热管式真空管太阳能集热器是太阳能光热利用的主要形式。内部热阻大,传热效率低是热管式真空管太阳能集热器在实际应用过程中存在的主要问题。热界面材料是一种导热材料,可用于减少接触热阻,提高两接触表面间的传热能力。本文提出了一种纳米液态金属热界面材料(nLM-TIM)填充型的热管式真空管太阳能集热器,用新研制出的nLM-TIM来优化热管式真空管集热器内部传热,提高集热器的集热效率。本文的主要工作内容如下:(1)研制出了一种性能优良的纳米级复合导热材料—nLM-TIM。本文利用超声分散和表面活性剂调控相结合的控制技术有效地获得了nLM-TIM,其最大导热系数达到6.73±0.04 W/(m·K),液态金属的最大填充率为85.7%(体积分数),其体积电阻率为2.09×10~9Ωm,在220V时,可以保证材料的高导热性和电绝缘性。(2)建立了nLM-TIM填充型的热管式真空管太阳能集热器的物理模型和一维稳态传热数学模型。本文通过所建立的集热器内部数学物理模型,进行了求解计算,得到了纳米液态金属热界面材料填充型热管式真空管太阳能集热器的集热效率公式。理论计算结果显示,nLM-TIM填充型热管式真空管太阳能集热器的瞬时集热效率最高可达73%。(3)搭建了nLM-TIM填充型热管式真空管太阳能集热器的性能测试平台。为了验证理论计算结果,本文搭建了nLM-TIM填充型热管式真空管集热器的性能测试平台,实验结果显示,单根集热管中纳米液态金属热界面材料填充型真空管的热管冷凝端的温度最高可达150℃,和一般型的热管式真空管的最高温度110℃相比,提高了36.4%。在集热器性能测试平台测试的集热器瞬时效率实验测试值,和理论计算值基本一致,更进一步证明了nLM-TIM填充型热管式真空管太阳能集热器具有优良的集热性能。