纳米流体作为一种新型高效的换热介质,不仅可以强化传热,还可以提升能源利用率,因而纳米流体已经在光热太阳能、电子冷却、航空航天、核能、散热、冶金工业等众多领域均得到了不同程度的应用。表面张力与粘度均为纳米流体的一种物化性质,是其重要的物性参数之一。表面张力的大小影响着气体与液体分子之间的质交换,粘度的大小直接影响着液体的换热和流动过程。纳米流体的稳定性是其应用的必要条件,对纳米颗粒进行表面改性和在纳米流体中添加表面活性剂是增强流体稳定性的两种重要手段。本文以亲水型和亲水亲油型纳米TiO2与去离子水(DIW)通过两步法形成的纳米流体为主要研究对象,以降低纳米流体的表面张力和粘度为目的,探讨表面性质不同的纳米颗粒对纳米流体表面张力和粘度的不同影响,以及表面活性剂对表面性质不同的纳米颗粒形成的纳米流体粘度的影响。研究发现:无论亲水型TiO2-DIW纳米流体还是亲水亲油型TiO2-DIW纳米流体,其表面张力均随温度的升高而减小。加入亲水型纳米TiO2,纳米流体的表面张力高于去离子水,且随TiO2质量分数的增加而增大。而加入亲水亲油型纳米TiO2,纳米流体的表面张力低于去离子水,且随TiO2质量分数的增加而减小。不同表面性质的纳米TiO2对纳米流体表面张力的影响正好相反,此结论可以通过Gibbs吸附等温式计算出的不同表面性质TiO2的吸附过剩量解释。亲水型纳米颗粒更容易分散在溶液内部,使自由表面的水分子被更强的向内拉,从而增大表面张力。相反地,亲水亲油型纳米颗粒更容易聚集在自由表面上,使流体内和自由表面区域水分子之间的吸引力减小,从而降低了表面张力。亲水型与亲水亲油型TiO2-DIW纳米流体的粘度随温度的上升而减小,随TiO2质量分数的增加而增大,且二者均高于去离子水的粘度。当纳米TiO2质量分数相同时,亲水型TiO2-DIW纳米流体的粘度大于亲水亲油型TiO2-DIW纳米流体的粘度。纳米颗粒表面亲水/疏水性对纳米流体粘度的影响可以用斯托克斯-爱因斯坦扩散方程解释。在极性溶剂中,亲水型纳米颗粒的等效半径比疏水型纳米颗粒的等效半径大,扩散系数小,因而使纳米流体的粘度升高更大。表面活性剂不仅可以提高纳米流体的稳定性,同时也将影响流体的粘度。十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对去离子水和TiO2-去离子水纳米流体粘度的影响一致。流体粘度均随表面活性剂浓度的增加,而呈现先减小后增大的趋势。对于去离子水,表面活性剂既可以弱化水分子之间的氢键作用,又会增加流体中分子或离子之间的相互作用;对于纳米流体,表面活性剂不仅降低了聚集效应,减小了聚集体的有效直径,同时随着表面活性剂的增加,聚集体的有效体积分数增大。因此,随表面活性剂浓度的增加,去离子水与纳米流体的粘度均先减小后增大,且亲水型TiO2-水纳米流体的粘度高于亲水亲油型TiO2-水纳米流体的粘度。研究发现,对于某一合适的分形维数(Df),模型拟合数据与实验数据趋势一致,但亲水型与亲水亲油型Ti02-DIW纳米流体的最佳分形维数不同,分别为2.4和2.7。以修正后的Smoluchowski粘度模型对实验数据进行拟合,得到的纳米流体中纳米颗粒的有效体积分数是可靠的。而且,无论所加入的纳米TiO2是亲水型还是亲水亲油型,在考虑了电粘滞效应并采用分形理论处理纳米颗粒的团聚效应后,纳米流体的粘度与纳米颗粒有效体积分数之间的关系符合爱因斯坦方程。因此,可以推测认为纳米颗粒在纳米流体中的分形团聚是造成纳米流体粘度与纳米颗粒体积分数之间复杂关系的原因。除此之外,还发现随表面活性剂(SDBS)浓度的增加,纳米流体的零电荷电位降低,二者符合一定的指数规律。当纳米流体处于零电荷电位时,其粘度较低。