Em direção aos nanofluidos de TiO2 - Parte 1:Preparação e propriedades

Resumo

Como uma nova geração de fluido de trabalho, o nanofluido tem sido considerado um tópico de pesquisa quente nas últimas três décadas. Muitos artigos de revisão forneceram resumos abrangentes e sistemáticos sobre o desenvolvimento e o estado da arte dos nanofluidos. A partir de hoje, está se tornando cada vez mais difícil fornecer uma revisão abrangente de todos os tipos de nanofluidos devido à grande quantidade de literaturas relacionadas. E muitas controvérsias e inconsistências nos argumentos relatados foram observadas em vários nanofluidos. Enquanto isso, as revisões sistemáticas ou abrangentes sobre um determinado tipo de nanofluido são insuficientes. Portanto, esta revisão se concentra na pesquisa sobre um dos tipos mais interessantes viz. TiO ₂ nanofluido, que chamou a atenção dos cientistas por causa de suas propriedades interessantes e abrangentes, como dispersividade sensacional, estabilidade química e não toxicidade. Devido à preparação de nanofluidos ser o pré-requisito e as propriedades físicas são fatores críticos para aplicações futuras, esta primeira parte da revisão resume pesquisas recentes sobre preparação, estabilidade e propriedades físicas de TiO ₂ nanofluidos.

Revisão

Histórico

Desenvolvimento de Nanofluidos

Uma vez que a capacidade de transferência de calor dos líquidos é geralmente muito inferior à dos metais sólidos ou compostos metálicos, espera-se que o transporte de calor do líquido possa ser aumentado pela suspensão de partículas sólidas nele. No entanto, algumas desvantagens apareceram em suspensões com partículas de milímetros ou micrômetros, como a fraca dispersibilidade, agregação e sedimentação, bem como aderência à superfície interna do sistema, o que poderia facilmente levar à degradação do desempenho de transferência de calor, aumento na potência de bombeamento, e até mesmo bloco de tubos. Uma nova oportunidade para superar essas desvantagens foi encontrada quando uma nova geração de viz suspensão. nanofluido foi proposto por Choi em 1995 [1].

Nanofluido é um novo tipo de suspensão diluída contendo nanopartículas cujo tamanho pelo menos unidimensional está abaixo de 100 nm. Quando o tamanho das partículas na suspensão atinge o nível nanométrico, espera-se que a suspensão possa atingir uma melhor propriedade térmica e, simultaneamente, manter-se mais estável do que partículas milimétricas ou micrométricas / mistura líquida. Um nanofluido estável também pode obter uma melhor liquidez e, às vezes, pode ser tratado como um fluido monofásico. Portanto, um dos maiores desafios que os nanofluidos enfrentam é a preparação e estabilidade, que são os principais pré-requisitos para alcançar boas propriedades termofísicas e outras aplicações de engenharia. Assim, a pesquisa sobre os nanofluidos pode geralmente ser categorizada nas seguintes direções:preparação e estudo de estabilidade [2, 3], propriedades físicas como condutividade térmica [4,5,6,7,8] e análise de viscosidade [9,10 , 11,12], pesquisa de transferência de calor [13, 14], aplicação de engenharia [15,16,17,18] e análise teórica ou desenvolvimento de modelo [19,20,21,22,23,24,25].

Nas últimas duas décadas, especialmente nos últimos 10 anos, a pesquisa sobre nanofluidos tem aumentado explosivamente devido às suas propriedades fascinantes e muitos pesquisadores realizaram estudos experimentais ou teóricos sobre vários aspectos dos nanofluidos [26,27,28,29]. Para ilustrar isso, a tendência de crescimento no número de publicações contendo "nanofluidos ou nanofluidos" no título recuperado de "web of science" pode ser encontrada na Fig. 1. Esta figura ilustra claramente que a pesquisa de nanofluidos está crescendo tão rápido que o a publicação em 2016 atingiu 21,9% do total nas últimas duas décadas. Se o escopo de recuperação fosse reduzido para texto completo e para conter mais bancos de dados de pesquisa, os resultados poderiam aumentar várias vezes. Portanto, está se tornando cada vez mais difícil fornecer uma revisão abrangente de todos os tipos de nanofluidos devido à grande quantidade de literaturas relacionadas. E nos últimos 2 anos, algumas análises enfocaram um aspecto da propriedade ou um certo tipo de nanofluido para fornecer análises mais abrangentes. Por exemplo, a Tabela 1 mostra as análises mais recentes sobre alguns aspectos especializados dos nanofluidos, como:

(1)
Preparação ou caracterização [30,31,32]
(2)
Certos tipos de nanopartículas (Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , CuO, grafeno, CNT, nanofluidos híbridos) [32,33,34,35,36,37,38]
(3)
Certos tipos de fluido de base (água, EG, mistura de EG / água, óleo) [39,40,41,42]
(4)
Uma ou mais propriedades físicas (condutividade térmica, viscosidade, calor específico) [43,44,45,46,47]
(5)
Certos tipos de características (forçada, natureza, transferência de calor por convecção por fervura, queda de pressão, migração de partículas) [48,49,50,51,52,53]
(6)
Algumas aplicações especializadas (trocador de calor, coletores solares, refrigeração) [54,55,56,57,58,59,60,61,62]

