我校金桥教授、城市建设与环境学院谢华清博士主持承担了国家高技术研究发展计划项目即863计划项目“发动机用强化冷却液纳米流体的研究与开发”。 前不久，本报记者采访了谢华清博士，请他介绍“发动机用强化冷却液纳米流体的研究与开发”课题背景及课题进展情况（该项目编号为：2006AA05Z232）。以下是谢华清博士接受专访时的谈话摘要。
▲关于“发动机用强化冷却液纳米流体的研究与开发”课题立项情况的介绍
“发动机用强化冷却液纳米流体的研究与开发”项目是今年3月7日正式由国家科技部发文，作为“十一五”863计划先进能源技术领域2006年度专题课题立项的。“发动机用强化冷却液纳米流体的研究与开发”课题以新型换热介质纳米流体作为研究对象，拟解决纳米流体品质保障及制备工艺、纳米流体基础物性的测量、结合发动机热管理系统理论模型获取大量实验数据、适合利用纳米流体为冷却液的换热系统样机研制和优化等关键问题。课题组在大量前期研究和实践的基础上，优化制备均匀、稳定、具优异换热性能的发动机用强化传热纳米流体冷却液；建立纳米流体强化换热的理论分析方法；欲通过以纳米流体作为冷却液的发动机传热模型及主要散热器的匹配建模和实验验证，形成新型发动机热系统开发的基础平台，为研发以纳米流体作为冷却液的发动机系统提供新的技术途径；并欲进一步获得适用于发动机冷却系统传热性能改进的纳米流体技术，实现明显改善发动机工作效率的目标。我们开展发动机用纳米流体强化传热冷却液的研发，希望实现纳米流体在应用上的突破，获得自主知识产权，实现产业化，引领国内先进水平。该项目属于先进能源技术领域、高效节能与分布式功能技术专题中的高效节能技术方向，如获应用，期望能为我国建设生态文明，节能减排作贡献。
▲作为新型换热介质的纳米流体的特点及优势
纳米流体作为一种具有广阔应用前景的新型高效换热材料，其优异性能和应用领域的探索备受关注。所谓纳米流体，是指把金属或非金属纳米粉体分散到水、醇、机油等传统换热介质中，制备成均匀、稳定、高导热的新型换热介质。纳米颗粒尺寸小、比表面积大；纳米流体工质的另一个特点是固液两相均匀分布且能长期稳定，在管道内不易形成积淀阻塞。将纳米粉体加入到流体工质中制备成分散性好且均匀的纳米流体工质，其导热和比热等热物理性能均大幅提高。如今，汽车发动机工作强度的不断提高和热负荷的相应增加对冷却系统的散热能力提出了更高要求，以往强化传热技术的研究主要从增加换热面积、优化制造工艺以及主动外力辅助等入手，但这往往需要更大的换热系统或附加消耗能量。我们将纳米流体应用于发动机冷却系统，一方面可望显著改善传热性能，极大提高换热效率，确保发动机在良好的热状态下高效且可靠地运行；另一方面也符合系统向低能耗和小型化方向发展的趋势。
▲课题进展较顺利，已取得可喜成果
纳米流体的研究与开发是近十年发展起来的一个较新的研究领域，是材料和传热研究的热点方向之一。我们较早在国内开展了这方面的研究：2000年“新型高效纳米流体工质传热和热物理性质特异性及其测试新方法研究”获国家自然科学基金资助；2006年 “高性能纳米流体介质材料的研究与开发”获上海市浦江人才计划支持。一段时期以来，我们一直致力于从事高性能纳米流体介质的研发工作，累积了较好的研究基础，此次863项目主要是希望优选适合于作为发动机冷却系统热交换介质的纳米流体。目前，“发动机用强化冷却液纳米流体的研究与开发”课题进展较为顺利，已在我校建立起纳米流体制备的实验平台；在性能测试平台方面，已建立短热丝法热物性测试系统，模拟发动机换热器的扁管内流换热系数测试系统也已基本建立，目前正在调试当中。开发了多系列纳米流体，尤其在含碳纳米管纳米流体的开发方面已有成果，近期已申请两项国家专利，正在审核中。同时，已发表课题相关学术论文多篇。课题组下一步将着手与合作方进行发动机实物实验，通过实验将进一步优化纳米流体制备工艺和配方，使以纳米流体为介质的发动机冷却系统的传热性能提高达到15％，以期在2008年底课题完成时能进入实用。
▲关于“发动机用强化冷却液纳米流体的研究与开发”课题的意义
①将纳米流体应用于发动机冷却系统，可大大提升其效率，从而节约能源，降低成本，具有明显的社会效益和经济效益。②美国、德国、英国、韩国等汽车技术先进的国家都加大力度投入到纳米流体应用研究上。近几年，我国一些高校和科研机构也相继进行了纳米流体的相关探索，但目前的研究大都着眼于基础研究方面，高效冷却技术亟需在新型换热介质研发方面取得突破。我们开展的发动机用纳米流体强化传热冷却液的研究与开发，有望实现纳米流体在应用上的突破，获得自主知识产权，实现产业化。③课题科学内容非常丰富，应用前景十分广阔，作为国家高技术研究发展计划项目，整体上处于领先水平。可促进学院的专业建设和科研水平的提高，有利于扩大我校的学术影响。
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