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      揭示石墨烯納米流體熱性能增強(qiáng)背后的機(jī)制
      
			
      
				2019-07-06 08:52:53
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      將石墨烯分散在合適的溶劑中，并且所得的納米流體將具有比原始液體好得多的熱性質(zhì)。三個ICN2研究小組合作從內(nèi)到外描述和解釋這種影響。該結(jié)果發(fā)表在皇家化學(xué)學(xué)會的納米尺度上，提供了一個全面的分析，交替排除并支持不同的現(xiàn)有理論，推動納米流體中增強(qiáng)的導(dǎo)熱性和熱交換的機(jī)制，帶來了相當(dāng)深入的領(lǐng)域。動態(tài)系統(tǒng)中的熱傳輸。
      

      揭示石墨烯納米流體熱性能增強(qiáng)背后的機(jī)制
      

      傳熱流體廣泛用作車輛和工業(yè)過程中的冷卻劑以散熱并防止過熱。然而，基于水和油的當(dāng)前流體的冷卻潛力通常太低而不能滿足工業(yè)的更苛刻的需求。例如，在微電子學(xué)中，絕對溫度控制對于電子元件的充分和可靠性能至關(guān)重要。此外，能源轉(zhuǎn)換和熱存儲技術(shù)中出現(xiàn)了同樣苛刻的新應(yīng)用。
      

      由于常規(guī)流體無法完成任務(wù)，研究人員已將注意力轉(zhuǎn)向添加納米粒子的流體，稱為納米流體。已經(jīng)測試了許多不同基礎(chǔ)流體和不同濃度的納米顆粒，結(jié)果都指向熱性能的整體增強(qiáng)。然而，尚不清楚的是，為什么會發(fā)生這種情況; 什么具體的機(jī)制是納米流體中提高的熱交換率和熱導(dǎo)率的原因。
      

      在本文題為“增強(qiáng)石墨烯納米流體的熱性能背后的機(jī)制”，并在皇家化學(xué)學(xué)會的納米尺度上發(fā)表，來自三個ICN2小組的研究人員聯(lián)合起來闡明了這個問題。主要作者博士 ICN2新能源材料集團(tuán)的學(xué)生MaríadelRocíoRodríguezLaguna報道了他們?nèi)绾问褂脮纠到y(tǒng)來研究納米顆粒與石墨烯 - 酰胺納米流體中的流體分子之間的相互作用。具體而言，他們研究了石墨烯濃度對熱導(dǎo)率，熱容量，聲速和拉曼光譜的影響。
      

      他們的研究結(jié)果不僅證實(shí)石墨烯的存在對所有這些性質(zhì)產(chǎn)生積極影響，包括提高導(dǎo)熱性多達(dá)48%(石墨烯的0.18%(重量))，但它們提供了解釋原因的機(jī)制的相當(dāng)深刻的見解。在排除一些現(xiàn)有的基于布朗運(yùn)動的理論的同時，他們支持其他與納米粒子的存在可以改變基礎(chǔ)流體的分子排列的方式相關(guān)的其他理論。例如，拉曼光譜分析表明僅僅存在少量石墨烯就會改變所有流體分子之間發(fā)生的相互作用，從而影響整個流體的振動能量。除了這種長程效應(yīng)之外，理論模擬顯示石墨烯誘導(dǎo)最接近它的溶劑分子的局部平行取向，有利于π-π堆積，以及石墨烯周圍的流體分子的局部有序。
      

      這些結(jié)果是更全面地了解納米流體如何工作以及如何進(jìn)一步增強(qiáng)以滿足未來工業(yè)需求的第一步。基于石墨烯的納米流體已經(jīng)可以在諸如柔性電子，能量轉(zhuǎn)換和熱存儲中找到廣泛的應(yīng)用。更重要的是，產(chǎn)生這些優(yōu)異的傳熱性能所需的微量納米粒子意味著污染，并且總體成本將保持在最低水平。
      
			

			
        
      
			
      
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