Vantagens do TiO ₂ Nanofluidos

As introduções acima na Tabela 1 exibem a viabilidade e a importância das revisões em algumas direções especializadas de nanofluidos, uma vez que podem fornecer informações relativamente abrangentes e detalhadas para um determinado aspecto. Como um dos tipos mais comuns, TiO ₂ os nanofluidos chamaram a atenção dos cientistas devido às suas excelentes propriedades físicas e químicas. Em primeiro lugar, TiO ₂ é amplamente utilizado nas áreas de impressão, cosméticos, purificação do ar, etc., e é um material seguro universalmente reconhecido, sem qualquer toxidade para os seres humanos. Considerando a segurança deste nanofluido, Taghizadeh-Tabari et al. [63] aplicaram TiO ₂ –Anofluido de água em um trocador de calor de placas para indústrias de pasteurização de leite. Em segundo lugar, TiO ₂ tem estabilidade química excepcional, resistência a ácido, álcali e à maioria da erosão por solução orgânica. Em terceiro lugar, TiO ₂ nanopartículas foram produzidas em grau industrial maior, o que as torna relativamente econômicas [64]. Em quarto lugar, TiO ₂ nanopartículas têm dispensabilidade relativamente boa em fluidos de base polares e não polares, especialmente ao adicionar dispersante adequado. Yang et al. [65] investigaram as estabilidades de dispersão de 20 tipos de nanopartículas em solução de amônia-água. Os resultados mostraram que anatase TiO ₂ era o óxido de metal mais estável sem surfactante, e sua estabilidade poderia ser melhorada adicionando surfactante adequado. No relatório de Silambarasan et al. [66], a absorção de TiO ₂ os nanofluidos variaram muito pouco após 10 dias de armazenamento, conforme mostrado na Fig. 2. Essa ligeira mudança na absorvência indica que a estabilidade do TiO ₂ nanofluidos que eles prepararam foi bastante notável. Pode-se concluir resumindo as literaturas disponíveis que TiO ₂ nanopartículas, em geral, apresentam melhor dispensabilidade do que outras nanopartículas convencionais de óxidos metálicos. Uma vez que a dispersão de nanopartículas em líquido é o pré-requisito mais importante para a aplicação de nanofluidos, muitos pesquisadores selecionaram TiO ₂ nanofluidos como sujeitos de pesquisa.

Devido à preparação de nanofluidos ser o pré-requisito e as propriedades físicas serem fatores críticos para projetar e construir as aplicações relacionadas à energia, o objetivo das duas análises é resumir sistematicamente os avanços recentes do estudo sobre TiO ₂ nanofluidos, incluindo a preparação, estabilidade, propriedades físicas e aplicações de energia. Um esboço esquemático detalhado das duas análises sobre a preparação, propriedade e aplicação do TiO ₂ os nanofluidos podem ser vistos na Figura 3. Esta revisão está organizada sob a ótica de um determinado tipo de nanofluido, considerado um dos tipos mais próximos da aplicação prática. E o objetivo principal deste documento é fornecer um guia de referência útil para que os pesquisadores atualizem o conhecimento sobre o status da pesquisa do TiO ₂ nanofluidos e apontar os desafios críticos e recomendações úteis para direções de estudos futuros.

Preparação do TiO ₂ Nanofluidos

Método de uma etapa

Geralmente, dois métodos principais de preparação podem ser diferenciados:métodos de uma etapa e métodos de duas etapas. O método de uma etapa é implementado suspendendo as nanopartículas no fluido de trabalho necessário que acompanha seu processo de geração. O método de uma etapa pode ser subdividido em métodos físicos e métodos químicos. O método físico inclui deposição de vapor, ablação a laser e arco submerso. Método químico significa produzir nanofluidos por reação química. Geralmente, os métodos acima são introduzidos como métodos de preparação de nanopartículas secas. No entanto, esses métodos podem ser atualizados para métodos de preparação de uma etapa de nanofluidos, substituindo os coletores de partículas secas para os recipientes de fluido de base correspondentes.

Deposição de vapor

A deposição de vapor é um método físico comum na preparação de nanofluido. Um dispositivo típico para este método pode ser visto na Fig. 4 [67]. O material sólido a granel para a preparação de nanopartículas é aquecido e evaporado em um recipiente de baixa pressão preenchido com um gás inerte e, em seguida, o vapor da matéria-prima é resfriado pelo filme líquido em turbilhão e sedimentado nos fluidos de base. A deposição de vapor é geralmente usada na preparação de nanofluidos metálicos, mas este método raramente é empregado para TiO ₂ nanofluidos por causa da alta temperatura do ponto de ebulição. No entanto, este método pode ser melhorado usando aquecimento elétrico para atingir uma alta temperatura. Lee et al. [68] usaram um método de evaporação de fio pulsado em uma etapa (PWE) para preparar nanofluidos à base de etilenoglicol (EG) contendo TiO ₂ nanopartículas. Eles aplicaram tensões pulsadas de 25 kV em um fio fino e o superaqueceram para evaporar em plasma em alguns milissegundos. Em seguida, o plasma foi interagido por oxigênio e argônio e condensado em nanopartículas. Finalmente, eles obtiveram TiO ₂ nanofluidos, permitindo que as nanopartículas entrem em contato direto com EG dentro da parede da câmara.

Método de arco submerso

O método de arco submerso pode fornecer e manter uma temperatura ainda mais alta para a preparação de TiO ₂ nanofluidos. Chang et al. [69] fabricou um novo sistema de síntese de arco submerso para produzir TiO ₂ nanofluidos. Seu dispositivo é composto principalmente de unidade de pulverização de arco, espaço de vácuo e sistemas de controle de temperatura e pressão, que são mostrados na Fig. 5. Neste dispositivo, TiO em massa ₂ sólido foi vaporizado pelo método de descarga de arco no vácuo e, em seguida, o TiO gasoso ₂ foi resfriado rapidamente em um sólido fino por um líquido isolado. Eles concluíram que esse método era mais proeminente do que os métodos de aerossol porque os nanofluidos preparados tinham maior estabilidade de dispersão e podiam ser considerados um fluido newtoniano. Zhang et al. [70] melhorou o método de arco submerso, otimizando o sistema de controle de parâmetros de reação, circulação de resfriamento e o tamanho do dispositivo de arco submerso. Com base no sistema otimizado, eles podem produzir TiO ₂ mais estável e mais fino suspensão com boa reprodutibilidade no tamanho de partícula. E o desempenho de adsorção de seu TiO ₂ nanopartículas são melhores do que as comerciais.

Método químico

O método químico consiste em obter nanofluidos por reação química e geralmente inclui o método de coprecipitação e o método de conversão de precursor. O método químico convencional de sintetizar TiO ₂ nanofluidos são baseados em um precursor TiO (OH) ₂ sedimento por reação química de sais inorgânicos titânicos e amônia-água, em seguida, sofre calcinação para obter TiO ₂ em pó. Algumas pesquisas mostraram que os nanofluidos obtidos pelo método químico tinham melhor estabilidade e maior condutividade térmica do que aqueles produzidos pelo método de duas etapas [71]. A controlabilidade da microestrutura das nanopartículas é outro diferencial deste método. O método de ajuste convencional consiste em controlar parâmetros como temperatura de síntese, valor de pH, tempo de banho ultrassônico e aditivos [72]. No entanto, este método é usado principalmente para preparar TiO ₂ pó secando o líquido como resultado do ambiente líquido complexo neste método não é adequado para a aplicação detalhada de nanofluidos. Enquanto, quando o TiO ₂ os pós podem suspender de forma estável no fluido de base necessário alterando o fluido em massa sem processo de secagem, este método será promissor sob a condição de que os novos parâmetros do ambiente líquido, como acidez ou alcalinidade e concentração de eletrólito, estejam próximos do fluido original para preparação.

