هدایت گرمایی نانوسیال نانولوله های کربنی چندجداره در آب

نانولوله های کربنی به دلیل ساختار و خواص منحصر به فرد، کاربردهای گسترده ای در علوم و صنایع دارندکه هدایت گرمایی زیاد نانولوله ها نیز از جمله این خواص است. در این تحقیق نانوسیال با هدایت گرمایی زیاد با استفاده از نانولوله های کربنی چندجداره در آب تهیه شده است. نکته حائز اهمیت در مورد این نانوسیالات ، ایجاد تعلیق پایدار و همگن است که به علت تجمع نانولوله ها کار دشواری است. برای ایجاد تعلیق پایدار و همگن از نانولوله ها در آب، از فرایند جوشاندن نانولوله ها با مخلوط اسید برای ایجاد گروه های کربوکسیلیک و از جوشاندن نانولوله ها در محلول آب اکسیژنه برای ایجاد گروه های هیدروکسیلیک استفاده شد. هم چنین به منظور معلق سازی بهتر نانولوله ها از موج دهی فراصوتی برای تهیه نانوسیال استفاده شد. آزمایشات نشان می دهد که هدایت گرمایی نانوسیال حاوی نانولوله های هیدروکسیله در آب از نانوسیال نانولوله های کربوکسیله در آب بیشتراست. هم چنین تاثیر غلظت نانولوله های کربنی و زمان موج دهی بر هدایت گرمایی نانوسیال ها نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از افزایش هدایت گرمایی نانوسیال با غلظت نانولوله ها است. هم چنین مشخص شد که زمان موج دهی تاثیر بسیار زیادی در هدایت گرمایی نانوسیال دارد و زمان بهینه ای مطابق با بیشترین میزان افزایش هدایت گرمایی وجود دارد. زمان بهینه موج دهی با افزایش غلظت نانولوله های کربنی از 02/0 تا 1/0 درصد وزنی از 30 دقیقه به 10 دقیقه کاهش یافت ولی در محدوده غلظت 1/0 تا 2/0 درصد وزنی مستقل از غلظت بود. تصاویر sem نشان می دهد که تشکیل شبکه های منظم از نانولوله های منفرد در زمان بهینه موج دهی باعث افزایش شدید هدایت گرمایی و پایداری نانوسیال می شود. به منظور مطالعه پایداری نانوسیال ها، هدایت گرمایی آنها با گذشت زمان نیز مورد مطالعه قرار گرفت. اگر چه هدایت گرمایی نانوسیال بلافاصله پس از موج دهی با افزایش غلظت نانولوله ها افزایش یافت ولی نانوسیال های رقیق تر پایدارتر بودند. در مرحله نهایی، هدایت گرمایی نانوسیال مخلوط نانولوله های کربنی و اکسیدتیتانیوم بررسی شد. نانوذرات اکسیدتیتانیوم به جداره های نانولوله های کربوکسیله متصل شده و باعث باز شدن نانولوله ها وافزایش شدید هدایت گرمایی نانوسیال مخلوط نسبت به نانوسیال حاوی نانولوله های کربنی در آب می شود . ولی نانولوله های هیدروکسیله به دور ذرات اکسید تیتانیوم پیچیده و هدایت گرمایی نانوسیال را کاهش می دهند. نانوذرات اکسید تیتانیوم هم چنین می توانند به انتهای نانولوله ها نیز متصل شوند ولی این اتصال نیز باعث کاهش هدایت گرمایی نانوسیال می شود . به نظر می رسد که این اتصالات فقط با اعمال حرارت به مخلوط نانولوله ها و نانوذرات اکسیدتیتانیوم امکان پذیر است.