太阳能是一种可再生清洁能源,其可见光及红外波段具有巨大的能量可用来提供工业和居民用热。太阳能光热转化之间通过集热器作为转换媒介,传统集热器通过集热材料板吸收太阳辐射,这种间接式集热器在转换的过程中产生大量热损失。近年来一种新型直接式太阳能集热器研究广泛,主要利用微纳悬浮液较强的光学吸收特性和优异的热物性,与太阳光进行直接转换,能降低间接转换过程中热损失,进而提升集热效率。微纳悬浮液是指在传统工质中中添加微纳级尺寸材料及化学分散剂形成的稳定悬浮液。与传统基液（水、油、醇、醇水混合物）相比,可有效提升光学吸收特性和热学性质。本文选择多壁碳纳米管-四氧化三铁（MWCNT-Fe3O4）复合材料水基悬浮液作为集热工质,该复合材料能够沿着外加磁场的方向定向排列。多壁碳纳米管的热导率具有各向异性,其轴向热导率远大于径向。因此,具有轴向分布的多壁碳纳米管将表现出定向热传导特性,并且相比传统流体具有极高的热导率和光热转换性能。本文分别从制备、光学特性及热物性、光热转换特性等方面研究直接式集热器集热工质MWCNT-Fe3O4的光热转换特性。主要研究内容及结果如下:（1）MWCNT-Fe3O4微纳悬浮液的制备及稳定性研究。首先,对MWCNT壁面酸处理和分散剂改性,采用化学沉淀法制备复合材料MWCNT-Fe3O4,并通过透射电子显微镜（TEM）观测形貌、红外光谱仪（FTIR）测试其官能团、XRD衍射仪测试物相组成、振动样品磁强计（VSM）测试磁滞回线。其次,选取四种表面活性剂,阿拉伯树胶粉GA、十二烷基苯磺酸钠SDBS、十二烷基磺酸钠SDS、十六烷基三甲基溴化铵CTAB,两步法制备水基MWCNT-Fe3O4磁性微纳悬浮液,并采用静置离心法研究表面活性剂种类及浓度对其稳定性的影响。结果表明,所制备Fe3O4粒子均匀分散在MWCNT表面,粒径约为10nm,测试其饱和磁化强度在20 emu/g左右。采用SDBS分散剂与MWCNT-Fe3O4质量比为1:1时,所制备的悬浮液沉降量最小,仅沉降了9%。经30天沉降观察,未发现明显沉淀。（2）MWCNT-Fe3O4微纳悬浮液的热导率及光学透射率研究。本文实验制备0.001-0.2 wt%的水基微纳悬浮液使用瞬态热线装置测试其热导率,利用紫外-可见分光光度计测试其光学透射率,通过光热转换实验系统地研究其光热转换特性,进而研究光学透射率、热导率与光热转换效率之间的关系。结果表明悬浮液热导率随着温度、浓度的增加而提升,随磁场力增大而显著提升。与27℃相比,0.01 wt%微纳悬浮液在50℃时的热导率提高了4.55%。在27℃时测得0.1 wt%微纳悬浮液在50m T磁场下热导率提升17.4%。与温度因素相比,磁调控下悬浮液热导率得到显著提升。微纳悬浮液透射率随浓度增大而降低,浓度0.05 wt%时透射率为0,浓度继续增加则不再影响透射率。（3）MWCNT-Fe3O4微纳悬浮液的光热转换特性研究。MWCNT-Fe3O4磁性微纳悬浮液的光热转换特性受其光学特性和热学特性耦合作用。光热转换效率随悬浮液浓度增加而增加,浓度高于0.05 wt%,由于高浓度将会导致沉淀物的增加,光热转换效率达到峰值后降低。浓度0.01 wt%微纳悬浮液的太阳能光热转换效率为58%,与纯水相比提高了30%。通过外加磁场对基液中的磁性材料进行顺排,使其朝向热量传输方向。流体层顶部与底部的温差降低,光热转换效率进一步提升。微纳悬浮液在磁场强度为57m T时,0.01 wt%、0.05 wt%、0.1 wt%和0.2 wt%的微纳悬浮液在磁场下的最大光热能量转换效率提高分别为34%、39%、37%和38%。