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石墨烯纳米通道分子动力学水
石墨烯是一种具有优异的力学、导电、导热等性质的二维材料，其纳米通道在生物医药、能源储存、传感器等领域具有广泛应用前景。
而水分子是其在自然界中最广泛存在的分子，其在纳米通道中的动力学行为对于石墨烯纳米通道应用的实际效果有着重要影响。
本研究采用分子动力学模拟方法，对石墨烯纳米通道中水分子的运动进行了模拟研究。
研究结果表明，石墨烯纳米通道中的水分子表现出了不同于自由水的动力学行为，其在纳米通道内存在着明显的限制和约束。
同时，纳米通道的尺寸、形状、表面性质等因素也对水分子的运动行为产生了显著影响。
本研究为进一步理解石墨烯纳米通道在水环境下的应用效果提
供了理论基础，也为相关领域的研究提供了新的思路和方法。
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化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 12 期In-Bi-Sn 基Si 3N 4/GNFs 混合纳米流体的流变性和润滑性蒋佳骏1，吴张永1，朱启晨1，蔡昌礼2，朱家军2，王志强1（1 昆明理工大学机电工程学院，云南 昆明 650500；2 云南中宣液态金属科技有限公司，云南 宣威 655400）摘要：现有水基、油基及其他无水合成类液压传动介质存在高温稳定性差、温-黏变化大等问题。
In-Bi-Sn 合金熔点低、流动性好、高温性质稳定，是极端高温液压传动介质的理想基础液。
本文采用两步法制备体积分数为0、5%、10%、20%、30%的In-Bi-Sn 基Si 3N 4/GNFs 混合纳米流体。
利用TEM 、SEM+EDS 、热重分析等手段表征样品形貌、分散性和热稳定性，通过高温旋转流变仪和摩擦磨损试验机研究样品的流变性和润滑性，对比分析样品与现有高温液压介质在热稳定性、流变性、润滑性上的性能差异。
结果表明：Si 3N 4嵌于GNFs 片层之间，以团聚体形式分散于In-Bi-Sn 基质，10%样品中的混合纳米颗粒团聚体尺寸小于20%样品；样品黏度随混合纳米颗粒体积分数增加而增大，液态静置时间和相变次数对<30%样品黏度的影响不明显；受纳米颗粒布朗运动影响，分散相体积分数越高，样品的温-黏变化越显著；因剪切改变了纳米颗粒团聚体的粒度，20%样品显示出明显的剪切致稀特征；添加Si 3N 4/GNFs 混合纳米颗粒能够显著改善润滑特性；相较于现有高温液压介质，In-Bi-Sn 基Si 3N 4/GNFs 混合纳米流体热稳定性优异、温-黏变化更小、高温润滑性能佳。
关键词：液态金属；纳米粒子；纳米流体；流变性；润滑性；热稳定性中图分类号：TB34；TQ021 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）12-6197-10Rheological properties and lubricity of In-Bi-Sn based Si 3N 4/GNFshybrid nanofluidJIANG Jiajun 1，WU Zhangyong 1，ZHU Qichen 1，CAI Changli 2，ZHU Jiajun 2，WANG Zhiqiang 1(1 Faculty of Mechanical and Electrical Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500,Yunnan, China; 2 Yunnan Zhongxuan Liquid Metal Technology Co., Ltd., Xuanwei 655400, Yunnan, China)Abstract: Existing hydraulic transmission media of water, oil and other anhydrously synthesized materials have problems such as poor stability at high temperature and large temperature-dependent viscosity change. In contrast, In-Bi-Sn alloy has low melting point, good