Steric Electrostatic 35 molecules hindrance Layer 0 25 20 Higher-Zeta potential Lower-Zeta potential ofluid 图5纳米流体的Zeta电位 Fig.5 Zeta potential of nanofluids 表5纳米流体的粒径分布 Table 5 Particle size distribution in nanofluid (nm) Nanofluid Range of particle size Average particle siz MWCNTs 890.1~1203.2 9233 MoS2 46.5-5314 Composite 141.8-1055.4 4478 纳米流体对固体表面的润湿性可由接触角进行表征，同时可用以说明其铺展成膜的能力。试验 采用座滴法取5uL样品滴至高温合金基底表面（表面粗糙度Ra=0.53μm),通过五点取样的平均值作 为最终试验结果。如图6所示，所有样品对金属基底的接触角都小于90°。其中传统水基冷却液由于 包含变压器油等对金属亲和的添加剂，故虽稀释浓度%，依旧起到了较好的润湿效果。单组元的 MWCNTs、MoS2纳米流体则是由强极性的EMIm]BE?分子改性而使其相较纯基液（水）的接触角 有所减小。复合纳米流体中两种纳米颗粒经Mi]BF改性而互相吸附，随后经GA包裹形成低表 面能的纳米簇分散于基液中，因此流体的表面张进一步降低。当液滴滴落在金属表面时，气-液表 面能密度降低，铺展范围变大，故接触角减小至59.33°，为所有试验样品中的最小值。由此意味着 可更迅速地在工作区域铺展成膜，从而有效地发挥其抗磨和抗磨的作用。 90 7971 67.36 59.33 录用 45 MWCNTs MoS:Composite ILs Conventional H.O nanofluid nanofluid nanofluid coolant 图6不同流体在高温合金基底表面的接触角 Fig.6 Contact angle of different fluids on the surface of superalloy substrate 2.3纳米流体热物性能分析 粘度是流体的基本物理性能指标，用以表征液相物质的流动性。水是一种低粘的牛顿流体，室 温(25℃)粘度仅为0.89mPa.s:EMm]BF4的粘度为39mPa.s,已在表2中给出。其余对照样品的 粘度试验结果如图7(a)所示。试验中选用的高精度转子适用于小粘度流体的测量，剪切率>305.1s1 时引发泰勒涡而使粘度值波动2。相对于水、Ls、传统水基冷却液(1.19mPa.s)而言，所制备的纳 米流体由于添加了纳米颗粒而形成了假塑性流体2：随着剪切速率增加，流体粘度迅速下降，随后MWCNTs none ILs MoS2 none ILs Composite none ILs MWCNTs nanofluid MoS2 nanofluid Composite nanofluid Lower-Zeta potential Higher-Zeta potential Zeta potential (mV) Steric hindrance Electrostatic Layer Nano￾particle ILs molecules Nano￾particle -5 0 5 20 25 30 35 图 5 纳米流体的 Zeta 电位 Fig.5 Zeta potential of nanofluids 表 5 纳米流体的粒径分布 Table 5 Particle size distribution in nanofluid (nm) Nanofluid Range of particle size Average particle size MWCNTs 890.1~1203.2 923.3 MoS2 46.5~531.4 427.1 Composite 141.8~1055.4 447.8 纳米流体对固体表面的润湿性可由接触角进行表征，同时可用以说明其铺展成膜的能力。试验 采用座滴法取 5μL 样品滴至高温合金基底表面（表面粗糙度 Ra=0.53μm），通过五点取样的平均值作 为最终试验结果。如图 6 所示，所有样品对金属基底的接触角都小于 90°。其中传统水基冷却液由于 包含变压器油等对金属亲和的添加剂，故虽稀释浓度仅 5%，依旧起到了较好的润湿效果。单组元的 MWCNTs、MoS2 纳米流体则是由强极性的[EMIm]BF4 分子改性而使其相较纯基液（水）的接触角 有所减小。复合纳米流体中两种纳米颗粒经[EMIm]BF4 改性而互相吸附，随后经 GA 包裹形成低表 面能的纳米簇分散于基液中，因此流体的表面张力进一步降低。当液滴滴落在金属表面时，气-液表 面能密度降低，铺展范围变大，故接触角减小至 59.33°，为所有试验样品中的最小值。由此意味着 可更迅速地在工作区域铺展成膜，从而有效地发挥其抗磨和抗磨的作用。 45 60 75 90 68.58 67.36 65.17 MWCNTs H2O nanofluid MoS2 ILs nanofluid Composite nanofluid Conventional coolant 71.75 59.33 79.71 Contact angle ( o) 图 6 不同流体在高温合金基底表面的接触角 Fig.6 Contact angle of different fluids on the surface of superalloy substrate 2.3 纳米流体热物性能分析 粘度是流体的基本物理性能指标，用以表征液相物质的流动性。水是一种低粘的牛顿流体，室 温（25°C）粘度仅为 0.89mPa.s；[EMIm]BF4的粘度为 39mPa.s，已在表 2 中给出。其余对照样品的 粘度试验结果如图 7（a）所示。试验中选用的高精度转子适用于小粘度流体的测量，剪切率>305.1s-1 时引发泰勒涡而使粘度值波动[22]。相对于水、ILs、传统水基冷却液（1.19mPa.s）而言，所制备的纳 米流体由于添加了纳米颗粒而形成了假塑性流体[23]：随着剪切速率增加，流体粘度迅速下降，随后 录用稿件，非最终出版稿