خواص رئولوژی نانوسیالات حاوی نانولوله های کربنی در مخلوط اتیلن گلیکول و پروپیلن گلیکول

هدف از انجام این پروژه بررسی ویسکوزیته ی نانوسیالات و عوامل موثر بر آن از قبیل دما، شدت برش، غلظت نانوذرات، زمان موج دهی اولتراسونیک و نوع سیال پایه می باشد. می دانیم که عمده ترین کاربردهای نانوسیالات بر پایه خواص انتقال حرارت آن می باشد، از این رو مناسب ترین نانوسیالات برای سیستم های خنک کننده، نانوسیالاتی با بالاترین ضریب انتقال حرارت می-باشند. با توجه به اینکه نانولوله های کربنی دارای هدایت گرمایی بالایی هستند، در این پروژه به همراه مخلوط اتیلن گلیکول و پروپیلن گلیکول برای تهیه ی نانوسیالات مورد استفاده قرار گرفتند. به منظور تهیه ی نانوسیالات از روشهای شیمیایی و مکانیکی که به ترتیب شامل عامل دار کردن شیمیایی سطح نانولوله ها و اعمال امواج اولتراسونیک می باشد استفاده شده است. برای تهیه پایدارترین نانوسیال، نانولوله های قطبی شده در مدت زمان های مختلف در سیال پایه موج دهی شدند. ضمن این بررسی ها مشاهده شد که با افزایش زمان موج دهی ویسکوزیته ی نانوسیالات افزایش یافته و بعد از رسیدن به یک مقدار ماکزیمم، کاهش می یابد. با توجه به اینکه افزایش و کاهش ویسکوزیته به ترتیب مربوط به باز شدن کلاف های درهم پیچیده و شکسته شدن نانولوله ها می باشد، بهترین زمان برای تهیه نانوسیال، زمانی است که ویسکوزیته ماکزیمم مقدار خود را داشته باشد. زیرا با شکسته شدن نانولوله ها، نسبت سطح به حجم و در نتیجه هدایت گرمایی نانولوله ها کاهش می یابد. با بررسی این زمان ها در غلظت های مختلف نانولوله های کربنی مشاهده کردیم که با افزایش غلظت نانولوله ها، ضمن افزایش ویسکوزیته ی نانوسیال، زمان بهینه نیز افزایش می یابد. با توجه به اینکه هدف تهیه یک نانوسیال پایدار می باشد، ضمن بررسی زمان های موج دهی، تغییرات ویسکوزیته-ی نانوسیالات بلافاصله بعد از قطع عمل موج دهی تا مدت یک ماه مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که با افزایش غلظت نانولوله ها پایداری نانوسیال کاهش می یابد. سپس به بررسی اثر دما روی ویسکوزیته ی نانوسیالات پرداختیم. این بررسی ها نشان داد که در تمامی غلظت ها، با افزایش دما، ویسکوزیته کاهش می یابد. ویسکوزیته ی نسبی در غلظت های پایین مستقل از دما بود اما در غلظت های بالاتر با افزایش دما، یک روند کاهشی داشت. همینطور نتایج نشان داد که تغییرات ویسکوزیته با دما در غلظت های بالاتر شدت بیشتری داشت. با بررسی اثر شدت برش روی ویسکوزیته ی نانوسیال، رفتار غیرنیوتنی نانوسیال و رفتار نیوتنی سیال پایه ثابت شد. علاوه بر این میزان وابستگی ویسکوزیته ی نانوسیالات به شدت برش در غلظت های بالاتر مشهودتر بود. به عبارتی نانوسیالات رقیق تر تا حدودی رفتار نیوتنی از خود نشان دادند. به منظور بررسی اثر نوع سیال پایه روی ویسکوزیته ی نانوسیال، بررسی های فوق روی نانوسیالاتی با سیال پایه شامل درصد حجمی متفاوت نسبت به اتیلن گلیکول و پروپیلن گلیکول انجام شد. مشاهده شد که با افزایش ویسکوزیته ی سیال پایه، ویسکوزیته ی نانوسیال و پایداری آن افزایش می یابد.