Les nanofluides (NF) possèdent des propriétés thermophysiques améliorées par rapport à celles des fluides nus comme les solvants organiques ou l'eau. Depuis la publication de la première étude en 1951, les NF sont apparus comme des fluides caloporteurs prometteurs avec une conductivité thermique améliorée dans un large éventail d'applications technologiques, par exemple, le refroidissement électronique, les chauffe-eau solaires, les réacteurs nucléaires, les radiateurs. Par conséquent, les caractérisations précises des propriétés thermophysiques de surface et de volume d'un NF sont indispensables pour les calibrer et prédire leurs capacités.

Dans une étude récente publiée dans Light Science and Applications , des chercheurs de l'Institut d'optique, de mécanique fine et de physique de Changchun (CIOMP) de l'Académie chinoise des sciences ont proposé une technique optique polyvalente basée sur l'interférométrie sonde-excitation de pompe pour caractériser les propriétés thermophysiques des nanofluides et des fluides biologiques sans contact, et ainsi relever les défis de la déformation thermocapillaire qui limitent son application.

Diverses méthodes ont été utilisées pour explorer les propriétés thermophysiques de NF et fournir des caractérisations de NF. La déformation thermocapillaire induite par un chauffage laser localisé a été utilisée pour mesurer la diffusivité thermique et surveiller les impuretés organiques dans l'eau.

Cependant, en raison de son interaction directe laser-fluide, la déformation thermocapillaire présente deux défis majeurs qui limitent son application pratique. Le premier est le fait que cela ne fonctionne que pour les fluides purs, car pour les nanofluides et les biofluides, une interaction complexe de rayonnement, de thermocapillarité et de forces de diffusion émerge, ce qui peut conduire à une détermination inexacte des propriétés thermophysiques. Le deuxième défi est que la déformation thermocapillaire ne fonctionne pas pour les applications où le laser de pompe peut endommager le biofluide et les systèmes où le fluide est confiné dans une surface fermée.

Dans leur étude, l'équipe du CIOMP a illustré trois configurations très différentes. Ils ont chauffé le NF par le bas à travers un substrat opaque et ont fourni les premières mesures à l'échelle des propriétés thermophysiques (viscosité, coefficient de tension superficielle et diffusivité) du NF complexe et du biofluide sans forces dommageables et concurrentes.

Les chercheurs ont également éclairé le fluide depuis sa surface libre (exposition par le haut pour les gouttes déposées), et montré une caractérisation précise de la NF en isolant quantitativement les forces concurrentes, en profitant des différentes échelles de temps de ces forces.

Dans la troisième configuration, l'équipe a étudié les propriétés thermophysiques des NF lorsqu'ils sont confinés dans une cavité métallique. Dans ce cas, la déformation thermoélastique transitoire de la surface métallique fournit les propriétés de NF ainsi que les propriétés thermomécaniques du métal.

"Compte tenu de cette polyvalence, notre technique fonctionne pour presque tous les liquides et peut donc être appliquée à un large éventail de scénarios d'application pour une caractérisation in situ précise des propriétés thermophysiques de fluides complexes à petite échelle", a déclaré Gopal Verma, chercheur principal de l'étude du CIOMP. + Explorer plus loin

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