fluidity, and stable high-temperature properties, making it an ideal base fluid for hydraulic transmission media at extreme high temperature. In this work, In-Bi-Sn-based Si 3N 4/GNFs hybrid nano-fluids with volume fractions of 0, 5%, 10%, 20% and 30% were prepared by a two-step method. The morphology, dispersion, and thermal stability of the samples were characterized by TEM, SEM+EDS and TGA. The rheological properties and lubricity of the samples were studied by high-temperature rotary rheometer and friction wear testing machine. The differences in thermal stability, rheology, and lubricity between samples and existing high-temperature hydraulic media were compared. The results showed that Si 3N 4 was embedded in GNFs plates研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0148收稿日期：2023-02-06；修改稿日期：2023-03-27。
石墨-水纳米流体对流换热特性的实验研究梁中丽;周艳;李庆领【摘要】使用自行设计的测量纳米流体流动与对流换热性能的实验装置,测量了含有不同体积分数纳米石墨的石墨-水纳米流体雷诺数在3 000～6 500范围内的对流换热系数.实验结果表明:石墨纳米颗粒的加入提高了水的对流换热系数;石墨纳米颗粒在水中的体积分数与对流换热系数近似呈线性关系;努塞尔数Nu随着雷诺数的增大近似线性增大;流动状态下的纳米粒子本身的无规则运动和热散射对对流换热系数的提高有显著影响.【期刊名称】《青岛科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2010(031)005【总页数】4页(P520-523)【关键词】纳米流体;强化换热;石墨纳米粒子;对流换热系数【作者】梁中丽;周艳;李庆领【作者单位】青岛科技大学,机电工程学院,山东,青岛,266061;新乡学院,机电工程学院,河南,新乡,453002;青岛科技大学,机电工程学院,山东,青岛,266061;青岛科技大学,机电工程学院,山东,青岛,266061【正文语种】中文【中图分类】TH834纳米微粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超细微粒,粒子尺寸进入纳米级后,粒子就具有了1种或多种特殊效应,如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应等。
随着纳米材料科学的迅速发展,自上世纪90年代以来,研究人员开始探索将纳米技术应用于强化传热领域,研究新一代高效传热(冷却)技术。
1995年,Choi 等人[1]提出了纳米流体的概念:即以一定的方式和比例在液体中添加纳米级金属或金属氧化物粒子而形成的一类新的传热冷却介质。
随后,国内外一些研究人员分别测量了不同种类、不同体积分数配比的纳米流体的导热系数和对流换热系数,分析了纳米粒子的种类、体积分数、尺度等因素对纳米流体导热系数和对流换热系数的影响[2-4]。
Pak和Cho[5]分别测试了A l2O3-水(粒径13 nm)和TiO2-水(粒径27 nm)2种纳米流体在管内湍流状态下的对流换热系数。
石墨烯水凝胶粘度引言石墨烯是由碳原子构成的二维材料，具有优异的力学、电学和热学性质。
近年来，石墨烯水凝胶作为一种新型材料引起了广泛的关注。
石墨烯水凝胶具有高度可调控性、大表面积和出色的导电性，被广泛应用于能源存储、传感器和柔性电子等领域。
