Dispersez le graphène dans un solvant approprié et le nanofluide résultant aura des propriétés thermiques bien meilleures que le liquide d'origine. Trois groupes de recherche ICN2 ont collaboré pour décrire et expliquer cet effet de l'intérieur. Les résultats, publié dans la Royal Society of Chemistry's Nanoéchelle , fournir une analyse complète qui exclut et soutient alternativement différentes théories existantes quant aux mécanismes à l'origine de l'amélioration de la conductivité thermique et de l'échange de chaleur trouvés dans les nanofluides, apportant un éclairage considérable dans le domaine du transport thermique dans les systèmes dynamiques.

Les fluides caloporteurs sont largement utilisés comme liquides de refroidissement dans les véhicules et les processus industriels pour dissiper la chaleur et éviter la surchauffe. Cependant, le potentiel de refroidissement des fluides actuels à base d'eau et d'huiles est typiquement trop faible pour répondre aux besoins de plus en plus exigeants de l'industrie. En microélectronique, par exemple, le contrôle absolu de la température est crucial pour les performances adéquates et fiables des composants électroniques. En outre, de nouvelles applications tout aussi exigeantes émergent dans les technologies de conversion d'énergie et de stockage thermique.

Avec des fluides conventionnels pas à la hauteur, les chercheurs se sont penchés sur les fluides additionnés de nanoparticules, appelés nanofluides. De nombreux fluides de base et nanoparticules à différentes concentrations ont été testés, avec des résultats pointant tous vers l'amélioration globale des propriétés thermiques. Ce qui n'est pas encore connu, bien que, est pourquoi cela se produit ; quels mécanismes spécifiques sont responsables de l'amélioration des taux d'échange de chaleur et des conductivités thermiques trouvées dans les nanofluides.

Dans ce document, intitulé "Mécanismes derrière l'amélioration des propriétés thermiques des nanofluides de graphène, " et publié dans la Royal Society of Chemistry's Nanoéchelle , des chercheurs de trois groupes de l'ICN2 ont uni leurs forces pour faire la lumière sur le sujet. Auteur principal Ph.D. L'étudiante María del Rocío Rodríguez Laguna du groupe ICN2 Novel Energy-Oriented Materials rapporte comment ils utilisent un système d'exemples de livres pour examiner les interactions entre les nanoparticules et les molécules fluides dans les nanofluides graphène-amide. Spécifiquement, ils ont examiné l'influence de la concentration de graphène sur la conductivité thermique, capacité thermique, vitesse du son et spectres Raman.

Non seulement leurs résultats confirment que la présence de graphène a un impact positif sur toutes ces propriétés, y compris l'amélioration de la conductivité thermique jusqu'à 48 pour cent (0,18 pour cent en poids de graphène), mais ils fournissent un aperçu considérable des mécanismes expliquant pourquoi. Tout en écartant certaines des théories browniennes existantes basées sur le mouvement, ils viennent en étayer d'autres liés à la manière dont la présence même de nanoparticules peut modifier l'arrangement moléculaire du fluide de base. Par exemple, L'analyse des spectres Raman a indiqué que la simple présence d'infimes quantités de graphène modifie les interactions ayant lieu entre toutes les molécules de fluide, affectant ainsi l'énergie vibratoire du fluide dans son ensemble. En plus de cet effet à longue portée, des simulations théoriques ont montré que le graphène induit une orientation parallèle locale des molécules de solvant les plus proches de lui, favoriser un empilement π-π, ainsi qu'un ordre local des molécules fluides autour du graphène.

Ces résultats représentent une excellente première étape vers une meilleure compréhension du fonctionnement des nanofluides et de la manière dont ils pourraient être encore améliorés pour répondre aux futures demandes de l'industrie. Les nanofluides à base de graphène peuvent déjà trouver un large éventail d'applications telles que l'électronique flexible, conversion d'énergie et stockage thermique. Quoi de plus, les infimes quantités de nanoparticules nécessaires pour produire ces performances de transfert de chaleur supérieures signifient que la contamination et les coûts globaux seront réduits au minimum.