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EEM | 上海第二工业大学:兼具高热导和高光热转换特性的含银纳米线纳米流体

已有 1112 次阅读 2019-10-30 13:40 |个人分类:热点研究|系统分类:科普集锦

随着世界上几乎所有国家都越来越关注能源的可持续性,新型可再生能源的开发已成为当前研究的热点问题。在可再生能源中,太阳能被认为是一种取之不尽的绿色能源,其利用方式包括光热利用,光伏利用和光化学利用等。其中光热利用具有效率高,成本低,可推广性强,引起了研究者的广泛关注。光热利用主要是通过太阳能集热器实现的,集热器的类型直接影响整个系统的效率。传统的表面吸收式太阳能集热器由于热损失大,所以光热转换率相对偏低。近年来,纳米流体作为一种体吸收方式,可直接吸收太阳辐射转换为热能,有望成为光热利用的新型介质。然而纳米流体体吸收还存在着光热转换率不高,流体内部温度不均匀不缺点。


近日,上海第二工业大学节能与新能源材料研究团队中科院理化技术研究所等合作在Energy & Environmental Materials上发表了题为“Silver Nanowires Contained Nanofluids with Enhanced Optical Absorption and Thermal Transportation Properties”的研究文章。该文章考虑到纳米粒子的优异光吸收性能和纳米流体的良好热传输性能,他们推测纳米流体的传热与光热转换之间存在一定的相关性,因此制备不同长度银纳米线/乙二醇纳米流体,通过研究纳米流体的导热性、流变行为和光热转换性质及之间的关系实验验证了这个想法,结果表明纳米流体的高传热性能将有利于其光热转换效率的提高。他们的工作为提高光热转换效率提供了新思路,我们可以选择具有高导热性和强光吸收能力的材料,以提高纳米流体的光热转换性能。


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图1. AgNWs的SEM图. a), c) 低放大倍数, b), d) 高放大倍数。

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图2. 银纳米流体的浓度对光热转化效率的影响。


该研究团队首先制备了长度为20 um和100um,直径为100 nm均匀的银纳米线/乙二醇纳米流体。实验测试了不同浓度银纳米流体的导热性和光热转换特性,研究发现随着浓度的提高,纳米流体热导率呈线性关系增加,并且在同一浓度下,100 um的银纳米线纳米流体相比20um的银纳米线纳米流体具有更高的热导率。此外,银纳米流体光热转换效率具有类似的关系变化(如图所示),即100um银纳米线相比20um的银纳米线在不同浓度下具有更高的光热转换效率。他们认为这是由于100 um的银纳米线纳米流体具有更好的强化传热性能引起的,高导热的银纳米流体对光热转换效率具有积极的促进作用,并在文中提出了机理解释。


该研究工作获得了国家自然科学基金、上海市自然科学基金、上海市教委曙光项目和上海教育发展基金会资助。


文献链接

Zhu D, Huang G, Zhang L, et al. Silver Nanowires Contained Nanofluids with Enhanced Optical Absorption and Thermal Transportation Properties[J]. Energy & Environmental Materials. 


阅读文章

https://doi.org/10.1002/eem2.12027



关于期刊

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截至目前Energy & Environmental Materials已出版七期期刊,主要报道先进能源材料相关的最新高水平科研成果,在 Wiley Online Library 上可免费获取全文,目前免收版面费。


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