本文将深入探讨石墨烯水凝胶粘度的相关研究和应用。
石墨烯水凝胶的制备方法石墨烯水凝胶制备方法主要包括还原氧化石墨烯法、氧气等离子体法和化学气相沉积法等。
在还原氧化石墨烯法中，石墨烯氧化物经还原反应生成石墨烯水凝胶。
氧气等离子体法通过将氧气离子注入石墨材料中，进而创建石墨烯水凝胶。
化学气相沉积法则通过将气相前体在基底上沉积，生成石墨烯水凝胶。
这些制备方法各有特点，可以根据不同需求选择合适的方法。
石墨烯水凝胶的粘度测试方法石墨烯水凝胶的粘度是衡量其流动性和黏稠度的重要指标。
粘度测试方法包括旋转流变法、控制应变法和压缩法等。
旋转流变法常用于测量流体的黏度，通过旋转圆柱体或锥体来施加剪切应力，计算与变形速率相关的粘度。
控制应变法则通过施加一定的应变，测量流体受到的应力，从而计算粘度。
压缩法则通过测量流体在受到压力时的变形程度来计算粘度。
不同的测试方法可以得到不同粘度的结果，因此需要根据具体情况选择适合的测试方法。
影响石墨烯水凝胶粘度的因素石墨烯水凝胶的粘度受多种因素影响。
其中包括石墨烯浓度、温度、剪切速率和添加剂等。
石墨烯浓度越高，粘度越大。
温度的升高会使石墨烯水凝胶的粘度降低，而温度的降低则会使粘度增加。
剪切速率是指施加在流体上的剪切应力的大小，剪切速率越大，石墨烯水凝胶的粘度越小。
添加剂如聚合物和纳米颗粒等可以改变石墨烯水凝胶的微观结构，进而影响其粘度。
石墨烯水凝胶粘度的应用石墨烯水凝胶的粘度对其在各个领域的应用具有重要影响。
在能源存储领域，石墨烯水凝胶作为电池电解液可以提供更高的离子传导率，从而提高电池的性能。
在传感器领域，石墨烯水凝胶可以用作电极材料，具有较大的表面积和导电性，可用于制备高灵敏度的传感器。
MgO—乙二醇／水基纳米流体稳定性研究文章采用两步法制备了MgO-乙二醇/水基纳米流体悬浮液，加入适量分散剂，经超声波振荡后静置，获取其稳定性特征。
结果表明，超声振荡时间、纳米颗粒质量分数、分散剂种类和分散剂质量分数是影响MgO-乙二醇/水基纳米悬浮液稳定性的主要因素，阿拉伯树胶能够改善此类纳米颗粒悬浮液稳定性。
标签：纳米流体；稳定性；超声振荡；分散剂1 概述随着能源约束和环境保护的日益突出，新兴换热理论和设备对高效换热提出了更高的要求。
因此，找到一种稳定、传输快、效率高的传热介质成为探索目標[1-2]。
纳米流体是将纳米级颗粒加入基液中形成一种新工质，其原理在于纳米级颗粒增大了液体的导热系数，换热能力大为提高。
学界对纳米流体开展了较多研究，取得阶段性进展。
从研究工质来看，大多以CuO、TiO2、Al2O3等金属氧化物的纳米颗粒悬浮物为主。
从研究内容来看，主要集中在纳米流体制备、热物性参数与换热性能测试方面。
从研究结论来看，总体上表现纳米流体强化换热，但在微观规律性层面，不同文献结论并不完全一致，甚至出现相互矛盾的现象。
文章拟制备乙二醇/水基的MgO纳米颗粒悬浮液，选择合适分散剂，采用超声波进行振荡分散，寻找超声振荡时间、MgO质量分数、分散剂种类及其质量分数对纳米悬浮液稳定性能影响的定性规律，为纳米流体强化换热提供理论参考和应用借鉴。
2 材料与方法试验材料包含MgO颗粒（50nm级）、乙二醇、去离子水、十二烷基苯磺酸钠SDBS、阿拉伯树胶粉以及超声波振荡器、梅特勒电子精密天平试验设备。
试验采用两步法制备MgO-乙二醇/水基纳米颗粒悬浮液，首先将乙二醇和去离子水按体积比1：1混合制备成基液，再将一定量的MgO粉体直接添加到基液中，同时添加适量分散剂，并用玻璃棒强力搅拌。
本试验选用分散剂为阿拉伯树胶粉和十二烷基苯磺酸钠（SDBS）。
为了强化MgO纳米颗粒的分散效果，采用超声振荡方式，增加脉动，配成质量分数为0.5%的MgO-乙二醇/水基纳米颗粒悬浮液。
水基纳米流体传递性质的分子动力学模拟研究王宝和;程飞;白麟;王维【摘要】采用平衡分子动力学方法,探讨了系统温度、纳米颗粒的体积分数及能量因子对水基纳米流体的热导率和黏度的影响.模拟结果表明,随着系统温度的升高,水基纳米流体的热导率增大,而黏度减小;水基纳米流体的热导率及黏度均随着纳米颗粒体积分数的增加而增大,当纳米颗粒的体积分数>2％时,水基纳米流体的热导率增幅较小;随着纳米颗粒能量因子的增加,水基纳米流体的热导率增大,而黏度基本不变.【期刊名称】《河南化工》【年(卷),期】2019(036)003【总页数】5页(P18-22)【关键词】纳米流体;纳米颗粒;热导率;黏度;分子动力学模拟【作者】王宝和;程飞;白麟;王维【作者单位】大连理工大学化工学院,辽宁大连 116024;大连理工大学化工学院,辽宁大连 116024;大连理工大学化工学院,辽宁大连 116024;大连理工大学化工机械与安全学院,辽宁大连 116024【正文语种】中文【中图分类】O648.121纳米流体是一种二元组分的固-液混合物，其中的一个组分为基液(即常规流体，例如水、油、醇等)，另一个组分为小体积分数(1%～10%)的固体纳米结构(包括纳米颗粒、纳米线、碳纳米管等，其尺度通常要小于100 nm)[1-2]。
