硝酸盐水溶液中SiO2和Al2O3纳米粒子表面电荷密度的研究(2)
纳米流体的制备有两种方法[5]：为一步法和两步法。一步法是同时完成纳米颗粒的制备和纳米颗粒在基液里的分散。而两部法是先把纳米颗粒制备好，然后运用某种手段分散到基液中，制备和分散的过程是分两步来进行的。相对于两步法来说，一步法的制备工艺比较复杂，不仅所需的设备费用昂贵且还不具备大批量生产的能力，所以到目前为止我们制备纳米流体主要是采用两步法。而采取两步法制备纳米流体时，纳米颗粒很容易自聚，且经过长时间的放置后聚合的纳米颗粒将从基液中析出。
从理论上来说,几乎所有的导热系数高的固体粒子都有可能作为纳米流体的添加物。文献中报道的经常用作纳米流体的添加物的有以下几类[6-8]:(1)金属纳米粒子(Fe、Cu、Al、Ag、Au);(2)非金属纳米粒子(TiO2、SiO2、Al2O3、Fe3O4、CuO、SiC);(3)纳米液滴（水、乙醇、乙二醇、甲苯、丙酮、机油等）；(4)碳纳米管。
如何使纳米流体的稳定性增强成了目前研究领域中的一个大难题。因此，本课题对硝酸盐水溶液中SiO2和Al2O3纳米粒子表面电荷密度的研究对于纳米流体稳定性的研究与发展具有十分重要的意义。
1.1.2 纳米流体的制备
纳米流体的制备有两种方法[5]，分别为:一步法和两步法。
一步法是同时完成纳米颗粒的制备和纳米颗粒在基液里的分散。一步法是使纳米粒子经物理气相沉积法或者化学气相沉积法而制备出来，并且直接混溶于基液当中。这种方法有效的避免了纳米粒子制造过程中的干燥、储存、运输和分散的过程,使纳米粒子不易于团聚,因此制备出来的纳米流体的稳定性较好。但该种方法仅适合在低蒸气压的流体中制备出含金属粒子的纳米流体,并且这种方法对设备的要求较高,费用较高,而产量小,因此不易于工业化生产。 Choi[5]是采用一步的物理方法制备的Cu/EG纳米流体。该方法是Cu蒸气和流动的低蒸气压的液体乙二醇相接触直接凝聚成了纳米粒子。此后， Liu[6]首次应用了化学还原的方法合成了Cu/H2O纳米流体。HungLo等人[7,8]采用了埋弧纳米粒子的合成系统(SANSS)制备了CuO/ 去离子水的纳米流体。使用了这种方法能有效的避免纳米粒子的聚集,可以形成均匀分布并且尺寸可控的CuO/去离子水的纳米流体。而后，Zhu[9] 又提出了运用一步湿化学还原的方法制备出纳米流体,微波辐射的条件下，在乙二醇中以次亚磷酸钠(NaH2PO2・H2O)作为还原剂来还原五水硫酸铜(CuSO4・5H2O)，制备出Cu/乙二醇纳米流体。运用这种方法能得到悬浮稳定且无团聚的Cu/EG纳米流体。
两步法是把制备好的纳米颗粒运用某种手段分散到基液中，制备和分散的过程分为两步进行。首先,通过气相沉积法、机械球磨法、化学还原法或其它方法制备出纳米粒子、纳米管或纳米纤文,然后运用超声波振动、改变溶液pH值、添加某种活性剂或某种分散剂的方法,从而使纳米颗粒可以均匀地分散到基液中。由于两步法是将纳米粒子的制备与纳米流体的分散相分离开来,从而造成了纳米粒子在两步操作的过程中很容易聚集,尤其是在纳米粒子的干燥、储存和运输过程中。纳米颗粒的聚集很容易造成微管的堵塞和热导率的降低，纳米粉体的合成技术随着科学的发展已经日益完善,可以达到工业化的生产水平,显然两步法在合成纳米流体发展工业化的方向上具有很明显优势,但是,应该如何使悬浮液保持长期稳定性是一个我们迄今为止都没能解决好的问题。Hong[10,11]制备了Fe/EG(乙二醇)纳米流体，他运用两步法将Fe纳米晶粉末分散到EG(乙二醇)中。Xuan 制 备的Cu/H2O、Cu/油纳米流体[12,13,14] 也是通过两步法。Murshed[15]制备的TiO2/H2O纳米流体采用的是两步法。Xie[16]也通过两步法制备了Al2O3/H2O、Al2O3/EG和Al2O3/PO纳米流体。