O método de uma etapa não contém os processos de secagem e dispersão que são vulneráveis à aglomeração de nanopartículas. Portanto, geralmente se acredita que o método de uma etapa obtém nanofluidos mais estáveis [73]. No entanto, também existem alguns defeitos que restringem a faixa de aplicação do método de uma etapa. Por exemplo, a deposição de vapor não pode ser utilizada para preparar os nanofluidos contendo alto ponto de ebulição ou nanopartículas não cristalinas. Os métodos de ablação a laser e arco enterrado a vácuo são de alto custo e requerem condições de circunstâncias críticas. O método químico geralmente requer os serviços de condições específicas de reação, como o valor de pH e a temperatura exigidos. E pode facilmente sintetizar alguns subprodutos nos líquidos [74]. Por exemplo, Sonawane et al. [75] usou o método sol-gel para sintetizar anatase TiO ₂ nanopartículas com um valor de pH constante de 5. A solução precursora incluiu isopropóxido de titânio e isopropanol, bem como água bidestilada. Pode-se concluir que esta mistura com tal valor de pH específico e composições químicas complexas não poderia ser utilizada como nanofluidos de transferência de calor. Portanto, eles secaram o TiO sintetizado ₂ nanopartículas e, em seguida, redispersá-los em fluidos de trabalho de base necessários, incluindo água, EG e óleo de parafina com tratamentos ultrassônicos para obter os nanofluidos necessários. Pode-se concluir que o método de uma etapa dificilmente deve ser utilizado para alguns nanofluidos com ingredientes específicos, especialmente para os nanofluidos com água pura, óleo, refrigerante, etc. como fluidos de base e também para um sistema de aplicação contendo gás volátil.

Método de duas etapas

No método de duas etapas, os processos de produção de nanopartículas e sua suspensão no fluido de base necessário são operados de forma independente. O método de duas etapas é amplamente usado para TiO ₂ nanofluidos desde as técnicas de síntese de TiO ₂ as nanopartículas atingiram essencialmente a escala de produção industrial. A Figura 6 mostra um procedimento típico de método de duas etapas. As nanopartículas secas são inicialmente sintetizadas por métodos químicos ou físicos e, em seguida, suspensas nos fluidos básicos necessários. No entanto, como a forte força de interação das partículas pode levar à colisão e agregação de nanopartículas, é bastante difícil para elas suspenderem de maneira estável e uniforme no fluido de base. Portanto, alguns métodos de dispersão são empregados em geral para garantir uma boa estabilidade e disponibilidade dos nanofluidos.

A Tabela 2 mostra um resumo dos estudos relacionados sobre os métodos de preparação de TiO ₂ nanofluidos nos últimos anos. Pode-se observar que os tipos de fluido de base envolveram água, EG, refrigerante, solventes orgânicos, etc. Em geral, três técnicas principais para a dispersão e suspensão de nanopartículas em fluidos de base foram amplamente utilizadas no processo de preparação em duas etapas.

Adicionando dispersante

O primeiro método de dispersão é modificar as superfícies das partículas por meio da adição de dispersante, que se espera evitar que as nanopartículas se agregem pelos papéis de repulsão eletrostática ou impedimento estérico das moléculas do dispersante [76]. Pode-se notar que o surfactante mais utilizado foi o CTAB nos relatórios existentes. E outros tipos, incluindo SDBS, SDS, PVP, ácido oleico, ácido acético e PEG também foram usados em algumas pesquisas. Em 2012, Mo et al. [77] usou o método de duas etapas para preparar dois tipos de nanofluidos, suspendendo rutilo tipo bastonete TiO ₂ e anatase esférica TiO ₂ na água. Eles observaram que os nanofluidos podem se manter estáveis por 286 h ao usar SDS como dispersante. No ano seguinte, eles compararam os efeitos na dispersão por três surfactantes diferentes, incluindo SDBS, PVP e CTAB [78]. E eles descobriram que, neste escopo de pesquisa experimental, quando a proporção de massa do SDBS e das nanopartículas de dióxido de titânio é de 0,3, eles podem obter a melhor dispersão de nanofluido. Nakayama e Hayashi [79] usaram o método de duas etapas para dispersar uma alta carga de TiO ₂ nanopartículas em um líquido de base orgânica com a ajuda de modificação de superfície por ácido propiônico e n-hexilamina. Eles descobriram que a modificação da superfície pode melhorar a dispersão dos nanofluidos, que mostraram melhor efeito no método de duas etapas do que no método de uma etapa. As características do TiO ₂ as nanopartículas que eles prepararam não são alteradas e podem ser bem aplicadas para diferentes fluidos de base de solvente orgânico.

Ajustando o valor do pH

O segundo método de dispersão é ajustar o ambiente de dispersão ajustando o valor de pH do fluido de base. Este método é equipar as nanopartículas com potencial zeta mais alto, ajustando um valor de pH adequado do fluido, que deve evitar o contato das nanopartículas pelas repulsões eletrostáticas mais altas [76]. Li e Sun [80] investigaram o efeito do valor de pH nos comportamentos de agregação de TiO ₂ nanopartículas em líquidos de base mono e binária por SRFA e Fe (III). Eles descobriram que a adsorção de SRFA melhorou muito a estabilidade de suspensão do TiO ₂ nanopartículas em valores de pH de 4, 6 e 8, e eles pensaram que isso era causado principalmente pelo aumento acentuado de cargas negativas na superfície das partículas. He et al. [81] descobriram que a estabilidade do TiO ₂ nanofluidos podem ser muito melhorados ajustando o valor de pH do fluido de base para 11, no qual um alto potencial zeta de 45 mV pode ser formado para evitar a reaglomeração e deposição e possível incrustação subsequente do tubo de cobre. Os nanofluidos com o valor de pH ideal podem se manter estáveis por vários meses. Além disso, Vakili et al. [82] e Sen et al. [83] ajustou o valor de pH do fluido de base para 11, e eles descobriram que o TiO ₂ nanofluidos podem ter melhor estabilidade de dispersão sob esta condição fortemente alcalina.