与常规流体相比，纳米流体具有优良的导热性、导电性、流动性、摩擦减阻性质，在热传导、能源、化工、药物输运等领域的加热和冷却系统具有广阔的应用前景，并迅速成为热力学、物理、化学、材料科学等领域的研究热点[3]。
近些年来，国内外学者们通过实验研究、理论分析、数值模拟以及分子动力学(MD)模拟等方法，对纳米流体的热导率和黏度等传递性质以及强化传热机制，进行大量探究工作，取得了许多成果[4]。
拟采用分子动力学模拟技术，利用LAMMPS(Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator)软件，探讨水基纳米流体的热导率及黏度等传递性质，考察系统温度、纳米颗粒的体积分数及能量因子对热导率及黏度的影响规律[5]。
测量本征石墨烯摩擦力与黏着力的实验方法石墨烯是纳米技术领域里最重要的纳米材料之一，是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是构建其它维数碳质材料（如零维富勒稀、一维碳纳米管、三维石墨）的基本单元。
研究发现石墨烯表现出独特的力、光、电、热特性，如高达130 GPa 的本征强度，是目前强度最高的材料。
石墨烯的上述优异性能和独特的纳米结构使其有望在能源领域—太阳能电池、微电子领域—新型晶体管、传感器，材料领域—高性能纳米润滑剂等领域获得广泛应用。
自石墨烯高强度的力学性能及超薄的润滑性能经理论和实验验证之后，学者开始关注利用石墨烯的低摩擦系数来解决微纳米器件服役过程中存在的摩擦学问题，从而达到降低磨耗、延长器件的使用寿命等目的。
然而，目前对石墨烯的黏着力及摩擦力的测量一般在各类平基底上完成，基底效应对测量结果的影响难以避免。
因此，目前暨待提出一套简便、可靠、尤其可规避基底效应的，针对本征石墨烯的表面黏着及摩擦特性测试的实验方法。
一、实验材料和实验设备（1）实验材料：具备光栅结构的二氧化硅基底，生长在铜箔上的石墨烯薄膜，载玻片，胶带，纳米探针。
（2）实验设备：原子力显微镜，超声清洗仪。
二、实验方法和步骤（1）清洁：将带有光栅结构的二氧化硅基底置于丙酮和去离子水中，利用超声波反复清洗3-5次，每次时间为3-5分钟，清洗完毕后在红外线下烘干；（2）石墨烯薄膜转移：将生长有石墨烯薄膜的铜膜平放在载玻片上，将胶带（PMMA）紧贴在石墨烯薄膜上；随后将其放入腐蚀液中腐蚀掉铜膜，得到胶带-石墨烯薄膜结构，并用去离子水反复漂洗3-5次，每次时间为3-5分钟；然后将其置于具有沟槽阵列的目标基底上，于常温条件下自然放置3-6 小时，最后从水平方向缓慢撕掉胶带，实现石墨烯的转移；（3）判断是否得到本征石墨烯：将纳米探针安装在原子力显微镜上，启动设备，对转移前后的光栅基底进行扫描成像，对比转移前后光栅沟槽的深度来判断是否得到了悬挂的石墨烯。
石墨烯纳米流体的制备及其在生物传感中的应用导语：石墨烯是近年来研究火热的材料之一，由于其独特的物理特性，被认为在生物传感领域有着广泛的应用前景。
本文将从石墨烯纳米流体的制备入手，探讨其在生物传感领域的应用。
一、石墨烯纳米流体的制备石墨烯是一种由碳原子平面密排形成的单层二维晶状物质，由于其高比表面积和极好的电特性，被广泛认为是传感和生化检测领域中的理想载体。
石墨烯纳米流体的制备通常利用纳米颗粒在流体中的分散行为，通过调节不同的实验条件，如溶液pH、离子浓度、温度等，最终制得具有一定稳定性的石墨烯纳米流体。
其中，利用医用聚乙烯醇（PEG）包覆石墨烯纳米颗粒可使其在水中具有较好的分散性，这有利于生物检测和医学领域的应用。
二、石墨烯纳米流体在生物传感中的应用石墨烯纳米流体在生物传感领域中具有广泛的应用前景，特别是在生化检测、生物传感器、定向药物输送等方面，有着突出的性能优势。
（一）生化检测在生化检测方面，石墨烯纳米流体作为载体被广泛应用于核酸、蛋白质、细胞等生物分子的检测。
其原理是将目标分子与石墨烯纳米颗粒特定区域上的生物分子相结合，利用石墨烯的特殊电性质可以检测出目标分子的存在。
