[發(fā)明專利]一種納米流體原位制備、表征及防團聚儲存的裝置及方法

有效

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• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113071790B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李玉陽;來懿清;陳冰開;張祎;楊曉媛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: B65D25/02
• 分類號: B65D25/02;B01F31/80;B01F33/45;B01F33/80;B65D43/02;B82Y35/00;B82Y40/00;G01N21/84
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 吳文濱

本發(fā)明涉及一種納米流體原位制備、表征及防團聚儲存的裝置，包括用于原位制備納米流體并儲存納米流體的容器、與容器相適配的納米顆粒分散機構(gòu)以及與容器相適配的背光表征系統(tǒng)，納米顆粒分散機構(gòu)包括超聲振動組件及磁力攪拌組件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)納米流體的原位制備、穩(wěn)定性在線表征和長期穩(wěn)定儲存，在解決納米流體顆粒易團聚問題的同時，避免了移液帶來的誤差與污染，還實現(xiàn)了納米流體穩(wěn)定性的簡便直觀表征。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米流體技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種納米流體原位制備、表征及防團聚儲存的裝置及方法。

背景技術(shù)

納米流體是將納米級的固體顆粒分散到溶液中形成的均勻穩(wěn)定的二元或多元流體，是一種新型、高效熱性能的能量輸運工質(zhì)，可以有效提高液體的導(dǎo)熱系數(shù)，強化液體的傳熱性能，滿足特殊尺度下的強化傳熱要求，在工程領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景與研究價值。

理想情況下，納米粒子均勻懸浮分布于基液之中，但實際上在布朗運動的過程中以及其他各種作用力的影響下，懸浮的納米粒子之間不可避免地會發(fā)生碰撞和團聚，形成團聚體，這種團聚現(xiàn)象會降低納米流體內(nèi)部能量傳遞的速率，削弱其強化傳熱性能。當(dāng)團聚體的尺寸變大到一定程度時，甚至還會發(fā)生沉淀，從而使得納米流體失去其原有的優(yōu)越性能。因此，制備出分散性好、穩(wěn)定性高的納米流體，并使納米粒子在較長時間內(nèi)均勻、穩(wěn)定地分散在液體介質(zhì)中，是納米流體制備與研究過程中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

針對制備與表征納米流體穩(wěn)定性這一問題，中國發(fā)明專利CN110193318A公開了一種基于光聲效應(yīng)的納米流體防團聚方法，其原理是利用金納米粒子在通過石英光纖的激光的輻照下產(chǎn)生的微腔，該微腔在周期性的膨脹和收縮中產(chǎn)生定向的超聲波，從而使得納米流體振蕩以防止顆粒團聚，同時借助CCD相機實時監(jiān)測通過納米流體的光信號強弱變化對其穩(wěn)定性進行表征。該方案在理論上可一定程度上改善納米流體的團聚問題，但是所涉及到的裝置與材料較為復(fù)雜，對部件的精度以及裝置復(fù)雜程度要求都相對較高。

中國專利CN111829924A公開了一種納米流體穩(wěn)定性監(jiān)測系統(tǒng)及方法，可對納米流體穩(wěn)定性進行實時觀測與多參數(shù)全面表征，其原理是將吸光度、黏度、表面張力等參數(shù)的測試系統(tǒng)集成于一體，并通過PLC控制模塊對數(shù)據(jù)統(tǒng)一進行處理。該方案在一定程度上對納米流體的大部分穩(wěn)定性表征參數(shù)進行了系統(tǒng)的表征與記錄，但是其裝置本身不便于樣品的長期儲存，且未考慮被監(jiān)測的納米流體一旦發(fā)生團聚后如何及時將其分散的問題，同時部分監(jiān)測技術(shù)較為冗余。

此外，包括上述兩項專利技術(shù)在內(nèi)，目前所公開的相關(guān)技術(shù)方案都是直接對制備完成的納米流體實施外加的分散或穩(wěn)定性表征，因此都無法避免溶液在轉(zhuǎn)移以及接觸外部裝置的過程中帶來的誤差、污染以及對體系分散狀況的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種納米流體原位制備、表征及防團聚儲存的裝置及方法。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，開展納米流體相關(guān)研究的關(guān)鍵前提之一是解決納米流體易團聚的問題。本發(fā)明在解決納米流體顆粒易團聚問題的同時，避免了移液帶來的誤差與污染，還實現(xiàn)了納米流體穩(wěn)定性的簡便直觀表征。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種納米流體原位制備、表征及防團聚儲存的裝置，該裝置包括用于原位制備納米流體并儲存納米流體的容器、與容器相適配的納米顆粒分散機構(gòu)以及與容器相適配的背光表征系統(tǒng)，所述的納米顆粒分散機構(gòu)包括超聲振動組件及磁力攪拌組件。納米流體盛裝在容器。

進一步地，該裝置還包括與容器相適配的容器蓋。在長期儲存納米流體時，將容器蓋蓋在容器上。

進一步地，所述的容器為長方體容器，該長方體容器位于背光表征系統(tǒng)的光路中，并且所述的長方體容器的長度方向與光路相垂直，寬度方向與光路相平行。長方體容器在透光方向上距離短，而在非透光方向上距離長。在后續(xù)的背光拍照穩(wěn)定性表征環(huán)節(jié)中，這種設(shè)計可適應(yīng)高顆粒密度的納米流體懸濁液的透光性，從而縮短光程，而長方體容器的長邊則有利于增大背光拍照表征過程中正視可視區(qū)的面積，從而便于對顆粒分散狀況進行觀察。