58、纳米流体与机器人编程：实验研究与框架构建

纳米流体与机器人编程：实验研究与框架构建

纳米流体实验研究

在纳米流体研究领域，众多学者针对纳米颗粒浓度对纳米流体各项特性的影响开展了深入研究。

前人研究表明，纳米颗粒浓度对纳米流体的表面张力有直接影响，且表面张力与纳米流体用于传热的热物理特性相关。同时，纳米流体的热导率异常增加可能是由于纳米颗粒聚集，而这主要受纳米颗粒浓度的影响。此外，研究发现随着基液中纳米颗粒浓度的增加，传热系数会提高，但同时粘度增加会导致摩擦系数增大。

基于以上研究，本次实验计划通过两步法制备五种不同的纳米流体，分别是Al₂O₃、TiO₂、MgO、CuO和ZrO₂纳米流体，并研究纳米颗粒浓度对热导率等参数的影响，同时分析这些纳米流体的泵送功率特性。

实验材料方面，CuO、MgO、TiO₂、ZrO₂和Al₂O₃纳米颗粒直接从Sigma - Aldrich（印度）采购，为分析纯级别。采用两步法制备纳米流体，将浓度范围在0.5 - 2.5 wt%的金属氧化物纳米颗粒通过探头超声技术强制分散在基液（水）中，基液水的电阻率约为18.2 MΩ·cm。

实验过程中，对纳米颗粒进行了X射线衍射分析，一是检查结构纯度，二是确定颗粒大小。XRD数据在Rigaku MiniFlex II（日本）X射线衍射仪上记录，2θ范围为20 - 70°，步长为0.02°。同时，使用扫描电子显微镜（SEM）技术分析分散纳米颗粒的形态，用JEOL JSM - 7500F扫描电子显微镜拍摄纳米颗粒的SEM图像。纳米流体的热导率通过公式(k = (q / 4πK))估算，其中(K)是(\Delta T)与时间的斜率，(k)是热导率（W/m·K），(q)是加热丝单位长度产生的功率（W/m），采用自制的热线法装置