同时利用石墨烯的高比表面积和较大的表面积/体积比，我们可以大大提高检测的灵敏度和特异性。
（二）生物传感器石墨烯纳米流体在生物传感器方面也有着广泛的应用前景，其原理主要利用石墨烯的特殊电性质，将其作为传感器的敏感元件，通过检测样品在石墨烯表面产生的特定电信号来达到检测的目的。
此外，利用石墨烯的导电特性，还可以制作出基于石墨烯的电化学生物传感器，实现对复杂环境中生物物质的快速检测。
（三）定向药物输送在医学方面，利用石墨烯的高比表面积和良好的生物相容性，可以将其制成具有定向性的药物输送载体，实现药物对特定位置的定向输送。
研究表明，将石墨烯纳米流体与药物包裹在一起，将其注射到肿瘤部位，可明显提高药物的效果，同时减少药物对正常细胞的损伤。
纳米流体黏度特性凌智勇;邹涛;丁建宁;程广贵;张忠强;孙东建;钱龙【摘要】The influences of temperature, chemical dispersant, and volume fraction of nanoparticles on the shear viscosity of the nanoparticle-fluid mixture were experimentally investigated. The nanofluids including different types of nanoparticles were prepared by a two-steps method. The results showed that the shear viscosity of the mixture decreased with increasing temperature below a threshold of 60℃ . Interestingly, the viscosity of Cu-water and Al2O3-water nanofluids increased with increasing temperature above 60℃ . The Brownian motion was enhanced as temperature increased, and the moving of the nanoparticles covering surfactants would increase the viscosity. The viscosity hysteresis between the heating and cooling processes could be observed obviously. The shear viscosity of CuO-water nanofluid in this experiment was in good agreement with fluid dynamics continuum theory for the fluids without dispersant. After the dispersant was added in CuO-water nanofluid, the experimental value of shear viscosity was larger than the theoretical data. And the varying trend of viscosity was consistent with that of the dispersant. The use of surfactant had an important role in the calculation of viscosity. The viscosity of nanofluids increased with increasing particle volume fraction, but the viscosity increments for the nanofluids with the same particle volume fraction were not the same. So density, surfaceelectrical and diameter of the nanoparticles should be considered when calculating the viscosity of nanofluids.