Un nanofluido es un fluido que contiene partículas de tamaño nanométrico , llamadas nanopartículas . Estos fluidos son suspensiones coloidales diseñadas de nanopartículas en un fluido base . [1] [2] Las nanopartículas que se utilizan en los nanofluidos suelen estar formadas por metales, óxidos, carburos o nanotubos de carbono . Los fluidos base comunes incluyen agua, etilenglicol [3] y aceite.
Los nanofluidos tienen propiedades novedosas que los hacen potencialmente útiles en muchas aplicaciones de transferencia de calor , [4] que incluyen microelectrónica, pilas de combustible , procesos farmacéuticos y motores híbridos , [5] refrigeración de motores / gestión térmica de vehículos, refrigeradores domésticos, enfriadores, calor intercambiador, en rectificado, mecanizado y en caldera reducción de temperatura de humos. Presentan una conductividad térmica mejorada y el coeficiente de transferencia de calor por convección en comparación con el fluido base. [6] Conocimiento de la reologíaEl comportamiento de los nanofluidos resulta crítico para decidir su idoneidad para aplicaciones de transferencia de calor por convección. [7] [8] Los nanofluidos también tienen propiedades acústicas especiales y en los campos ultrasónicos muestran una reconversión adicional de ondas de corte de una onda compresional incidente; el efecto se vuelve más pronunciado a medida que aumenta la concentración. [9]
En análisis tales como la dinámica de fluidos computacional (CFD), se puede suponer que los nanofluidos son fluidos monofásicos; [10] sin embargo, casi todos los artículos académicos nuevos utilizan un supuesto de dos fases. Se puede aplicar la teoría clásica de los fluidos monofásicos, donde las propiedades físicas de los nanofluidos se toman en función de las propiedades de ambos constituyentes y sus concentraciones. [11] Un enfoque alternativo simula nanofluidos utilizando un modelo de dos componentes. [12]
La propagación de una gota de nanofluido se ve reforzada por la estructura de ordenación de tipo sólido de nanopartículas ensambladas cerca de la línea de contacto por difusión, lo que da lugar a una presión de separación estructural en las proximidades de la línea de contacto. [13] Sin embargo, tal mejora no se observa para gotas pequeñas con un diámetro de escala nanométrica, porque la escala de tiempo de humectación es mucho menor que la escala de tiempo de difusión. [14]
Se han utilizado como fluidos base varios líquidos que incluyen agua, etilenglicol y aceites. Aunque la estabilización puede ser un desafío, las investigaciones en curso indican que es posible. Los nanomateriales utilizados hasta ahora en la síntesis de nanofluidos incluyen partículas metálicas , partículas de óxido , nanotubos de carbono , nanocopos de grafeno y partículas cerámicas. [15] [16]
Se desarrolló un enfoque ecológico y de base biológica para la funcionalización covalente de nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWCNT) utilizando brotes de clavo. [17] [18] No existen ácidos tóxicos y peligrosos que se utilizan típicamente en los procedimientos de funcionalización de nanomateriales de carbono comunes, empleados en esta síntesis. Los MWCNT se funcionalizan en un recipiente mediante una reacción de injerto de radicales libres. Los MWCNT funcionalizados con clavo se dispersan luego en agua destilada (agua desionizada), produciendo una suspensión acuosa MWCNT altamente estable (MWCNT Nanofluid).