Nanovloeistoffen (NF's) blijken verbeterde thermofysische eigenschappen te bezitten in vergelijking met die van kale vloeistoffen zoals organische oplosmiddelen of water. Sinds de eerste studie in 1951 werd gepubliceerd, zijn NF's naar voren gekomen als veelbelovende warmtetransportvloeistoffen met verbeterde thermische geleidbaarheid in een breed scala aan technologische toepassingen, bijvoorbeeld elektronische koeling, zonneboilers, kernreactoren en radiatoren. Daarom zijn de precieze karakteriseringen van oppervlakte- en bulk thermofysische eigenschappen van een NF onmisbaar om ze te kalibreren en hun mogelijkheden te voorspellen.

In een recente studie gepubliceerd in Light Science and Applications , hebben onderzoekers van het Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics (CIOMP) van de Chinese Academie van Wetenschappen een veelzijdige optische techniek voorgesteld op basis van pompexcitatie-sonde-interferometrie om de thermofysische eigenschappen van zowel nanovloeistoffen als biologische vloeistoffen op een contactloze manier te karakteriseren, en ga zo de uitdagingen aan voor thermocapillaire vervorming die de toepassing ervan beperken.

Er zijn verschillende methoden gebruikt om de thermofysische eigenschappen van NF te onderzoeken en karakteriseringen van NF te verschaffen. Thermocapillaire vervorming veroorzaakt door gelokaliseerde laserverwarming is gebruikt om de thermische diffusie te meten en de organische onzuiverheden in water te bewaken.

Vanwege de directe interactie tussen laser en vloeistof heeft thermocapillaire vervorming echter twee uitstekende uitdagingen die de praktische toepassing ervan beperken. De eerste is het feit dat het alleen werkt voor pure vloeistoffen, omdat bij nanovloeistoffen en biovloeistoffen een complex samenspel van straling, thermocapillariteit en verstrooiingskrachten ontstaat, wat kan leiden tot onnauwkeurige bepaling van thermofysische eigenschappen. De tweede uitdaging is dat thermocapillaire vervorming niet werkt voor toepassingen waarbij de pomplaser kan leiden tot schade aan de biovloeistof en systemen waarbij de vloeistof wordt opgesloten in een gesloten oppervlak.

In hun studie illustreerde het CIOMP-team drie zeer verschillende configuraties. Ze verwarmden de NF vanaf de bodem door een ondoorzichtig substraat en leverden de eerste schaalmetingen van de thermofysische eigenschappen (viscositeit, oppervlaktespanningscoëfficiënt en diffusiviteit) van complexe NF en biovloeistof zonder schadelijke en concurrerende krachten.

Onderzoekers belichtten de vloeistof ook vanaf het vrije oppervlak (belichting vanaf de bovenkant voor neergeslagen druppels) en toonden een nauwkeurige karakterisering van NF door de concurrerende krachten kwantitatief te isoleren, gebruikmakend van de verschillende tijdschalen van deze krachten.

In de derde configuratie onderzocht het team thermofysische eigenschappen van NF's wanneer ze in een metalen holte waren opgesloten. In dit geval biedt de tijdelijke thermo-elastische vervorming van het metaaloppervlak de eigenschappen van NF en de thermomechanische eigenschappen van het metaal.

"Gezien deze veelzijdigheid werkt onze techniek voor bijna alle vloeistoffen en kan dus worden toegepast op een breed scala aan toepassingsscenario's voor nauwkeurige in-situ karakterisering van de thermofysische eigenschappen van complexe vloeistoffen op kleine schaal", zegt Gopal Verma, hoofdonderzoeker van de studie van CIOMP. + Verder verkennen

Vloeistoffen vormen, vormen en aandrijven met licht