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2012(063)005【总页数】6页(P1409-1414)【关键词】纳米流体;温度;分散剂;体积分数;黏度【作者】凌智勇;邹涛;丁建宁;程广贵;张忠强;孙东建;钱龙【作者单位】江苏大学微纳米科学技术研究中心,江苏镇江212013;江苏大学微纳米科学技术研究中心,江苏镇江212013;江苏大学微纳米科学技术研究中心,江苏镇江212013;常州大学低维材料微纳器件与系统研究中心,江苏常州213164;常州市新能源工程重点实验室,江苏常州213164;江苏大学微纳米科学技术研究中心,江苏镇江212013;江苏大学微纳米科学技术研究中心,江苏镇江212013;江苏大学微纳米科学技术研究中心,江苏镇江212013;江苏大学微纳米科学技术研究中心,江苏镇江212013【正文语种】中文【中图分类】O357.1纳米流体是将纳米粒子添加到基液中形成的稳定悬浮混合液。
总607期第3期2017年3月河南科技Henan Science and Technology水基石墨烯纳米流体黏度的实验研究司爱国王浩昌高玉国席洋洋（华北水利水电大学机械学院，河南郑州450045）摘要：采用两步法制备水基石墨烯纳米流体并进行表征，使用乌氏黏度计测量水基石墨烯纳米流体在15～45℃时不同质量分数（0.03%、0.07%、0.10%、0.15%）下的黏度。
结果表明，水基石墨烯纳米流体的黏度随温度的升高而减小，与基液的黏度变化趋势一致；在水基石墨烯纳米流体密度随温度变化很小时，黏度的增加量仅随温度出现小幅波动；纳米流体的黏度随石墨烯浓度的增大而增大，温度在15～45℃时，0.15%纳米流体黏度的最大增量达到2.14%。
通过黏度模型的验证可知，在低浓度时，对水基石墨烯纳米流体黏度的预测需考虑纳米粒子形状的影响，纳米粒子尺寸的影响不大。
关键词：石墨烯；纳米流体；黏度；乌氏黏度计；低浓度中图分类号：TB383.1文献标识码：A文章编号：1003-5168（2017）03-0134-03Experimental Research on the Viscosity of Water-basedGraphene NanofluidsSi AiguoWang HaochangGao YuguoXi Yangyang（School of Mechanical Engineering ，North China University of Water Resources and Electric Power ，Zhengzhou Henan 450045）Abstract:Water based graphene nanofluid was prepared by two-step method and was characterized,the viscosity ofthe nanofluid with different mass fractions （0.03%、0.07%、0.1%、0.15%）at the temperature range 15~45℃was measured.The rules of viscosity with temperature and mass fraction of graphene were achieved.It showed that the vis⁃cosity of the nanofluid decreased with the increase of temperature,which was similar with the trend of the viscosity of water;The viscosity increment of the nanofluid just fluctuated with the change of temperature in case of very smallvariation in density with different temperature;The viscosity of the nanofluid rised with the increase of the grapheneconcentration under the lower mass fraction;The maximum viscosity increment of the 