Meios físicos

O terceiro método de dispersão equivale a quebrar aglomerações de partículas por meios físicos, por exemplo, agitação mecânica, ondas ultrassônicas e moagem de esferas agitada. Esses métodos devem gerar oscilações de cavitação que podem levar a efeitos de cisalhamento, quebra e dispersão [84]. É universalmente reconhecido e comprovado que os nanofluidos serão mais estáveis após vibração supersônica adequada e pode ser comprovado mais uma vez pelo resumo da estabilidade de dispersão TiO ₂ nanofluidos. Pode-se observar na Tabela 2 que quase todos os processos de preparação envolveram alguns tratamentos físicos. Li et al. [85] TiO disperso ₂ nanopartículas em solução de MDEA para preparar TiO ₂ –MEDA – H ₂ O nanofluids. Eles descobriram que os nanofluidos podiam se manter estáveis por 48 h com agitação mecânica sem adição de dispersante. Tajik et al. [86] investigaram os efeitos de diferentes tipos de ultrassom (pulsos contínuos ou descontínuos) no comportamento de suspensão do TiO à base de água ₂ nanofluidos. Os resultados mostraram que os pulsos contínuos tiveram melhores efeitos de quebra do que os descontínuos, enquanto os últimos não conseguiram separar algumas grandes agregações. Silambarasan et al. [66] investigaram experimentalmente o efeito da moagem agitada de esferas e ultrassonicação no comportamento de suspensão de uma mistura à base de água contendo TiO submicrônico ₂ partículas. Eles descobriram que a moagem de esferas agitada pode produzir suspensões estáveis contendo partículas submicrônicas, e a ultrassonicação pode ser aplicada posteriormente para controlar o comportamento de transporte do TiO ₂ suspensões. Longo e Zilio [87] compararam os efeitos da agitação mecânica e das ondas ultrassônicas no comportamento de dispersão do TiO ₂ –Water e Al ₂ O ₃ –Anofluidos de água. Eles observaram que o tratamento de sonicação a 25 kHz por 48 h apresentou melhor eficiência de dispersão do que apenas a simples agitação mecânica. Após esses tratamentos de dispersão física, os dois tipos de nanofluidos podem se manter estáveis por mais de 1 mês.

Combinação de usos

Geralmente, combinações de métodos de dispersão de adição de surfactante, alteração do valor de pH de fluidos de base e vibração de ultrassom são utilizadas no método de duas etapas para obter melhor desempenho de dispersão de nanofluidos. Liu et al. [88] TiO disperso ₂ nanopartículas (25 nm) em água para preparar TiO estável ₂ nanofluidos. Três tratamentos, incluindo adição de PEG1000 como dispersante, vibração de ultrassom e regulação do valor de pH para 4-5 ou 9-10 foram utilizados para obter TiO estável ₂ nanofluidos. Fedele et al. [89] usou um método de dispersão de combinação de adição de ácido acético como dispersante e ajuste do valor de pH para uma faixa de 1,86 a 3,07 de acordo com as frações de massa de nanopartículas, bem como uma sonicação adequada; eles observaram que os nanofluidos podiam se manter estáveis por pelo menos 35 dias porque os tamanhos médios das partículas permaneceram aproximadamente constantes durante os períodos. Ghadimi et al. [90] preparou um TiO ₂ à base de água extremamente estável nanofluido por adição de ácido acético e ajuste do pH para 5, bem como vibração ultrassônica. Eles encontraram o TiO ₂ os nanofluidos ainda estavam suspensos de forma estável após 1 ano de armazenamento. Existem também alguns outros exemplos para o uso combinado das três técnicas. Pode-se verificar da Tabela 2 que Mo et al. [77, 78], Kim et al. [91], Mushed et al. [92], Jarahnejad et al. [93], Ghadimi et al. [90] e Said et al. [94] utilizou todas as três técnicas de dispersão para obter o melhor efeito de dispersão.

No entanto, alterar o valor de pH dos fluidos básicos restringirá severamente a faixa de aplicação do TiO ₂ nanofluidos como fluidos térmicos devido à corrosão e segurança em condições ácidas e alcalinas. Portanto, mais pesquisadores estão mais inclinados a empregar as outras duas técnicas de dispersão viz. adicionar dispersante e meios físicos para as aplicações potenciais em sistemas reais. Wu et al. [95] e Yang et al. [74] pretendia aplicar TiO ₂ nanofluidos para o sistema de refrigeração por absorção de água e amônia. O método de alteração do valor de pH não está disponível porque o fluido de base tem uma faixa de pH específica determinada pela concentração de amônia. Portanto, eles usaram PAA ou PEG1000 como dispersante combinado com vibração ultrassônica para melhorar a estabilidade do TiO ₂ nanofluidos e obteve bons efeitos. Para aplicar nanofluidos ao sistema de refrigeração por compressão, Peng et al. [96] adicionou TiO ₂ nanopartículas em R141b para preparar nano-refrigerante com tamanho de partícula de 25, 40, 60 e 100 nm, respectivamente. O nano-refrigerante foi sonicado usando um processador ultrassônico por 20 min. E eles pensaram que essa etapa é importante para obter uma boa dispersão para nanopartículas no refrigerante a granel. Além disso, eles estudaram experimentalmente a influência de surfactantes aniônicos, catiônicos e não iônicos na estabilidade do nano-refrigerante. E eles observaram que o tipo de surfactante é um fator importante no tamanho da partícula em estado estacionário. Kayhani et al. [97] hexametildisilazano de surfactante usado e métodos de vibração ultrassônica preparados TiO seco ₂ nanopartículas primeiro e depois adicionadas em água destilada com tratamento de vibração ultrassônica (400 W e 24 kHz) por 3-5 h. Eles descobriram que os nanofluidos preparados podiam se manter estáveis por vários dias e nenhuma sedimentação ocorreu. Yang et al. [98] descobriram que o uso do surfactante SDBS em uma faixa de baixa concentração e vibração ultrassônica pode melhorar o comportamento de suspensão do TiO à base de amônia-água ₂ nanofluidos.

Métodos de pós-tratamento

Além do método convencional de uma ou duas etapas, alguns métodos de pós-tratamento para a preparação de nanofluidos também foram propostos. Alguns nanofluidos melhor dispersos podem ser obtidos de alguns fluidos brutos mal dispersos contendo nanopartículas aglomeradas por meio de alguns tratamentos especiais, como quebrar ou remover as nanopartículas aglomeradas do fluido bruto.

