Disperse o grafeno em um solvente adequado e o nanofluido resultante terá propriedades térmicas muito melhores do que o líquido original. Três grupos de pesquisa do ICN2 colaboraram para descrever e explicar esse efeito de dentro para fora. Os resultados, publicado na Royal Society of Chemistry's Nanoescala , fornecem uma análise abrangente que alternativamente exclui e dá suporte a diferentes teorias existentes quanto aos mecanismos que conduzem a condutividade térmica aprimorada e troca de calor encontrada em nanofluidos, trazendo uma visão considerável no campo do transporte térmico em sistemas dinâmicos.

Os fluidos de transferência de calor são amplamente usados ​​como refrigerantes em veículos e processos industriais para dissipar o calor e evitar o superaquecimento. Contudo, o potencial de resfriamento dos fluidos atuais com base em água e óleos é normalmente muito baixo para atender às necessidades cada vez mais exigentes da indústria. Na microeletrônica, por exemplo, o controle absoluto da temperatura é crucial para o desempenho adequado e confiável dos componentes eletrônicos. Adicionalmente, novas aplicações igualmente exigentes estão surgindo em tecnologias de conversão de energia e armazenamento térmico.

Com fluidos convencionais não adequados para a tarefa, pesquisadores voltaram sua atenção para fluidos com nanopartículas adicionadas, conhecido como nanofluidos. Muitos fluidos de base diferentes e nanopartículas em diferentes concentrações foram testados, com resultados apontando para o aprimoramento geral das propriedades térmicas. O que ainda não é conhecido, no entanto, é por isso que isso acontece; quais mecanismos específicos são responsáveis ​​pelas melhores taxas de troca de calor e condutividades térmicas encontradas em nanofluidos.

Nesse artigo, intitulado "Mecanismos por trás do aprimoramento das propriedades térmicas de nanofluidos de grafeno, "e publicado na Royal Society of Chemistry's Nanoescala , pesquisadores de três grupos do ICN2 uniram forças para lançar alguma luz sobre o assunto. Autor principal, Ph.D. a estudante María del Rocío Rodríguez Laguna do ICN2 Novel Energy-Oriented Materials Group relata como eles usam um sistema de livro-exemplo para observar as interações entre as nanopartículas e as moléculas de fluido em nanofluidos de grafeno-amida. Especificamente, eles observaram a influência da concentração de grafeno na condutividade térmica, capacidade de calor, velocidade do som e espectros Raman.

Não apenas suas descobertas confirmam que a presença de grafeno impacta positivamente em todas essas propriedades, incluindo o aumento da condutividade térmica em até 48 por cento (0,18 por cento em peso de grafeno), mas eles fornecem uma visão considerável dos mecanismos que explicam o porquê. Ao descartar algumas das teorias baseadas em movimento brownianas existentes, eles dão suporte a outros relacionados à maneira pela qual a própria presença de nanopartículas pode modificar o arranjo molecular do fluido de base. Por exemplo, A análise de espectros Raman indicou que a mera presença de pequenas quantidades de grafeno modifica as interações que ocorrem entre todas as moléculas de fluido, afetando assim a energia vibracional do fluido como um todo. Além desse efeito de longo alcance, simulações teóricas mostraram que o grafeno induz uma orientação paralela local das moléculas de solvente mais próximas a ele, favorecendo um empilhamento π-π, bem como uma ordenação local das moléculas de fluido ao redor do grafeno.

Esses resultados representam um primeiro passo excelente para uma compreensão mais completa de como os nanofluidos funcionam e como eles podem ser aprimorados para atender às demandas futuras da indústria. Nanofluidos à base de grafeno já podem encontrar uma ampla gama de aplicações em eletrônica flexível, conversão de energia e armazenamento térmico. O que mais, as pequenas quantidades de nanopartículas necessárias para produzir esses desempenhos superiores de transferência de calor significam que a contaminação e os custos gerais serão reduzidos ao mínimo.