0.15%nanofluid was 2.14%when the temperature was in range of 15~45℃.Through the verification of the viscosity model,it can be seen that in a low concentration,the prediction of the viscosity of the water-based graphene nanofluids should take into ac⁃count the influence of the shape of nanoparticles,and the size of nanoparticles has little effect.Keywords:graphene ；nanofluids ；viscosity ；ubbelohde viscometer ；low concentration 纳米流体指以一定的方式和比例在液体中添加纳米级金属或非金属固体粒子而形成的一种新型的传热工质。
在流体中加入少量纳米颗粒后，导热系数得到较大的提高，其增幅随颗粒体积百分比的增大而增大［1］。
但当纳米颗粒含量增加时，会使纳米流体的稳定性和流变性发生显著变化，对流动和传热过程有很大影响。
因此，研究纳米流体黏度的变化规律对纳米流体应用于实际能量输运过程中非常重要。
纳米流体的黏度受许多因素的影响，如颗粒的大小、形状、pH 值、浓度、温度和基液黏度等，而关于这些因素的研究并不充分，并且存在诸多矛盾的结论［2］，需要进一步的试验验证。
在低黏度流体的黏度测试试验中，乌式收稿日期：2017-02-07基金项目：国家自然科学基金项目（51306060）；河南省教育厅项目（14B470017）。
作者简介：司爱国（1968-），男，副教授，硕士生导师，研究方向：车辆工程；王浩昌（1991-），男，硕士，研究方向：纳米流体的流动与传热。
通讯作者：高玉国(1978-)，男，博士，副教授，硕士生导师，研究方向：清洁能源与新材料的理论与应用研究。
能源与化学黏度计测量精度高，操作方便。
本试验采用乌氏黏度计对水基石墨烯纳米流体的黏度进行测量，并对测量结果进行深入分析，为石墨烯纳米流体黏度的理论研究提供基础。
1试验材料与方法1.1纳米流体的制备试验中使用的石墨烯颗粒购自苏州恒球石墨烯科技有限公司，粒径为1～10nm ，纯度大于99%。
采用两步法制备水基石墨烯纳米流体［3］：称取一定质量的石墨烯添加到去离子水中，摇晃后放入超声波振荡器中震荡60min 。
为了避免分散剂对黏度的影响，在纳米流体制备中并未添加分散剂。
该纳米流体比较稳定，静置1d 未出现明显的沉降。
1.2试验设备及方法黏度的测量采用1835/平行乌式黏度计，毛细管直径0.3～0.4mm ，测量误差≤1%。
将乌氏黏度计垂直放置在玻璃水箱的水浴中，玻璃水箱与恒温槽相连，通过设定恒温槽温度来控制玻璃水箱中的温度达到试验所需温度。
乌氏黏度计的具体使用方法参见已有研究［4］。
2结果与分析2.1温度对纳米流体黏度的影响由图1可知，随着温度升高，水基石墨烯纳米流体的黏度降低，且变化趋势与基液水溶液黏度的变化趋势一致。
由陈俊［5］的研究可知，密度与温度对纳米流体黏度的作用机理完全相反。
所以，在考虑温度对纳米流体黏度的影响时，需分析纳米流体密度的变化情况。
根据Sa⁃deghinezhad 等［6］给出的水基石墨烯纳米流体密度的计算式得到密度随温度的变化规律：在温度从15℃升至45℃，各个浓度的密度变化在1%之内，即随着温度的变化，水基石墨烯纳米流体的密度基本无变化。
图1颗粒质量分数和温度与纳米流体黏度的关系由图2可知，当密度随温度变化很小时，水基石墨烯纳米流体黏度增加量随浓度的变化较大，随温度的变化较小。
在同一浓度时，水基石墨烯纳米流体黏度增加量不随温度的升高而发生明显的单调增加或减小的现象，仅随温度出现小幅波动。
这是因为随着温度的升高，基液的黏度变小，纳米流体内石墨烯纳米颗粒的布朗运动增强，无序运动的石墨烯纳米颗粒增大了流动阻力，使溶液黏度变大。
但是，随着纳米颗粒的布朗运动变强，粒子间的碰撞概率增大，团聚概率变大，团聚导致粒子尺寸变大，纳米流体的黏度增加比又随着团聚粒子尺寸的增大而减小。
所以，在两方面的综合作用下，水基石墨烯纳米流体黏度的增强率随着温度的升高出现波动。