Hwang et al. [99] observaram que os efeitos do agitador, banho ultrassônico e disruptor ultrassônico são limitados para melhorar a dispersão de nanofluidos. Eles usaram um homogeneizador de alta pressão para retirar o nanofluido, e o processo pode ser visto na Fig. 7. Em sua pesquisa, o diâmetro médio inicial das partículas pode ser diminuído em pelo menos uma ordem de magnitude após o retratamento por o homogeneizador de alta pressão. E eles descobriram que o homogeneizador de alta pressão exibiu o melhor efeito entre todos os meios de dispersão física usados em seu estudo.

Yang et al. [100] usaram um método de otimização para preparar nanofluidos. O processo de otimização de melhoria de dispersão de nanofluidos é mostrado na Fig. 8. Eles removeram os nanofluidos bem suspensos do volume de nanofluidos mais concentrados e, em seguida, recuperaram as partes removidas nas concentrações necessárias por diluição de adição de fluidos de base. A razão de diluição foi baseada na propriedade se a absorvência dos nanofluidos é diretamente proporcional à sua concentração. E eles observaram sedimentação e mediram a variação da absorvência para estimar o efeito do método. Os resultados mostraram que para rutilo e anatase TiO ₂ nanofluidos, o método otimizado pode melhorar muito sua dispersão e produzir TiO mais estável ₂ nanofluidos.

Existem algumas controvérsias ou inconsistências nos argumentos de preparação de nanofluidos. Em primeiro lugar, adotar o método de uma etapa ou o método de duas etapas é uma inconsistência. Espera-se que o método de uma etapa alcance melhor estabilidade de dispersão, uma vez que evita os processos de secagem e dispersão das nanopartículas. No entanto, para os efeitos colaterais do método de uma etapa, como o subproduto, o ambiente de solução especial parece mais fatal, o que restringe severamente o escopo de aplicação dos nanofluidos. Portanto, o método de duas etapas é mais amplamente usado devido à grande adaptabilidade e melhoria substancial nas técnicas de dispersão de TiO ₂ nanopartículas. Em geral, o método de duas etapas é recomendado para ser empregado com pós-tratamento apropriado para a preparação de TiO ₂ nanofluidos.

Another controversy is whether surfactant should be used in the preparation of nanofluids. The presence of appropriate surfactant can improve the dispersion stability but also may bring some side effects such as a decrease in thermal conductivity, increases in viscosity, and foaming ability. Due to the potential advantages such as reduction in surface tension and improvement in re-dispersible property, the surfactant with low concentration is suggested to be used when it not brings obvious decrease in thermal conductivity or increase in viscosity and foaming ability. In addition, the influence of surfactant on thermal conductivity and viscosity of nanofluids is also a controversy in current studies.

Stability of Nanofluids

Stability research is generally followed the preparation to achieve the optimal dispersion craft since it is closely related to the effectiveness and practicability of nanofluids. The great amount of aggregations in the unstable nanofluids can easily cause sedimentation and adsorption on the inner surface of the system, which will probably result in the degradation of heat transfer efficiency, raising of pumping power, and even blocking up in system pipe blocks.

It can be found from Table 2 that the stable times of different researchers thought were variously distributed in the range of several hours to 1 year. A most stable nanofluid was obtained by a combined use of adding surfactant, controlling pH value, and ultrasonic vibration by Ghadimi et al. [90]. Also, the particles’ loading in their experiment was very low at 0.1 wt.%, which was also another contribution for the long-term stability. Without adding surfactant, the nanofluids can also achieve a better dispersion stability by adjusting the pH value of the liquid to a suitable value. For example, He et al. [81] and Longo et al. [87] observed that the TiO₂ nanofluids can keep stable for months by adjusting the pH to 11 with the help of ultrasonic vibration. Also, some TiO₂ nanofluids with good dispersion stability were prepared only through physical means in some research. Padmanabhan et al. [101] used a magnetic stirring to prepare R134a and mineral oil-based TiO₂ nanofluids that can keep stable for 6 months. This is likely because the particles’ loading employed in their study is very low (0.1 g/L) and the high viscosity of the R134a and mineral oil base fluid can also provide a superior dispersion condition. This conclusion can also serve as proved by Palabiyik et al.’s results [102]. They obtained a TiO₂ nanofluids stable for several months by the help of sonication with a higher viscosity propylene glycol as base fluid. The similarity is that they were both using organic solvent of high viscosity as base fluids and the best ones was only treated by physical means. Also, it can be seen that TiO₂ nanoparticles have a comprehensive dispersivity in both polar aqueous solution and nonpolar organic solution.

However, the above judgments on dispersion stability of various TiO₂ nanofluids are not very objective and accurate because most of the results showed the least stable time. Moreover, there is no uniform standard for evaluating the stability of nanofluids, and the stability evaluating methods in different research were sufficiently different. Current evaluation methods of stability of nanofluids mostly consisted of observing the stratification or sedimentation and testing the zeta potential, particles’ size, or absorbency. Mansel et al. [103] used the sedimentation observation method and zeta potential method to evaluate the stability of TiO₂ –water nanofluids in different pH values. They observed that in low or high pH value, the TiO₂ –water nanofluids can obtain good stability. Mo et al. [78] used zeta potential method to investigate the stability of TiO₂ –water nanofluids with three different surfactants SDBS, PVP, and CTAB, respectively. By comparing the value of zeta potential, they obtained the optimal kind of surfactant and the best dispersion of nanofluid. Wei et al. [104] used sedimentation, zeta potential (ζ), and size analysis to evaluate the stability of diathermic oil-based TiO₂ nanofluids. They found that there was not obvious sedimentation and the zeta potential (ζ) and size analysis also showed good results. They thought the TiO₂ nanofluids they prepared were very stable and can be used to enhance heat transfer for a fluid system. Li et al. [105] used sedimentation observation to investigate the stability of TiO₂ –MDEA–water nanofluids. They found that after a specific period of mechanical agitation, the sedimentation was reduced and the stability of nanofluids was improved. However, the ultrasonic vibration will deteriorate the stability of TiO₂ –MDEA–water nanofluids. For this reason, only mechanical agitation was employed in their research. Yang et al. [74] investigated the dispersion behavior of 20 types of nanoparticles in binary base fluid of ammonia–water by measuring the absorbency of nanofluids, and they defined ratio of varying absorbency to quantitatively compare the suspending stability of different kinds of nanoparticles, dispersant, and base fluid mixtures. They observed that the new defined index was more applicable than conventional means because it could directly compare the suspending behavior of various kinds of nanofluids. While the method of observing the stratification or sedimentation is restricted for nanofluids in different colors or without distinctly stratification after standing. The results showed that the anatase and rutile TiO₂ nanofluid were the most stable metal oxides without any surfactant. And when adding optimal dispersant, anatase TiO₂ nanofluid was still the most stable one.

