冰蓄(xu)冷技術(shu)可(ke)以有效(xiao)解決電網供應(ying)中(zhong)的(de)(de)“峰谷負荷”現(xian)象(xiang)，提高(gao)能源的(de)(de)利用效(xiao)率(lv)。納米(mi)流(liu)體(ti)能夠顯著改(gai)善冰蓄(xu)冷系統中(zhong)的(de)(de)過(guo)冷現(xian)象(xiang)及傳熱(re)性(xing)(xing)能，得到廣大科(ke)研(yan)人員的(de)(de)青睞。為進一步了解添加(jia)納米(mi)材(cai)料對基液凝固過(guo)程和熱(re)物(wu)理性(xing)(xing)質的(de)(de)影響(xiang)。同時，考(kao)慮到過(guo)冷流(liu)體(ti)易與容器(qi)壁面接(jie)(jie)觸而(er)成核凝固，采用傳統接(jie)(jie)觸式測量過(guo)冷流(liu)體(ti)的(de)(de)表面張(zhang)(zhang)力難度大。本文通過(guo)冷凍實驗對氧(yang)化(hua)石墨烯納米(mi)流(liu)體(ti)的(de)(de)凝固特性(xing)(xing)進行研(yan)究(jiu)，采用聲(sheng)懸浮技術(shu)結合圖像識別(bie)技術(shu)，非接(jie)(jie)觸測量過(guo)冷狀態下(xia)氧(yang)化(hua)石墨烯納米(mi)流(liu)體(ti)的(de)(de)表面張(zhang)(zhang)力，主要的(de)(de)研(yan)究(jiu)內(nei)容和結論(lun)如下(xia):

(1)為制(zhi)取穩定(ding)性良好的(de)納(na)米(mi)流(liu)(liu)(liu)體(ti)，設計L_9(3~3)正交試驗(yan)。采(cai)用超(chao)聲(sheng)分散(san)的(de)方法(fa)制(zhi)備(bei)了0.02 wt%、0.05 wt%和0.08 wt%氧(yang)化石(shi)墨烯納(na)米(mi)流(liu)(liu)(liu)體(ti)，分析(xi)超(chao)聲(sheng)振蕩(dang)功率和超(chao)聲(sheng)分散(san)時(shi)長對(dui)納(na)米(mi)流(liu)(liu)(liu)體(ti)穩定(ding)性的(de)影響。以Zeta電位為納(na)米(mi)流(liu)(liu)(liu)體(ti)穩定(ding)性的(de)主要衡量標準，確(que)定(ding)出最佳制(zhi)備(bei)方案。

(2)在(zai)-18.0℃的(de)冷(leng)(leng)(leng)凍(dong)溫(wen)度下，對去(qu)(qu)離子(zi)水(shui)和(he)0.02 wt%、0.05 wt%及0.08 wt%氧(yang)化石墨烯納米(mi)流(liu)體(ti)進行(xing)冷(leng)(leng)(leng)凍(dong)實驗(yan)。所(suo)測流(liu)體(ti)的(de)過冷(leng)(leng)(leng)度分別(bie)(bie)為6.8℃、2.4℃、3.0℃和(he)1.9℃，通過“經(jing)典成核(he)”理(li)論驗(yan)證添(tian)(tian)加(jia)(jia)氧(yang)化石墨烯納米(mi)材(cai)料具有(you)促進基液成核(he)作用。同時(shi)，基液中(zhong)添(tian)(tian)加(jia)(jia)氧(yang)化石墨烯納米(mi)材(cai)料能夠提(ti)高(gao)蓄冷(leng)(leng)(leng)速率，納米(mi)流(liu)體(ti)冷(leng)(leng)(leng)卻凝固所(suo)需的(de)時(shi)間(jian)相較于去(qu)(qu)離子(zi)水(shui)分別(bie)(bie)縮(suo)短(duan)了8.7%、20.6%和(he)28.9%。

(3)推導出重力作(zuo)用下，平面駐波場內(nei)聲懸(xuan)浮液滴所(suo)需的(de)最小聲壓幅值(zhi)(zhi)為2553Pa。諧(xie)振腔內(nei)空氣(qi)溫度在-10～20℃范圍內(nei)變化，懸(xuan)浮液滴所(suo)需的(de)最小聲壓幅值(zhi)(zhi)的(de)變化率為2.74%、所(suo)受的(de)最大聲輻射力的(de)變化率為30.98%。

(4)采(cai)用聲懸(xuan)浮(fu)液(ye)(ye)滴(di)振蕩(dang)(dang)法非接(jie)觸測量流體的(de)(de)(de)表(biao)面張(zhang)力(li)。通過圖像識別技(ji)術獲取懸(xuan)浮(fu)液(ye)(ye)滴(di)的(de)(de)(de)振蕩(dang)(dang)信息，確(que)定液(ye)(ye)滴(di)的(de)(de)(de)振蕩(dang)(dang)模式為2;使用快速傅里葉(xie)變換進行頻譜分析，得(de)到液(ye)(ye)滴(di)的(de)(de)(de)振蕩(dang)(dang)頻率;以10.0℃流體的(de)(de)(de)表(biao)面張(zhang)力(li)為基準(zhun)，確(que)定液(ye)(ye)滴(di)的(de)(de)(de)形(xing)狀(zhuang)修(xiu)正系(xi)數a，完成修(xiu)正后Rayleigh方程中各(ge)待定參數的(de)(de)(de)確(que)定。

(5)測(ce)量-7.0～10.0℃去(qu)離子水(shui)的表面張力，測(ce)量結果與參考(kao)值的平均偏差在±0.37%以內，相(xiang)對偏差小于0.51%，驗證了聲懸浮液滴振蕩法測(ce)量流體(ti)表面張力的可行性，并適用于過冷流體(ti)的表面張力測(ce)量。

(6)測量了-7.0～10.0℃、0.02～0.12 wt%氧(yang)化(hua)石(shi)墨(mo)烯(xi)納(na)(na)米流體的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)。其(qi)表(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)呈現(xian)隨(sui)質(zhi)量濃度(du)的(de)(de)增大(da)而增大(da)、隨(sui)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)升高而減小的(de)(de)變化(hua)趨勢(shi)，這與氧(yang)化(hua)石(shi)墨(mo)烯(xi)納(na)(na)米材料的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)親水官能團(tuan)導(dao)致(zhi)納(na)(na)米顆粒在(zai)液滴內的(de)(de)分布情況(kuang)有關(guan)。此外，0.05～0.12 wt%納(na)(na)米流體的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)隨(sui)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)變化(hua)存在(zai)位于0℃附近的(de)(de)拐(guai)點。