图2纳米流体黏度增加率与温度的关系2.2纳米颗粒浓度对纳米流体黏度的影响由图2可知，加入纳米颗粒后，相比于基液，溶液的黏度变大；随着纳米颗粒质量分数的增大，纳米流体的黏度变大，但变化的幅度较小，在15～45℃，0.03%纳米流体的黏度最大增量为0.83%，0.15%纳米流体黏度的最大增量为2.14%。
这是因为加入石墨烯纳米颗粒后，水分子与纳米颗粒间的作用力大于纯水分子间的作用力，使流体的性质更倾向于固体性质，而且随石墨烯质量百分比的增大，水分子与纳米颗粒的接触面积增加，相互间的作用力更强，使流体的黏度增加。
2.3纳米流体黏度模型校验纳米粒子的体积份额、电动势、形状、尺寸及基液黏度和悬浮液温度都是影响纳米流体黏度的因素［7］。
宣益民等［7］介绍了适用于悬浮有毫米或微米级粒子的固液两相混合物，而且仅考虑了粒子的体积份额和基液黏度对两相流黏度影响的Einstein 、Brinkman 、Thomas 模型。
同时介绍了在Einstein 模型的基础上考虑了粒子形状的黏度模型，其中K 为形状系数。
Massimo Corcione ［8］给出了体积分数在0.0001～0.0710，纳米粒子尺寸在25～200nm ，温度在293～333K 的情况下的黏度计算公式Mas⁃simo 公式。
采用上述模型进行计算，303K 时将计算值与试验值进行比较，如图3所示。
图3试验值与模型计算值比较由图3可知，在形状系数K为30时，模型计算结果与试验结果吻合较好。
其他模型的计算值与试验值误差较大。
故在低浓度时，由于石墨烯粒子为层片状，对水基石墨烯纳米流体黏度的预测需考虑纳米粒子形状的影响，而纳米粒子尺寸的影响不大。
3结论试验结果表明，随着温度的升高，在低浓度下，石墨烯水纳米流体的黏度变小，其变化趋势与基液黏度变化的趋势一致。
在纳米流体密度随温度变化很小时，黏度的增加量不随温度发生较大的变化，仅随温度出现小幅波动。
随着石墨烯浓度的增大，水分子与石墨烯纳米颗粒的接触面积增加，相互间的作用力更强，使流体的黏度增加。
低浓度情况下，于石墨烯粒子为层片状，使用黏度模型预测时应考虑纳米颗粒的形状，纳米颗粒的尺寸对流体黏度的影响并不大。
参考文献：［1］Emad Sadeghinezhad，Hussein Togun，Mohammad Mehra⁃li，et al.An experimental and numerical investigation of heat trans⁃fer enhancement for graphene nanoplatelets nanofluids in turbulent flow conditions［J］.International Journal of Heat and Mass Transfer，2015（81）：41-51.［2］Meyer JP，Adio SA，Sharifpur M，et al.The Viscosity of Nanofluids：A Review of the Theoretical,Empirical and Numerical Models［J］.Heat Trans Eng，2015（5）：387.［3］张飞龙，王莉，俞树荣，等.氧化石墨烯及其导热纳米流体的制备与性能［J］.功能材料，2015（16）：16138-16141.［4］杨海洋，朱平平，何平笙.高分子物理实验［M］.2版.合肥：中国科学技术大学出版社，2010.［5］陈俊.纳米流体输运性质作用机理的分子动力学模拟研究［D］.北京：清华大学，2011.［6］Sadeghinezhad E，Mehrali M，Saidur R，et al.A compre⁃hensive review on graphene nanofluids:Recent research,develop⁃ment and applications［J］.Energy Conversion and Management，2016（111）：466-487.［7］宣益民，李强.纳米流体能量传递理论与应用［M］.北京：科学出版社，2010.［8］Massimo Corcione.Empirical correlating equations for pre⁃dicting the effective thermal conductivity and dynamic viscosity of nanofluids［J］.Energy Conversion and Management，2011（1）：789-793.。