Generally, the combination of several stability evaluating methods is employed to investigate the stability of nanofluids more accurately. Silambarasan et al. [66] used method of measuring the particle size distribution, zeta potential, and microscopy of grain size methods to characterize the suspending stability of TiO₂ nanofluids. By those methods, they prepared remarkably stable TiO₂ nanofluids whose absorbency changed very little after 10 days. Tajik et al. [86] used sedimentation observation and microscopy of grain size to investigate the roles of ultrasonic wave types on the suspending behavior of nanofluids. And they found that the pulses in discontinues type could not smash some big clusters or aggregations since the sedimentation occurred after 48 h of storage.

Physical Properties of TiO₂ Nanofluids

The physical properties of TiO₂ nanofluids are focused on the viscosity and thermal conductivity. Also, a few papers investigated the surface tension. Using nanofluids to enhance the thermal conductivity is a typical application in heat transfer filed. Therefore, the thermal conductivity of TiO₂ nanofluids will be introduced in part 2 of the reviews. In part 1, the viscosity and surface tension are introduced as follows.

Viscosity

Viscosity is an essential parameter for nanofluids especially for flow and heat transfer applications because both the pressure drop and the resulting pumping power are depended on the viscosity. Viscosity describes the internal resistance of a fluid to flow, and it is an important property for all thermal and flow applications for nanofluids. The nanofluids with higher viscosity will result in higher flow resistance and lower flow velocity, which also induce the decrease of the heat transfer. To obtain flow velocity and heat transfer efficiency, more pumping powers are needed which induce more energy consumption. Moreover, for some mass transfer application of nanofluids, viscosity plays more important roles than thermal conductivity because the viscosity determines the mass transfer resistance of molecules entering the liquid surface and the diffusion coefficient in the liquid. Murshed and Estellé [106] provide a state-of-the-art review on the viscosity of various nanofluids. They found that the experimental data from various literatures are greatly scattered and not consistent even for the same nanofluids. This review will discuss in detail the influence factors on the viscosity of TiO₂ nanofluids to provide an exhaustive knowledge on this topic.

Particle Loading Effect

Many literatures have concerned the volume concentration effect on the viscosity of TiO₂ nanofluids. Table 3 shows the particle loading dependence of the viscosity of TiO₂ nanofluids in different research. It can be observed that the viscosity of the TiO₂ nanofluids increases with the increase of the particle loading. However, some works showed that the viscosity ratio varies linearly with variation of volume concentration, but some other results showed the viscosity ratio variation is parabolic. The viscosity enhancements of TiO₂ nanofluids were greatly distinguishing in various researches. For example, in Vakili et al. [82], Arulprakasajothi et al. [107], Duangthongsuk and Wongwises [108], Saleh et al. [109], and Mahbubul et al.’s [110] results, the increments of viscosity were below ten times of the volume percentage of the added particles. However, He et al. [111] and Turgut et al.’s [112] results showed that the viscosities were increased by more than 100 times of the volume percentage of the TiO₂ particles added. There are also many results distributed between the values in the above two extreme cases. Therefore, it can be concluded that the influence of particle loading on the viscosity of TiO₂ nanofluids is more complex than that on thermal conductivity due to the widespread data in various studies.

Temperature Effect

Besides the volume concentration effect, the temperature effect on the viscosity of TiO₂ nanofluids is also widely studied by many researchers. He et al. [111] prepared four different concentration TiO₂ –H₂ O nanofluids with 20 nm TiO₂ and measured the viscosities of TiO₂ –H₂ O nanofluids and deionized water with different temperatures. They observed that the TiO₂ –H₂ O nanofluids were Newtonian fluids, which were the same as Chang and Liu’s finding [69], and the viscosities varied inversely with the temperature of the TiO₂ –H₂ O mixture system. Ling et al. [113] also measured the viscosities of the TiO₂ –H₂ O nanofluids with different mass fractions, when temperature varied from 15 to 40 °C. They found that the viscosity of the nanofluids increased when fluids thicken and decreased with the increment of the temperature exponentially. Liu et al. [114] figured that the viscosities of TiO₂ –H₂ O nanofluids increase remarkably with the volume fraction of nanoparticles and vary oppositely to the temperature of the TiO₂ –H₂ O nanofluids greatly with similar experimental method. Based on the value of the viscosities, they also propose an amended suspension viscosity formula. Some research results showed that the viscosity of nanofluids is a function of volume loading and temperature as well as base fluid viscosity. Yiamsawas et al. [115] measured the viscosity of TiO₂ –water with a volume loading varied from 1 to 8% at a high-temperature range of 15 to 60 °C. By comparisons with previous studies, they proposed a useful correlation for practical applications which indicated that the viscosity of nanofluids is a function of volume loading and temperature as well as the base fluid’s viscosity.

Comparing with the absolute viscosity, the varieties of relative viscosity at different temperatures were more impressive for researchers. Jarahnejad et al. [93] carried out a detailed study on the effect of temperature on the viscosity and the relative viscosity of TiO₂ respectivamente. And the results are shown in Fig. 9. It can be found that compared to base water, the average viscosities of TiO₂ nanofluids increased by 17, 50, and 78% for 3, 6, and 9 wt.% of particles’ loading, respectively, at 20 °C. The viscosity of nanofluids with different particle loading decreased as the temperature increased, while the relative viscosity remained nearly constant with the temperature. The observation of independent of temperature can be also included in some other research. Fedele et al. [89] presented the characterization of water-based nanofluids where TiO₂ ranging between 1 and 35% in mass. They concluded that the relative viscosity was independent from temperature for all the particle loading employed. And the nanofluids at 1 wt.% exhibited a water-like behavior within the experimental error. But this observation was invalid at the higher concentrations (+243% for 35 wt.% at 343 K). Also, Silambarasan et al. [66] found that the temperature has a smaller effect on the relative viscosity since the viscosity of TiO₂ suspensions was reproducible even after repeated and alternating heating and cooling processes. And they attributed the reason to the effect of particles’ temperature-dependent intermolecular forces in the suspension. However, some different results can also be observed. Teng et al. [116] found that the relative viscosity increased from 8.2 to 16% when the temperature varied from 10 to 40 °C for the TiO₂ nanofluids with 0.5 wt.% of particle loading. Cieśliński et al. [117] found that the relative viscosity of thermal oil-based TiO₂ nanofluids remained constant when the temperature varied from 20 to 40 °C, but had a nearly linear increase with the increase of temperature when exceeding 40 °C. Yapici et al. [118] observed that the effect temperature was different for different shear rate. The relative viscosity measured was independent of the temperature at a higher shear rate region. However, for lower shear rate region, a great temperature dependency behavior of viscosity of TiO₂ nanofluids was exhibited especially at high temperatures

