تهیه نانوسیالات عایق الکتریکی حاوی نانو-ذرات اکسید گرافن و بررسی خواص آنها از دیدگاه تجربی و نظری

در این پایان نامه جهت سنتز نانوسیال عایق الکتریکی، ابتدا نانو ذرات اکسید گرافن سنتز و پس از عامل دار شدن با گروه عاملی آلکیل دار، در روغن پارافین پراکنده شدند. سپس، خواص نانوسیال از قبیل خواص عایقی، هدایت حرارتی و ضریب ویسکوزیته در غلظت های مختلف به صورت تجربی اندازه گیری شد. در نهایت با استفاده از مطالعات نظری نظیر شبیه سازی دینامیک مولکولی و نیز مدل های نظری، برخی از خواص مورد اشاره مورد مطالعه قرار گرفت و صحّت نتایج نظری از طریق مقایسه با نتایج آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که عامل دار کردن نانوذرات اکسید گرافن با گروه های عاملی آلکیل دارسبب افزایش مقاومت الکتریکی نانوذرات و نیز بهبود پایداری آن ها در روغن پارافین می گردد. همچنین افزودن نانوذرات آلکیل دار شده به روغن پارافین موجب کاهش خواص عایقی و افزایش ضریب هدایت حرارتی روغن می شود. نتایج آزمون های رئولوژیکی نیز حاکی از نیوتونی بودن رفتار نانوسیالات در محدوده نرخ تنش ("s" ^"-1" 100- 10) می باشد. ضمناً نانوسیالات ویسکوزیته پائین تری نسبت به سیال پایه دارند. نتایج مطالعات نظری نیز نشان می دهد که محاسبات شبیه سازی به خوبی می توانند رفتار حرارتی و نیز رفتار نیوتونی نانوسیال را تخمین بزنند. ضمناً این محاسبات به خوبی قادر به تخمین روند تغییرات ضریب ویسکوزیته نانوسیال با دما می باشند. همچنین محاسبات شبیه سازی نشان می دهد که با اضافه شدن گروه های عاملی آلکیل دار، ضریب هدایت حرارتی اکسید گرافن کاهش می یابد که این امر می تواند ناشی از افزایش پراکندگی فونونی به علت اضافه شدن زنجیره های بلند آلکیل دار باشد. بررسی مدل های تئوری نیز نشان می-دهد که هیچ کدام از مدل های مورد استفاده قادر به تخمین خواص نانوسیال نیستند و تنها مدل ارائه شده توسط نن و همکاران تا حدودی می تواند رفتار حرارتی نانوسیال را تخمین بزند.