纳米材料是结构单元尺寸介于1nm~100nm的材料，如零维的纳米粒子、一维的纳米线、二维的纳米膜[1]。纳米材料因其表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，显示出特异的光、电、磁、热、力、化学和生物性能[2]，不仅在高科技领域有着举足轻重的地位，也给传统产业带来了新的机遇和活力。

随着纳米材料科学的迅猛发展，研究人员尝试将纳米材料技术应用于强化传热领域，探索新一代高效传热及冷却技术。1995年，美国Argonne国家实验室的Choi[3]等率先提出纳米流体的概念，即将金属或非金属纳米颗粒按照一定比例和方法分散到液体介质（基液）中所形成的稳定悬浮液。并与Eastman[4]等实验发现，在水基液中添加氧化铜纳米颗粒，形成的纳米流体导热系数比水基液提高60％以上，强化传热效果显著。纳米流体具有强化基液的传热能力，大幅度提高基液导热系数的特性，其原因可以归纳为[5-7]:(1)固体颗粒的加入改变了原来基液的传热结构．基液一般都是由非金属液体分子构成，热量传递在非金属液体分子之间进行，其导热系数由液体分子本身的导热性决定。在基液中添加纳米颗粒，由于固体粒子的导热系数比液体大很多，可以增强混合物内部的热量传递，使得纳米流体整体导热系数比基液大。(2) 微对流现象的存在增强了粒子与液体间热量传递过程．当液体中存在着悬浮的微粒时，微粒不断地受到周围流体分子的碰撞，引起微粒无规则的运动（布朗运动），使得粒子与其周围液体间产生微对流现象，增强了纳米流体的能量传递能力。

纳米流体在强化传热领域显示出巨大的应用前景。Tsai[8]等在铜热管中分别加入金纳米流体与去离子水，实验结果表明，以去离子水为工质的热阻值为0.27℃／W，而由金纳米流体填充的热管热阻值为0.17℃／W，降低约37%。郑兆志[9]等用Cu-H₂O纳米流体平板作为太阳能热水器的集热工质,实验结果显示：当纳米流体中Cu的粒径为25nm时，质量分数为0.10%时，集热效率比水工质提高了23.83%。美国密苏里大学热管研究中心的Ma[10]等将体积比为l％的金刚石纳米流体加入到振荡热管中，实验结果发现：热导率从0.5813W/(m·K)上升到1.0032W／(m·K)。

然而，纳米颗粒粒径小且比表面积大，在基液中极易团聚而沉降，进而破环纳米流体的稳定性，严重影响纳米流体在实际生产中的应用。Zafarani-Moattar[11]等将ZnO纳米颗粒分散到聚乙二醇的水溶液中，制备出ZnO-聚乙二醇纳米流体，实验发现其只能稳定140min左右。提高纳米流体的稳定性是纳米流体应用中必须要解决的问题，目前常用的方法有物理方法、化学方法、物理化学混合方法[12-13]。物理方法包括：磁力搅拌、超声分散、声波破碎，但一般是两种物理方法配合使用。化学方法有加入分散剂（一般用表面活性剂），调节基液pH值等。物理化学混合法是先用一种化学方法分散再用一种物理方法辅助。Tajik[14]等将TiO₂和α-Al₂O₃纳米颗粒分散到水中超声分散30min，制备的纳米流体可以稳定24h，连续脉冲效果优于间断脉冲。Huang[15]等利用分散剂SDBS制备Al₂O₃-H₂O纳米流体，调节悬浮液pH值发现，当pH值小于7时，Al₂O₃颗粒易团聚沉降，难以保持稳定；当pH值在7.5~8.9时，Al₂O₃纳米颗粒具有良好的分散性并能长期保持稳定状态。Kole[16]等在Cu-H₂O纳米流体中加入表面活性剂，超声处理10h，磁力搅拌10h，15d内没有明显沉降痕迹。然而，物理方法难以解决纳米粒子相互吸引而团聚的问题，仅仅使用物理方法只能使纳米流体短时间保持稳定状态。化学方法需要综合考虑分散剂的用量，分散剂过量会调节纳米粒子的亲水性，破环纳米流体的稳定性，且分散剂成本较高。物理化学混合方法虽然结合两种方法的优点，但是需要反复实验寻找最佳条件，操作复杂。

纳米流体稳定性是纳米流体研究中面临的一大难题，从目前的研究来看，多数侧重于先将纳米粒子直接分散到基液中，然后再研究如何提高纳米流体的稳定性。然而，纳米流体稳定性差的根本原因是纳米粒子本身易团聚，所以提高纳米流体稳定性的方案应当是先解决纳米粒子自身易团聚的问题，再将不易再团聚的纳米粒子分散到基液中。蒙脱石是一种典型的粘土矿物，其单位晶胞由两层硅氧（Si-O）四面体夹一层铝氧八面体（Al-（0，OH））组成[17]。众所周知，蒙脱石具有良好的分散悬浮性[18]。蒙脱石矿物颗粒细小，易吸水膨胀，充分水化后以溶胶形式悬浮于水溶液中。并且，蒙脱石晶胞常因晶格取代而带有负电，彼此相互排斥，在稀溶液中难以团聚沉降[19]。因此，蒙脱石纳米颗粒能很好避免纳米粒子本身易团聚的问题。然而，蒙脱石纳米流体少有人研究。

本颗粒拟利用蒙脱石层状矿物可剥离的结构特点和良好的分散悬浮性，剥离蒙脱石纳米片，制备蒙脱石纳米流体，工艺简单，很好地解决了纳米流体稳定性的问题，而且蒙脱石自然资源丰富，价格低廉，大大降低纳米流体的生产成本。蒙脱石纳米流体在强化传热领域，显示出巨大的应用前景。