Particle Size and Shape Effect

The particle size and shape effects on the viscosity of TiO₂ nanofluids were not investigated as widely as that of particles’ loading or temperature. In particular, Chen et al. [64, 119] investigated experimentally the viscosity of spherical (25 nm) and rod-like (10 × 100) TiO₂ nanoparticle-based nanofluids with water and EG as base fluid, respectively. They found that the viscosity of TiO₂ nanofluids was more sensitive to the rod-like particles than spherical particles. It can be seen from Table 3 that the viscosity was increased by 0.5–23% when adding 0.1–1.86 vol.% of spherical TiO₂ nanoparticles, while increased by 1–82% when adding 0.1–0.6 vol.% of rod-like TiO₂ nanoparticles. The same observation can also be found for EG-based nanofluids.

Surfactant Effect

The surfactants have been observed to have great effects on the viscosity of TiO₂ nanofluids in some recent research. Jarahnejad et al. [93] investigated the effect of two kinds of surfactant trioxadecane acid and poly carboxylate on the viscosity of TiO₂ nanofluids respectively. Their results of the dynamic viscosity of 9 wt.% TiO₂ –water nanofluids with different surfactants vs. temperature are shown in Fig. 10. The results demonstrated only a very slight increase was found in the viscosity of nanofluids even with the highest particle loading viz. 9 wt.%. However, the two kinds of surfactants could greatly increase the viscosity of nanofluids in the temperature range of 20–50 °C, especially for trioxadecane acid. The similar effect of surfactant on viscosity can also be observed in Ghadimi and Metselaar’s report [90], in which they found SDS can also increase the viscosity of TiO₂ nanofluids with 0.1 wt.% particle loading. It was also observed there were important roles of SDS in the long-term dispersion stability of TiO₂ nanofluids. Therefore, they still suggested that the dispersion method of adding surfactant and ultrasonic vibration to be adopted in the preparation of nanofluids.

However, the above results cannot prove that all kinds of surfactant will result in high viscosity for nanofluids. Figure 11 shows the viscosity of TiO₂ nanofluids with PEG600 as surfactant measured by Bobbo et al. [120]. It can be seen that the viscosity of base water will not increase but decrease slightly when adding PEG600 at 0.02 or 0.2% loadings. Also, the viscosity of nanofluid containing 0.01% TiO₂ nanoparticles and 0.02% PEG600 was a little lower than that of the base water. However, for higher loading of PEG, the viscosity will be greatly increased whether or not containing nanoparticles. It can be seen from Fig. 11 that the nanofluids containing 2% PEG600 and 1% TiO₂ nanoparticles showed a viscosity higher than 7% in respect to water, which was analogous at each temperature. The above observation showed the viscosity of nanofluids can be lower than the base fluid in some cases, which also occurred in SWCNT nanofluids in their experiment. The decline of viscosity of fluid when adding surfactant or nanoparticles was also been found in some other research. Yang et al. [121] found that emulsifier OP-10 can reduce the viscosity of ammonia–water in lower concentrations. Ling et al. [122] observed that adding SDBS or OP-10 in TiO₂ nanofluids with a lower loading can induce a slight drop in viscosity. Therefore, it is an important issue to choose the suitable surfactants to improve the dispersion stability without increasing the viscosity significantly.

Base Fluid Effect

The information about base fluid effect on viscosity can be illuminated though Chen et al.’s study [119], in which they found the relative increments of viscosity of water-based TiO₂ nanofluids were distinctly higher than that of EG based. It seemed that the higher viscosity the base fluid could result in lower increment in viscosity. Mahbubul et al. [110] found that the viscosity of R123 was increased by only 5.2% when adding 2 vol.% TiO₂ nanoparticles. Sen et al. [78] and Yapici et al. [118] found relative increments of viscosity about 20 times of the particles’ volume percentages. It also seems that TiO₂ nanoparticles are more suitable in the organic liquid because a lower relative increment in viscosity can be obtained especially at the higher temperature. Yiamsawas et al. [123] conducted experiments on a mixture with TiO₂ nanoparticles and EG/water (20/80 wt.%) in which the volume loading ranged from 0 to 4% and temperature ranged from 15 and 60 °C. They used the experimental data to present a useful correlation to predict the viscosity.

Shear Rate Effect

Another main distinction on the viscosity of TiO₂ nanofluids in different research is that whether the fluids were Newtonian fluids in different shear rates. A typical Newtonian nanofluid can be found in foregoing Fig. 11. However, it can be observed from Table 3 that more than half of the results showed that the TiO₂ nanofluids in their work are Newtonian fluids, but some others come to the opposite conclusion. Research on rheological characteristic has demonstrated that whether or not the TiO₂ nanofluids exhibit Newtonian behavior is also affected by other factors, including the base fluid type, temperature, and particle loading. A quintessential example can be found in Chen et al.’s research [64], where they measured the viscosity of four types of nanofluids made of TiO₂ nanoparticles (25 nm) and TiO₂ nanotubes (10 nm × 100 nm) dispersed in water and EG. They found that EG–TiO₂ nanofluids exhibited Newtonian behavior, whereas water–TiO₂ , water–TNT, and EG–TNT nanofluids exhibited non-Newtonian behavior. They indicated that the rheology behavior of TiO₂ nanofluids is affected by their specific ingredient and environment, such as particles’ shape and liquid circumstance. The rheological characteristic of TiO₂ nanofluids is also related to the temperature. Yapici et al. [118] investigated the rheological characteristic of 9 wt.% TiO₂ –water nanofluids with different surfactants vs. temperature. The results are shown in Fig. 12. It can be observed that the base fluid PEG was a typical Newtonian fluid in all kinds of temperature. However, TiO₂ –PEG200 nanofluids were nearly Newtonian fluid at a lower temperature and higher shear rate, but it changed into non-Newtonian fluid at higher temperature and lower shear rates. Also, in Said et al.’s results [94], the TiO₂ nanofluid with 0.1 vol.% loading was Newtonian fluid at 55 °C, whereas it was non-Newtonian below this temperature for 0.3 vol.% particle loading.

