Dispergeer grafeen in een geschikt oplosmiddel en de resulterende nanovloeistof zal veel betere thermische eigenschappen hebben dan de oorspronkelijke vloeistof. Drie onderzoeksgroepen van ICN2 werkten samen om dit effect van binnenuit te beschrijven en te verklaren. De resultaten, gepubliceerd in de Royal Society of Chemistry's nanoschaal , een uitgebreide analyse bieden die afwisselend verschillende bestaande theorieën uitsluit en ondersteunt over de mechanismen die de verbeterde thermische geleidbaarheid en warmte-uitwisseling in nanovloeistoffen aansturen, brengt veel inzicht op het gebied van thermisch transport in dynamische systemen.

Warmteoverdrachtsvloeistoffen worden veel gebruikt als koelvloeistof in voertuigen en industriële processen om warmte af te voeren en oververhitting te voorkomen. Echter, het koelpotentieel van de huidige vloeistoffen op basis van water en oliën is doorgaans te laag om te voldoen aan de steeds veeleisender wordende behoeften van de industrie. Bij micro-elektronica, bijvoorbeeld, absolute temperatuurregeling is cruciaal voor de adequate en betrouwbare prestaties van elektronische componenten. Aanvullend, nieuwe even veeleisende toepassingen ontstaan ​​in energieconversie en thermische opslagtechnologieën.

Met conventionele vloeistoffen die niet aan de taak voldoen, onderzoekers hebben hun aandacht gericht op vloeistoffen met toegevoegde nanodeeltjes, bekend als nanovloeistoffen. Er zijn veel verschillende basisvloeistoffen en nanodeeltjes in verschillende concentraties getest, met resultaten die allemaal wijzen op de algehele verbetering van thermische eigenschappen. Wat nog niet bekend is, Hoewel, is waarom dit gebeurt; welke specifieke mechanismen verantwoordelijk zijn voor de verbeterde warmtewisselingssnelheden en thermische geleidbaarheid in nanovloeistoffen.

In deze krant, getiteld "Mechanismen achter de verbetering van thermische eigenschappen van grafeen-nanovloeistoffen, " en gepubliceerd in de Royal Society of Chemistry's nanoschaal , onderzoekers van drie ICN2-groepen hebben de handen ineen geslagen om licht op de zaak te werpen. Hoofdauteur Ph.D. student María del Rocío Rodríguez Laguna van ICN2 Novel Energy-Oriented Materials Group rapporteert hoe ze een boekvoorbeeldsysteem gebruiken om te kijken naar de interacties tussen de nanodeeltjes en vloeibare moleculen in grafeen-amide nanovloeistoffen. specifiek, ze keken naar de invloed van grafeenconcentratie op thermische geleidbaarheid, warmte capaciteit, geluidssnelheid en Raman-spectra.

Hun bevindingen bevestigen niet alleen dat de aanwezigheid van grafeen een positief effect heeft op al deze eigenschappen, inclusief het verbeteren van de thermische geleidbaarheid met maar liefst 48 procent (0,18 gew.% grafeen), maar ze geven veel inzicht in de mechanismen die verklaren waarom. Hoewel sommige van de bestaande op Brownse beweging gebaseerde theorieën worden uitgesloten, ze ondersteunen anderen met betrekking tot de manier waarop de aanwezigheid van nanodeeltjes de moleculaire rangschikking van de basisvloeistof kan wijzigen. Bijvoorbeeld, Raman-spectra-analyse gaf aan dat de loutere aanwezigheid van kleine hoeveelheden grafeen de interacties tussen alle vloeibare moleculen wijzigt, waardoor de trillingsenergie van de vloeistof als geheel wordt beïnvloed. Naast dit lange-afstandseffect, theoretische simulaties toonden aan dat grafeen een lokale parallelle oriëntatie induceert van de oplosmiddelmoleculen die er het dichtst bij zijn, voorkeur geven aan een π-π stapeling, evenals een lokale ordening van de vloeistofmoleculen rond het grafeen.

Deze resultaten vormen een uitstekende eerste stap naar een beter begrip van hoe nanovloeistoffen werken en hoe ze verder kunnen worden verbeterd om aan de toekomstige eisen van de industrie te voldoen. Reeds op grafeen gebaseerde nanovloeistoffen kunnen een breed scala aan toepassingen vinden, zoals flexibele elektronica, energieconversie en thermische opslag. Bovendien, de kleine hoeveelheden nanodeeltjes die nodig zijn om deze superieure prestaties op het gebied van warmteoverdracht te produceren, zorgen ervoor dat vervuiling en de totale kosten tot een minimum worden beperkt.