Dispersa el grafeno en un disolvente adecuado y el nanofluido resultante tendrá propiedades térmicas mucho mejores que el líquido original. Tres grupos de investigación del ICN2 colaboraron para describir y explicar este efecto desde adentro hacia afuera. Los resultados, publicado en la Royal Society of Chemistry's Nanoescala , Proporcionar un análisis completo que, alternativamente, descarte y apoye las diferentes teorías existentes en cuanto a los mecanismos que impulsan la conductividad térmica mejorada y el intercambio de calor que se encuentran en los nanofluidos. aportando una visión considerable del campo del transporte térmico en sistemas dinámicos.

Los fluidos de transferencia de calor se utilizan ampliamente como refrigerantes en vehículos y procesos industriales para disipar el calor y evitar el sobrecalentamiento. Sin embargo, El potencial de enfriamiento de los fluidos actuales a base de agua y aceites suele ser demasiado bajo para satisfacer las necesidades cada vez más exigentes de la industria. En microelectrónica, por ejemplo, El control absoluto de la temperatura es fundamental para el funcionamiento adecuado y fiable de los componentes electrónicos. Adicionalmente, Están surgiendo nuevas aplicaciones igualmente exigentes en las tecnologías de conversión de energía y almacenamiento térmico.

Con fluidos convencionales que no están a la altura de la tarea, los investigadores han centrado su atención en los fluidos con nanopartículas añadidas, conocidos como nanofluidos. Se han probado muchos fluidos base y nanopartículas diferentes en diferentes concentraciones, todos los resultados apuntan a la mejora general de las propiedades térmicas. Lo que aún no se sabe, aunque, es por eso que sucede esto; qué mecanismos específicos son responsables de las mejores tasas de intercambio de calor y conductividades térmicas que se encuentran en los nanofluidos.

En este papel, titulado "Mecanismos detrás de la mejora de las propiedades térmicas de los nanofluidos de grafeno, "y publicado en la Royal Society of Chemistry's Nanoescala , investigadores de tres grupos del CIE2 han unido sus fuerzas para arrojar algo de luz sobre el asunto. Autor principal Ph.D. La estudiante María del Rocío Rodríguez Laguna del Grupo de Materiales Nuevos Orientados a la Energía del ICN2 informa cómo utilizan un sistema de ejemplo de libro para observar las interacciones entre las nanopartículas y las moléculas de fluidos en los nanofluidos de grafeno-amida. Específicamente, observaron la influencia de la concentración de grafeno en la conductividad térmica, capacidad calorífica, velocidad del sonido y espectros Raman.

Sus hallazgos no solo confirman que la presencia de grafeno impacta positivamente en todas estas propiedades, incluida la mejora de la conductividad térmica hasta en un 48 por ciento (0,18 por ciento en peso de grafeno), pero proporcionan una visión considerable de los mecanismos que explican por qué. Si bien descarta algunas de las teorías existentes basadas en el movimiento browniano, apoyan otros relacionados con la forma en que la mera presencia de nanopartículas puede modificar la disposición molecular del fluido base. Por ejemplo, El análisis de espectros Raman indicó que la mera presencia de pequeñas cantidades de grafeno modifica las interacciones que tienen lugar entre todas las moléculas de fluido. afectando así la energía vibratoria del fluido en su conjunto. Además de este efecto de largo alcance, Las simulaciones teóricas mostraron que el grafeno induce una orientación local paralela de las moléculas de disolvente más cercanas a él, favoreciendo un apilamiento π-π, así como un ordenamiento local de las moléculas de fluido alrededor del grafeno.

Estos resultados representan un excelente primer paso hacia una comprensión más completa de cómo funcionan los nanofluidos y cómo podrían mejorarse aún más para satisfacer las demandas futuras de la industria. Los nanofluidos basados ​​en grafeno ya pueden encontrar una amplia gama de aplicaciones en electrónica flexible, conversión de energía y almacenamiento térmico. Y lo que es más, las pequeñas cantidades de nanopartículas necesarias para producir estos rendimientos superiores de transferencia de calor significan que la contaminación y los costos generales se mantendrán al mínimo.