Running Time Effect

When the nanofluids are actually used in a running system, the time-dependent properties of nanofluids should be a crucial issue for the sustainable application. However, this matter has not been widely studied because of the faultiness in the development of nanofluids. It is generally considered that the thermal and rheological properties of nanofluids will be deteriorated due to the aggregation of nanoparticles after running a long time in the system. However, an opposite result in the time-dependent viscosity of TiO₂ nanofluids can be observed in Said et al.’s research [94]. Their results for viscosity of TiO₂ –water nanofluid with different volume loading and temperature as well as running time are shown in Fig. 13. It can be observed that the viscosity of fresh samples and the stale samples after running in a flat plate solar collector for 1 month were distinctly different. The viscosity of TiO₂ nanofluids was decreased after undergoing the alternative variations in temperature and flow rate in the cycle. This observation was quite interesting and could not be explained anywhere else in the literature. They thought this finding could open new research scope for the applications of nanofluids for a long-term use.

An inconsistency in viscosity of TiO₂ nanofluids is quite evident. The intensities of growth in viscosity of TiO₂ nanofluids with particle loadings greatly differ in various studies. And there is not yet a universal agreement on the effect of temperature, base fluid, and surfactant on viscosity of TiO₂ nanofluids. Moreover, the biggest controversy on viscosity of nanofluid is that whether nanofluid is Newtonian fluid or not. The results in Table 3 exhibit that a substantial part of TiO₂ nanofluids in their work are Newtonian fluids, but also, some others exhibit non-Newtonian behavior. The pronounced differences in different samples are mainly due to the complex influence factors on the rheological property. The shear rate has been proved to have great effect on the rheological property, and also, it has combined effect with other factors including temperature, shearing time, particle loading, base fluid type, and particle shape [124], which make it rather difficult to predict whether a nanofluid is Newtonian fluid or not except by experimental means.

Surface Tension of Nanofluids

The research on surface tension of TiO₂ –H₂ O nanofluids is much less than that of thermal conductivity or viscosity. Some results showed that adding TiO₂ nanoparticles had little effect on the surface tension of nanofluids. Liu et al. [125] prepared TiO₂ –H₂ O nanofluids whose particle size ranged from 11 to 50 nm and the surface tensions TiO₂ –H₂ O nanofluids were investigated experimentally. They found the surface tension had no obvious change with the increase in particle loading because the surface tension of nanofluids (1% mass fraction) increased only 1.6% compared with deionized water. Hu et al. [126] found the surface tension of TiO₂ –H₂ O nanofluids increases slightly when adding nanoparticles. And the surface tension decreased as an increase in temperature. Buschmann and Franzke [127] found that no obvious variation occurs when adding a high-volume fraction (5 vol.%) of TiO₂ nanoparticles in water. Tian and Wang [128] measured the surface tension of TiO₂ –water nanofluids by Jolly balance and abruption method. They found that the surface tension behavior of TiO₂ –water nanofluid was the same as water viz. the surface tension decreased as the temperature increases. However, the variation of surface tension is related to the content of nanoparticles. When the content of nanoparticles increases rapidly, the decrease rate of surface tension of TiO₂ –water nanofluids will slow down. Yang et al. [129] observed that nanoparticles have little effect but the surfactant can greatly change the surface tension of nanofluids, when the loading of surfactant is below the critical micelle concentration (CMC). And they explained this appearance as follows:The effect of surfactant on the surface tension of liquid is much greater than that of nanoparticles. When adding nanoparticles into a fluid containing surfactant whose loading is below CMC, the “free” surfactant will be absorbed on the surface of nanoparticles and then immersed in the liquid, which can weaken the reducing effect of surfactant on the surface tension of liquids.

However, some results also revealed that the nanoparticles played an indispensable role in the surface tension of nanofluids. Chinnam et al. [130] measured the surface tensions of Al₂ O ₃ , ZnO, TiO₂ , and SiO₂ nanofluids with a mixture of 60% propylene glycol and 40% water as base fluids, respectively. They only used one average particle size of 15 nm for TiO₂ nanofluid due to limiting of manufacturer. They presented a single correlation as a function of volume loading and particle size as well as temperature for all the nanofluids by statistical analysis based on the experimental results. The experimental and fitting results related to TiO₂ nanofluids are shown in Fig. 14. It was observed that the surface tension of nanofluids decreased as the temperature and particle volume loading increase and the correlation perfectly fitted the experimental data. In addition, they also observed that the surface tension decreased as the particle size decrease for a certain loading and temperature of nanofluids except the ZnO nanofluid.

Although the surface tension study of nanofluid is not as prevalent as studies in thermal conductivity or viscosity, surface tension is also an important parameter which can affect the film flow especially the initial infiltration of film and the probability of forming channel flow. Due to the effect of surfactant on surface tension of nanofluids is greater than nanoparticles, some researchers thought that the reduction in surface tension by surfactant SDBS can produce a superior enhancement of pool boiling performance in R141b-based nano-refrigerant [131].

Conclusions

The first part of the review focuses on the preparation and two properties viz. viscosity and surface tension of TiO₂ nanofluids. It can be concluded that although one-step method is expected to achieve better dispersion stability, the side effects of the one-step method such as producing by-product and requiring special solution environment seem more fatal because they severely restrict the application scope of nanofluids. Suitable treatments such as adding dispersant, adjusting pH values, and physical means (stirring and sonication) used singly or in combination can greatly improve the dispersion stability. And the two-step method is recommended to be employed with appropriate post-treatment for the preparation of TiO₂ nanofluids.

Particle loading is positively correlated to the viscosity, but the effects of other factors are not unified. The viscosities greatly differ in different researches which make the viscosity models hard to predict the experimental value, and hence, the experimental mean is firstly recommended. The surface tension of TiO₂ nanofluids is more sensitive to surfactant than nanoparticles. The surfactant with low concentration is suggested to be used when it not brings obvious increase in viscosity and foaming ability due to the potential advantages such as reduction in surface tension and improvement in re-dispersible property.

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