Оценка стабильности, оптимального ультразвукового воздействия, тепло- и электропроводности в низких концентрациях наножидкости Al12Mg17 методом динамического светорассеяния и смещения луча

Том 13 научных докладов, номер статьи: 13659 (2023) Цитировать эту статью

270 Доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Теплопроводность и стабильность наножидкостей создают проблемы для их использования в качестве охлаждающих жидкостей в тепловых системах. В настоящем исследовании исследуется коэффициент теплопередачи (КТК) наножидкости Al12Mg17 с использованием нового метода смещения луча. В исследовании также изучается стабильность наножидкости, распределение частиц по размерам (PSD), микрофотография TEM и электропроводность. Из трех различных категорий поверхностно-активных веществ было выбрано конкретное поверхностно-активное вещество (CTAB) для диспергирования наночастиц Al12Mg17 в деионизированной воде, а затем для создания наножидкости был использован двухэтапный метод. Стабильность дисперсии контролируют визуально и количественно определяют с помощью теста на зета-потенциал. HTC и PSD измеряются с помощью оптических установок. Для оценки результатов HTC, полученный методом смещения луча, сравнивается с таковым, полученным на аппарате KD2 Pro, а результаты PSD анализируются с помощью микрофотографий TEM. Результаты показывают, что 0,16 об.% CTAB является максимальной стабильностью для 0,025 об.% наножидкости Al12Mg17. Оптимальный период ультразвуковой обработки составляет 2 часа, что дает пик PSD 154 нм. Увеличение концентрации наночастиц увеличивает ГТК до 40% по сравнению с базовой жидкостью при 0,05 об.%. Электропроводность линейно возрастает от 155 до 188 мкм\({\rm S}/\mathrm{см}\) с увеличением концентрации наночастиц. Оптические методы измерения HTC в наножидкостях дают преимущество в получении ранних результатов, еще до объемного движения. Таким образом, применение наножидкостей в тепловых системах требует разработки оптических методов для повышения точности.

Наножидкость представляет собой гетерогенную смесь базовой жидкости и наночастиц, которую можно использовать в широком спектре термических применений как в промышленности1, так и в медицине2, включая, помимо прочего, солнечные коллекторы3, автомобильные радиаторы4 и электронное охлаждение5. Благодаря своей существенной роли в передаче тепла, наножидкости могут повысить эффективность работы системы, что делает их интересной областью исследований для инженеров. Различия. Различия в теплопроводности наножидкостей уже изучены6. Однако крайне важно охарактеризовать тепловые и электрические свойства наножидкостей, а также их стабильность и PSD, чтобы применить их в промышленности.

Что касается термической характеристики наножидкостей, ученые используют различные методы для определения HTC, такие как переходные методы, три омега7, температурные колебания8, стационарная параллельная пластина9, тепловой компаратор10 и оптические методы, каждый из которых имеет разные критерии определения. Например, переходный метод с горячей проволокой (THW)11 и переходный плоский источник (TPS)12 являются двумя примерами переходных методов, которые основаны на мониторинге температуры источника тепла и временного отклика после воздействия на него электрического импульса13. Кроме того, в стационарных методах используются преимущества термопар, и важно свести к минимуму расхождения в показаниях температуры, когда термопары имеют одинаковую температуру10. Кроме того, в термокомпараторе для оценки проводимости образца требуется только одна точка контакта10. Однако оптические методы, которые также используются для определения ГТК, основаны на взаимодействии света и жидкости.

Обычно для измерения ГТК наножидкостей используется ряд оптических методов, таких как метод лазерного флэш-анализа (LFA)14. Кроме того, существуют и другие оптические методы, в том числе методы отклонения луча15 и методы смещения лазерного луча с помощью горячей проволоки, которые основаны на зависимом от температуры угле отклонения в наножидкостях16. Метод смещения лазерного луча с помощью горячей проволоки может оценить HTC и температуропроводность наножидкостей16. Как правило, метод смещения луча основан на изменении показателя отражения при изменении температуры, так что ГТК и температуропроводность наножидкостей увеличиваются с увеличением объемной доли16,17.