太阳能热水集热器是目前可再生能源利用中唯一可与常规化石能源竞争的清洁能源利用装置，性能优良的集热器是太阳能热利用系统的关键。太阳集热器的性能主要由其集热效率来衡量，要提高集热器的效率，总的原则应该是，在保持最大限度地吸收太阳能的同时，尽可能减小其热损失。 本文提出了直接吸收式碳纳米管黑液流体太阳热水集热器的概念。所谓碳纳米管黑液流体，就是以一定的方式和比例在液相介质中添加碳纳米管粒子，形成一类新的太阳集热器的吸热与传热循环工质。碳纳米管黑液流体太阳热水集热器利用碳纳米管黑液流体直接吸收太阳辐射，因此，集热器的最高温度点出现在碳纳米管黑液流体内部，有效的降低了集热器的散热损失。 本研究通过将碳纳米管与体积比为1：1的乙二醇水溶液直接混合，综合采用添加分散剂、超声波振荡、球磨等方法，改变纳米颗粒的表面性质，获得了分散稳定的碳纳米管黑液流体。实验结果表明，碳纳米管黑液流体的分散稳定性主要受到纳米颗粒的属性、分散剂的属性和含量、分散方式以及分散时间等因素的影响。所制备的碳纳米管黑液流体分散体系具有很好的光热稳定性。通过对碳纳米管黑液流体的导热系数、粘度和比热容等热物性的测试，结合对纳米颗粒的特殊物化行为的理论分析，深入地研究了碳纳米管黑液流体这类新型集热器循环工质的热物性与纳米粒子属性和含量、分散剂的属性和含量、温度以及悬浮稳定性之间的联系。研究结果表明，碳纳米管黑液流体的导热系数和粘度随纳米粒子和分散剂的含量的增大而增大，但对于不同类型的纳米粒子和分散剂，导热系数和粘度增大的比例不同。此外，温度也是影响碳纳米管黑液流体粘度的一个重要因素。温度对比热容的影响很小。由于纳米颗粒的吸收和散射的共同作用，碳纳米管黑液流体对太阳辐射具有全波段强吸收的特性。碳纳米管黑液流体由于具有高的传热系数和低的比热容，因此非常适合用作太阳集热器的吸热与传热循环工质。由于碳纳米管黑液流体优异的光热转换性能和流动性能，可以预料，将碳纳米管黑液流体用作直接吸收式太阳热水集热器的循环工质，将大大提高集热器的集热效率。碳纳米管黑液流体的提出为太阳热水集热器的发展提供了新方向，研究结果显示了碳纳米管黑液流体在太阳能低温热利用领域具有广阔的应用前景和潜在的巨大经济价值。