揭示石墨烯纳米流体热性能增强背后的机制

将石墨烯分散在合适的溶剂中，并且所得的纳米流体将具有比原始液体好得多的热性质。三个ICN2研究小组合作从内到外描述和解释这种影响。该结果发表在皇家化学学会的纳米尺度上，提供了一个全面的分析，交替排除并支持不同的现有理论，推动纳米流体中增强的导热性和热交换的机制，带来了相当深入的领域。动态系统中的热传输。

传热流体广泛用作车辆和工业过程中的冷却剂以散热并防止过热。然而，基于水和油的当前流体的冷却潜力通常太低而不能满足工业的更苛刻的需求。例如，在微电子学中，绝对温度控制对于电子元件的充分和可靠性能至关重要。此外，能源转换和热存储技术中出现了同样苛刻的新应用。

由于常规流体无法完成任务，研究人员已将注意力转向添加纳米粒子的流体，称为纳米流体。已经测试了许多不同基础流体和不同浓度的纳米颗粒，结果都指向热性能的整体增强。然而，尚不清楚的是，为什么会发生这种情况; 什么具体的机制是纳米流体中提高的热交换率和热导率的原因。

在本文题为“增强石墨烯纳米流体的热性能背后的机制”，并在皇家化学学会的纳米尺度上发表，来自三个ICN2小组的研究人员联合起来阐明了这个问题。主要作者博士 ICN2新能源材料集团的学生MaríadelRocíoRodríguezLaguna报道了他们如何使用书籍示例系统来研究纳米颗粒与石墨烯 - 酰胺纳米流体中的流体分子之间的相互作用。具体而言，他们研究了石墨烯浓度对热导率，热容量，声速和拉曼光谱的影响。

他们的研究结果不仅证实石墨烯的存在对所有这些性质产生积极影响，包括提高导热性多达48%(石墨烯的0.18%(重量))，但它们提供了解释原因的机制的相当深刻的见解。在排除一些现有的基于布朗运动的理论的同时，他们支持其他与纳米粒子的存在可以改变基础流体的分子排列的方式相关的其他理论。例如，拉曼光谱分析表明仅仅存在少量石墨烯就会改变所有流体分子之间发生的相互作用，从而影响整个流体的振动能量。除了这种长程效应之外，理论模拟显示石墨烯诱导最接近它的溶剂分子的局部平行取向，有利于π-π堆积，以及石墨烯周围的流体分子的局部有序。

这些结果是更全面地了解纳米流体如何工作以及如何进一步增强以满足未来工业需求的第一步。基于石墨烯的纳米流体已经可以在诸如柔性电子，能量转换和热存储中找到广泛的应用。更重要的是，产生这些优异的传热性能所需的微量纳米粒子意味着污染，并且总体成本将保持在最低水平。

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