Descobriu-se que os nanofluidos (NFs) possuem propriedades termofísicas aprimoradas em comparação com os fluidos nus, como solventes orgânicos ou água. Desde que o primeiro estudo foi publicado em 1951, os NFs surgiram como fluidos de transporte de calor promissores com condutividade térmica aprimorada em uma ampla gama de aplicações tecnológicas, por exemplo, resfriamento eletrônico, dispositivos de aquecimento solar de água, reatores nucleares, radiadores. Portanto, as caracterizações precisas das propriedades termofísicas da superfície e do volume de um NF são indispensáveis ​​para calibrar e prever suas capacidades.
Em um estudo recente publicado em Light Science and Applications , pesquisadores do Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics (CIOMP) da Academia Chinesa de Ciências propuseram uma técnica óptica versátil baseada em interferometria de sonda de excitação de bomba para caracterizar as propriedades termofísicas de nanofluidos e fluidos biológicos sem contato, e abordam assim os desafios da deformação termocapilar que limitam sua aplicação.

Vários métodos têm sido usados ​​para explorar as propriedades termofísicas de NF e fornecer caracterizações de NF. A deformação termocapilar induzida pelo aquecimento a laser localizado tem sido usada para medir a difusividade térmica e monitorar as impurezas orgânicas na água.

No entanto, devido à sua interação direta laser-fluido, a deformação termocapilar tem dois desafios pendentes que limitam sua aplicação prática. A primeira é o fato de que só funciona para fluidos puros, pois para nanofluidos e biofluidos surge uma interação complexa de radiação, termocapilaridade e forças de espalhamento, o que pode levar a uma determinação imprecisa das propriedades termofísicas. O segundo desafio é que a deformação termocapilar não funciona para aplicações onde o laser da bomba pode causar danos ao biofluido e sistemas onde o fluido fica confinado em uma superfície fechada.

Em seu estudo, a equipe do CIOMP ilustrou três configurações muito diferentes. Eles aqueceram o NF a partir do fundo através de um substrato opaco e forneceram as primeiras medidas em escala de escala das propriedades termofísicas (viscosidade, coeficiente de tensão superficial e difusividade) do NF complexo e do biofluido sem forças prejudiciais e concorrentes.

Os pesquisadores também iluminaram o fluido a partir de sua superfície livre (exposição de cima para gotas depositadas) e mostraram uma caracterização precisa da NF isolando quantitativamente as forças concorrentes, aproveitando as diferentes escalas de tempo dessas forças.

Na terceira configuração, a equipe investigou as propriedades termofísicas dos NFs quando confinados em uma cavidade metálica. Neste caso, a deformação termoelástica transitória da superfície metálica fornece as propriedades de NF, bem como propriedades termomecânicas do metal.

"Considerando essa versatilidade, nossa técnica funciona para quase todos os líquidos e, portanto, pode ser aplicada a uma ampla gama de cenários de aplicação para caracterização precisa in-situ das propriedades termofísicas de fluidos complexos em pequena escala", disse Gopal Verma, pesquisador principal da estudo do CIOMP. + Explorar mais

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