Tharangattu Narayanan, investigador postdoctoral de la Universidad de Rice, izquierda, y el estudiante de posgrado Jaime Taha-Tijerina, autores principales de un nuevo artículo de ACS Nano sobre aceites de transformadores infundidos con nanopartículas, muestran frascos de los aceites que, según ellos, son hasta un 80 por ciento más eficientes para mantener fríos los transformadores. (Crédito Jeff Fitlow / Rice University)
Los científicos de la Universidad de Rice han creado un aceite nanoinfundido que podría mejorar en gran medida la capacidad de dispositivos tan grandes como transformadores eléctricos y tan pequeños como componentes microelectrónicos para eliminar el exceso de calor.
Investigación en el laboratorio del científico de materiales de Rice Pulickel Ajayan, que aparece en la revista American Chemical Society ACS Nano , podría aumentar la eficiencia de dichos aceites para transformadores hasta en un 80 por ciento de una manera rentable y respetuosa con el medio ambiente.
El equipo de Rice encabezado por los autores principales Jaime Taha-Tijerina, un estudiante graduado, y el investigador postdoctoral Tharangattu Narayanan centraron sus esfuerzos en los transformadores para sistemas energéticos. Los transformadores están llenos de aceites minerales que enfrían y aíslan los devanados en el interior, que deben permanecer separados entre sí para evitar que el voltaje tenga fugas o cortocircuitos.
Los investigadores descubrieron que una cantidad muy pequeña de partículas hexagonales de nitruro de boro (h-BN), primos bidimensionales del grafeno a base de carbono, suspendidos en aceites de transformador estándar son muy eficientes para eliminar el calor de un sistema.
"No necesitamos una gran cantidad de h-BN, ", Dijo Narayanan." Descubrimos que el 0.1 por ciento en peso de h-BN en el aceite de transformador lo mejora en casi un 80 por ciento ".
"Y con un porcentaje de peso del 0,01, la mejora fue de alrededor del 9 por ciento, "Dijo Taha-Tijerina." Incluso con una cantidad muy baja de material, podemos mejorar los fluidos sin comprometer las propiedades de aislamiento eléctrico ".
Taha-Tijerina, quien fue empleado por un fabricante de transformadores en México antes de llegar a Rice, dijeron que otros que trabajan en compuestos similares están experimentando con partículas de alúmina, óxido de cobre y óxido de titanio, pero ninguno de los compuestos tiene la combinación de cualidades exhibidas por h-BN.
Narayanan dijo que las partículas h-BN, unos 600 nanómetros de ancho y hasta cinco capas atómicas de espesor, dispersar bien en aceite y, a diferencia del grafeno de alta conductividad, son altamente resistentes a la electricidad. Con la ayuda del coautor Matteo Pasquali, un profesor de Rice de ingeniería química y biomolecular y de química, el equipo determinó que la viscosidad del aceite, otra cualidad importante, se ve mínimamente afectada por la presencia de los rellenos de nanopartículas.
"Nuestra investigación muestra que con nuevos materiales y enfoques innovadores, podemos agregar un valor enorme a las aplicaciones que existen hoy en la industria, "dijo Ajayan, Los profesores Benjamin M. y Mary Greenwood Anderson de Rice en Ingeniería Mecánica y Ciencia de Materiales y de Química. "La gestión térmica es un gran problema en la industria, pero la elección correcta de materiales es importante; para enfriamiento del transformador, se necesitan dispersantes en aceites que eliminen el calor, aún permanecen eléctricamente aislantes. Es más, la naturaleza bidimensional de los rellenos los mantiene estables en aceites sin asentarse durante largos períodos de tiempo ".
