یافته‌های جدید محققان ایرانی از خواص حرارتی نانولوله‌ها

محققان دانشگاه تهران و پژوهشگاه صنعت نفت توانستند به اطلاعات جدیدی از تأثیر تعداد دیواره‌های نانولوله‌های کربنی بر خواص هدایت حرارتی با این ساختار دست یابند. این یافته‌ها می‌تواند در سیستم‌هایی نظیر مبدل‌های حرارتی و گل و سیمان حفاری مفید باشد.

خانم آیدا نصیری دانشجوی دکترای نانومواد دانشگاه تهران با همکاری دکتر مجتبی شریعتی نیاسر از دانشکده مهندسی شیمی این دانشگاه و دکتر علیمراد رشیدی رئیس مرکز تحقیقات فناوری نانو پژوهشگاه صنعت نفت، به بررسی اثر ساختارهای مختلف نانولوله‌های کربنی بر خواص حرارتی و پایداری نانوسیالات پرداخته، دریافتند که با افزایش تعداد لایه‌های نانولوله‌ها، هدایت گرمایی افزایش می‌یابد.

این گروه تحقیقاتی، پنج ساختار از نانولوله‌های کربنی با تعداد دیواره‌های مختلف به روش CVD ساختند و پس از عاملدار کردن با استفاده از نمک‌های قلیایی، نانوسیال‌های بسیار پایدار از هریک از آنها تهیه کردند. در نهایت، هدایت حرارتی این نانوسیالات بر حسب دما و زمان و همچنین پایداری آنها به سه روش مختلف بررسی گردید.

در این بررسی‌ها نشان داده شد که با افزایش تعداد لایه‌های نانولوله‌ها، هدایت گرمایی نیز افزایش می‌یابد که از دلایل آنها به افزایش سطح تماس موثر در اثر افزایش لایه‌ها و همچنین تأثیر ضخامت لایه‌ها در نانولوله اشاره شده است.

خانم نصیری در این باره گفت: «روش به‌کار رفته در عاملدار کردن نانولوله‌ها منتج از کار جدیدی در رابطه با عاملدار کردن نانولوله‌های تک‌جداره است و در این تحقیق با مختصر تغییراتی در فرایند، نشان داده شد که این روش برای عاملدار کردن سایر ساختارهای نانولوله‌های کربنی نیز قابل استفاده است. همچنین استفاده از این روشِ عامل دار کردن، علاوه‌بر اینکه موجب پایداری نانوسیالات برای مدت بالغ بر شش ماه گردید، اثرات تخریبی بسیار کمتری نیز در مقایسه با سایر روش‌های عاملدار کردن که در آنها از اسید استفاده ‌شده، دارد. در این روش از پتاسیم پرسولفات به عنوان اکسیدان به منظور آماده‌سازی آب استفاده شد. این روش از آنجا که به اسید و حلال معدنی نیازی ندارد، از روش‌های ارزان قیمت، سازگار با محیط و در دسترس است. همچنین برای آماده‌سازی نانولوله‌های عاملدار شده در این مقاله، از ۲۵ درصد وزنی آنها استفاده شد و سپس نمونه در حمام اولتراسونیک و به مدت ۴۵ دقیقه در فرکانس kHz 59 با خروجی w100 در ۲۵ الی ۳۰ درجه سانتی‌گراد قرار گرفت».

بررسی جابه‌جایی‌های عرضی و طولی در منحنی‌های uv-vis و استفاده از آن در تحلیل پایداری نسبی ساختارهای مختلف نانولوله‌های کربنی، یکی دیگر از ابتکارات این پژوهش است.

به گفته خانم نصیری، این تحقیقات در ادامه‌ی تحقیقات ایشان در مقطع کارشناسی ارشد برای بررسی تهیه نانوسیال از نانوساختارهای کربنی به منظور بهینه‌سازی خصوصیات رئولوژیکی سیالات نفتی و گل حفاری، انجام شده است. این بررسی‌ها و تحقیقات با بررسی اثر به‌کارگیری این ساختارها در سیمان و گل حفاری و همچنین ساخت هیبریدهای نانولوله‌های کربنی در حال پیگیری است.

نتایج این تحقیق می‌تواند در سیستم‌هایی نظیر مبدل‌های حرارتی و مواد حفاری ازجمله گل و سیمان حفاری که در آنها قابلیت استفاده از نانوسیالات وجود دارد، مفید باشد و مورد استفاده قرار گیرد.

نتایج این تحقیقات در مجله International Journal of Heat and Mass Transfer (جلد ۵ و ۶ شماره ۵۵ ، فوریه ۲۰۱۲) انتشار یافته است. علاقمندان می‌توانند متن مقاله را در صفحات ۱۵۲۹ تا ۱۵۳۵ این شماره مشاهده نمایند.