Les scientifiques de l'Université Rice ont créé une huile nano-infusée qui pourrait grandement améliorer la capacité d'appareils aussi gros que des transformateurs électriques et aussi petits que des composants microélectroniques à évacuer l'excès de chaleur.

Recherche dans le laboratoire du scientifique des matériaux de riz Pulickel Ajayan, qui apparaît dans le journal de l'American Chemical Society ACS Nano , pourrait augmenter l'efficacité de ces huiles de transformateur jusqu'à 80 pour cent d'une manière à la fois rentable et respectueuse de l'environnement.

L'équipe Rice dirigée par les auteurs principaux Jaime Taha-Tijerina, un étudiant diplômé, et le chercheur postdoctoral Tharangattu Narayanan ont concentré leurs efforts sur les transformateurs pour les systèmes énergétiques. Les transformateurs sont remplis d'huiles minérales qui refroidissent et isolent les enroulements à l'intérieur, qui doivent rester séparés les uns des autres pour empêcher la tension de fuir ou de court-circuiter.

Les chercheurs ont découvert qu'une très petite quantité de particules de nitrure de bore hexagonal (h-BN), cousins ​​bidimensionnels du graphène à base de carbone, suspendus dans des huiles de transformateur standard sont très efficaces pour éliminer la chaleur d'un système.

"Nous n'avons pas besoin d'une grande quantité de h-BN, " Narayanan a déclaré. "Nous avons constaté que 0,1 pourcentage en poids de h-BN dans l'huile de transformateur l'améliore de près de 80 pour cent. "

"Et à 0,01 pourcentage en poids, l'amélioration était d'environ 9 %, " a déclaré Taha-Tijerina. " Même avec une très faible quantité de matière, nous pouvons améliorer les fluides sans compromettre les propriétés électriquement isolantes."

Taha-Tijerina, qui était employé par un fabricant de transformateurs au Mexique avant de venir chez Rice, lesdits autres travaillant sur des composés similaires expérimentent avec des particules d'alumine, oxyde de cuivre et oxyde de titane, mais aucun des composés n'a la combinaison des qualités présentées par h-BN.

Narayanan a dit que les particules h-BN, environ 600 nanomètres de large et jusqu'à cinq couches atomiques d'épaisseur, bien se disperser dans l'huile et, contrairement au graphène hautement conducteur, sont très résistants à l'électricité. Avec l'aide du co-auteur Matteo Pasquali, un professeur Rice de génie chimique et biomoléculaire et de chimie, l'équipe a déterminé que la viscosité de l'huile - une autre qualité importante - est très peu affectée par la présence des charges de nanoparticules.

« Nos recherches montrent qu'avec de nouveaux matériaux et des approches innovantes, nous pouvons ajouter une valeur énorme aux applications qui existent aujourd'hui dans l'industrie, " dit Ajayan, Benjamin M. et Mary Greenwood Anderson de Rice, professeur en génie mécanique et science des matériaux et en chimie. "La gestion thermique est un enjeu majeur dans l'industrie, mais le bon choix des matériaux est important; pour le refroidissement des transformateurs, il faut des dispersants dans les huiles qui évacuent la chaleur, tout en restant électriquement isolant. De plus, la nature bidimensionnelle des charges les maintient stables dans les huiles sans se déposer pendant de longues périodes."