Наножидкость — это инженерная коллоидная суспензия включающая наночастицы и агломераты частиц с характерным размером 0,1–100 нм. Наножидкость вызывает большой интерес своим огромным потенциалом для обеспечения расширенными эксплуатационными свойствами. В отношении теплопередачи, по сравнению с более обычным теплоносителем (например, хладагентом) новый и доступный наножидкий хладагент демонстрирует высокую теплопроводность, сообщает «WordScience.org».

В связи с изучением и развитием наножидкости Европейский Союз создал ультрасовременный нанотехнологичный проект «NanoHex», который направлен на развитие революционной системы охлаждения в различных промышленных применениях. Разработка тщательно спроектированной наножидкости. В данном проекте учёные надеются открыть новые возможности для формирования более компактных, лёгких, экономичных и экологически чистых процессов.

«Попытки, в которых учёные старались увеличить теплопроводность теплоносителей, используя наночастицы, были активной областью исследований, проводимых в последние десятилетие», — говорит С. Хариш, аспирант кафедры машиностроения в Токийском университете (University of Tokyo). «Однако, из-за низкой теплопроводности наночастиц и высокой термостойкой границы вокруг 0-мерных наночастиц эти попытки не привели к значительному улучшению проводимости. Поэтому мы решили производить наножидкость с использованием однослойных углеродных нанотрубок, так как они имеют высокую теплопроводность, а также способны образовывать сетки с углеродными нанотрубками, тем самым повышая теплопередачу», — добавил Хариш.

Исследователи во главе с Шигео Маруяма обнаружили, что их однослойные углеродные нанотрубки (ОУНТ) увеличили проводимость почти на 15%.

Команда сообщила о своих результатах в недавнем выпуске международного журнала «Heat and Mass Transfer» в статье «Расширенная теплопроводность этиленгликоля с применением однослойных углеродных нанотрубок», — автором которой является Хариш.

Диспергирование (рассеивание) больших объемов ОУНТ в неводных растворах всё ещё остается сложной задачей. Зачастую в эти целях используют кислотную обработку. Однако, как отмечает Хариш, диспергирование нанотрубок в сильных кислотах вызывает дефекты в их структурах и снижает тепловые свойства материала. Кроме того, тепловое сопротивление границы между нанотрубками и окружающей жидкостью играет отрицательную роль в получении более высокой теплопроводности. Учёные должны были принять такие шаги, чтобы минимизировать тепловое сопротивление границы.

В своей работе авторы применили эффективный способ для синтеза сверхчистых ОУНТ при помощи алкоголя, каталитически и химически осаженного из паровой фазы.

«Нанотрубки очень гидрофобны и часто связываются под действием высокой силы притяжения Ван-дер-Ваальса», — говорит Хариш. «В нанотрубках мы использовали соли жёлчной кислоты для того, чтобы рассеять их тепло в жидкости. Такие рассеянные однослойные углеродные нанотрубки при очень низкой концентрации увеличивают теплопроводность обычного теплоносителя почти на 15%. Это экспериментальное наблюдение даёт надежду в разработке эффективных охлаждающих жидкостей для электроники и автомобильной промышленности».

Учёные измерили теплопроводность ОУНТ дисперсных образцов этиленгликоля при разных нагрузках.

Они обнаружили, что теплопроводность возрастает с увеличением нагрузки в ОУНТ. В данном исследовании было выявлено максимальное увеличение на 14,8% при нагрузке 0,21%.

Учёные отмечают, что классические модели не смогли предсказать их результаты эксперимента, то есть, что эффективная теплопроводность увеличивается нелинейно по отношению к нагрузкам нанотрубки.

«Тем не менее, работа всё же должна быть проведена, чтобы обеспечить себя экспериментальными данными», — закончил Хариш.