- 文献综述（或调研报告）：
1纳米流体特性
纳米颗粒悬浮液又称纳米流体[1,2]，是将一定量纳米颗粒混入基础液中形成的一种悬浮液，其中纳米颗粒的平均直径小于100纳米。纳米流体由于其优秀的特性如高导热性，当前常作为一类新的工程材料来研究应用。某些金属和非金属在燃烧反应即氧化反应中可以释放大量能量，例如，铝在燃烧中生成氧化铝，铝氧化反应释放的能量约31kJ/g，非金属硼的氧化反应能量密度则高达58kJ/g，甚至高于汽油和柴油[8]。由于这些金属和非金属存在这种特性，它们是优秀的能量载体。所以可以通过添加这些高能粒子的方法来提高液体燃料的性能。在此基础上我们可以通过一些方法来将金属或非金属的纳米颗粒混入形成具有更高密度和体积能量的纳米流体悬浮燃料[3-7]。
由于在液体燃料中添加了纳米颗粒，可以改善液体燃料的热物理性质和化学性质，例如高表面积比与体积比提供更多接触表面区域用于快速氧化，可以提升燃烧速率、燃烧更加完全和减少污染物排放，高燃烧的反应介质可以提高燃料的能量密度，高导热性导致的热和质量传递性能增强从而改善闪点等[5]。这一系列纳米流体的性质都对原来液体燃料性能和燃烧特性有显著的有利影响。
但是纳米流体在工业应用中的最大问题是难以得到长期稳定的流体，即纳米流体存在稳定性问题。纳米流体的有效性度量[10]用来评判纳米流体的稳定程度。胶体理论指出，当颗粒大小低于临界半径时，布朗力与重力可以相互抵消，导致悬浮液中的沉降停止。所以应用较小尺寸的纳米颗粒来制备纳米流体可以防止纳米颗粒在液体中的沉降从而提高纳米流体的稳定性。但是当颗粒较小时，颗粒具有高表面能，这会有利于纳米流体中聚集体的形成[10]。
2纳米流体的制备方法
纳米流体在工业中的应用制备的最大挑战和关键是如何制备具有最佳粒径和浓度的稳定纳米流体。当前有两种方法被用于制备纳米流体：两步法和单步法[9]。
两步法是用于生产纳米流体的最广泛方法。第一步，纳米颗粒包括纳米材料，纳米管和纳米纤维通过物理和化学方法单独生产。第二步将粉末与液体或液体组合混合以形成纳米悬浮液。第一步中的合成技术生产具有各种尺寸和不同种类的纳米颗粒，当前技术较为成熟且可以按比例放大以在工业应用上产生大量的纳米颗粒。因此，两步法是工业生产中制备纳米流体最经济的方法[13]。
单步法制备纳米流体时，纳米粒子的生产和其在液体中的分散同时发生。通过单步法生产的纳米流体团聚较少且具有较好的稳定性。与两步法相比，高生产成本是单步法生产过程中的最大问题[13]。由于单步法生产纳米流体时纳米流体生产和分散同时发生，难以控制纳米颗粒的制备，所以控制纳米流体中的纳米颗粒尺寸是另一个具有挑战性的问题。单步法的另一个缺点是在制备过程中存在不完全反应的现象，一部分反应物未完全反应而存在于纳米悬浮液中，这些反应物不利于纳米流体的纯度和性质。
3改善纳米流体特性的方法
研究结果表明[11]，对于所有情况，表面张力随着颗粒浓度（高于临界浓度）和颗粒尺寸而增加。当纳米流体中纳米浓度较低时，由于颗粒之间的距离大，颗粒浓度的增加对表面张力几乎没有影响。但是在混合时使用表面活性剂会对表面张力产生影响，与不含表面活性剂的纯基液相比，使用添加剂的纳米流体表面张力降低。所以在纳米流体中添加一定量和一定种类的表面活性剂可以改善纳米流体的沉降和聚团特性。添加剂的表面活性剂包括有机胺类、羧酸类、膦类、硫醇类、腈类等[6 ,12]。
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