p (Phys.org) —Uma mistura de nanopartículas de diamante e óleo mineral supera facilmente outros tipos de fluido criados para aplicações de transferência de calor, de acordo com uma nova pesquisa da Rice University. p Os cientistas do arroz misturaram concentrações muito baixas de partículas de diamante (cerca de 6 nanômetros de diâmetro) com óleo mineral para testar a condutividade térmica do nanofluido e como a temperatura afetaria sua viscosidade. Eles descobriram que é muito melhor do que os nanofluidos que contêm maiores quantidades de óxido, cerâmica de nitreto ou carboneto, metais, semicondutores, nanotubos de carbono e outros materiais compostos.

p Os resultados do Rice apareceram esta semana no jornal American Chemical Society Materiais Aplicados e Interfaces .

p O trabalho que poderia melhorar as aplicações onde o controle do calor é fundamental foi liderado por Pulickel Ajayan, presidente do novo Departamento de Ciência de Materiais e NanoEngenharia de Rice; O ex-aluno do arroz Jaime Taha-Tijerina, agora um cientista de pesquisa no Centro de Tecnologia e Pesquisa Viakable em Monterrey, México; e um colaborador de pesquisa na Carbon Sponge Solutions em Houston.

p Fluidos térmicos são usados ​​para aliviar o desgaste em componentes e ferramentas e para operações de usinagem, como estampagem e perfuração, terapia e diagnóstico médico, biofarmacêuticos, ar condicionado, células de combustível, sistemas de transmissão de energia, células solares, sistemas mecânicos micro e nanoeletrônicos e sistemas de resfriamento para tudo, desde motores a reatores nucleares.

p Os fluidos para cada aplicação devem equilibrar a capacidade de fluir com as propriedades de transporte térmico. Fluidos finos como água e etilenoglicol fluem facilmente, mas não conduzem bem o calor, enquanto os fluidos de transferência de calor tradicionais podem ser afetados pela estabilidade, viscosidade, carga superficial, camadas, aglomeração e outros fatores que limitam o fluxo essencial.

p Os pesquisadores vêm procurando, desde o final da década de 1990, por sistemas eficientes, nanofluidos personalizáveis ​​que oferecem um meio-termo. Eles usam partículas abaixo de 100 nanômetros em concentrações baixas o suficiente para que não limitem o fluxo, mas ainda façam uso eficiente de suas propriedades de transferência de calor e armazenamento.

p Nanodiamonds estão provando ser o melhor aditivo até agora. Eles carregam a maioria das propriedades que tornam o diamante a granel tão excelente para aplicações de transferência de calor em escala macro. Cristais de diamante único podem ser 100 vezes melhores em condutividade térmica do que cobre, enquanto ainda atuam como um lubrificante eficiente.

p "As grandes propriedades do nanodiamante - lubricidade, alta condutividade térmica e resistividade elétrica e estabilidade, entre outros - são bastante impressionantes, "disse Taha-Tijerina." Descobrimos que poderíamos combinar quantidades muito pequenas com fluidos convencionais e obter transporte térmico extraordinário sem problemas significativos de viscosidade. "

p Em testes, os pesquisadores dispersaram nanodiamantes em óleo mineral e descobriram que uma concentração muito pequena - um décimo de um por cento em peso - aumentou a condutividade térmica do óleo em 70 por cento a 373 kelvins (cerca de 211 graus Fahrenheit). A mesma concentração de nanodiamante em uma temperatura mais baixa ainda aumentou a condutividade, mas com um efeito menor (cerca de 40 por cento a 323 K).

p Eles sugeriram um mecanismo parecido com a percolação - mas talvez diferente de tudo o que já foi visto - ocorre quando as moléculas de óleo e diamante colidem quando aquecidas.

p "O movimento browniano e as interações nanopartículas / fluido desempenham um papel importante, "Taha-Tijerina disse." Observamos aumento na condutividade térmica com mudanças incrementais na temperatura e na quantidade de nanodiamantes usados. As variações dependentes da temperatura nos disseram que as mudanças eram devidas não apenas ao mecanismo de percolação, mas também ao movimento browniano. "