米流体的导热系数进行了测量。结果显示，随着碳包铁纳米粒子含量的增加，流体的导热系数起初会有所提升，但当达到一定浓度后，随着进一步的增加反而会出现下降的趋势。当纳米粒子含量为0.11%时，流体的导热系数达到峰值0.9387 W/mK，相比于基础液体生理盐水，提高了41%，这表明纳米粒子的存在显著提升了流体的热传导性能。 这项研究不仅提供了核壳结构碳包铁纳米流体制备的详细步骤，还揭示了影响其导热性能的关键参数，为纳米流体在热管理技术和相关领域的实际应用提供了宝贵的数据支持。此外，由于文章被标记为首发论文，这意味着这项研究可能是该领域内的早期创新成果，对于推动纳米材料科学和技术的发展具有重要意义。