جستجو در تالارهای گفتگو

در يك نيروگاه فسيلي حداكثر حرارت توليدي در محفظه احتراق بايد صرف توليد انرژي شده و از اتلاف آن جلوگيري كرد. جهت جلوگيري از اتلاف حرارت از مواد عايق در اطراف محفظه احتراق و لوله‌هاي انتقال حرارت استفاده مي‌شود. نانوكامپوزيت‌هاي آيروژل خواص اصلي آيروژل‌ها را داشته و در عين حال خواص مكانيكي و پايداري شيميايي لازم براي مصارف خاص صنعتي را نيز دارا هستند. اين كامپوزيت‌ها عايق‌هاي بسيار خوب حرارت هستند. اين مواد نانوساختار به خاطر مناسب بودن آن‌ها براي كاربرد در پانل‌هاي عايق و بلوك‌هاي نسوز در نيروگاه در محفظه احتراق و ساير قسمت‌هايي كه نياز به جلوگيري از اتلاف حرارت دارند قابل استفاده است. همچنين مواد نسوزي كه از ذرات نانومتري توليد مي‌شوند مي‌توانند خاصيت ضد آتش بودن را به ميزان بالاتر و توأم با استحكام مكانيكي داشته باشند. شركت آمريكايي GE‌از نانوكامپوزيت‌هاي فوق در ساخت قطعات توربين گازي استفاده كرده است. * افزايش راندمان واكنش ها با استفاده از نانوكاتاليست‌ها در صنعت نفت و پتروشيمي كاتاليست‌ها كاربردهاي فراواني در صنايع پالايش نفت و پتروشيمي دارند. توليد بسياري از محصولات در طي فرآيندهاي شيميايي صورت مي‌گيرد و در اين ميان كاتاليست‌ها از اهميت زيادي برخوردارند چون نسبت به مواد اوليه، داراي وزن كمي هستند ولي قلب بسياري از واكنش‌ها محسوب مي‌شوند و حتي بسياري از فرآيندهاي شيميايي بدون آن اقتصادي نيست. كاتاليست‌ها با افزودن سرعت انجام واكنش‌ها موجب تسهيل انجام آنها مي‌شوند، و در اين ميان فعاليت كاتاليست‌هاي فلزي پايه‌دار شديداً به اندازه و شكل ذرات بستگي دارد. نانوكاتاليست‌ها نسل جديدي از كاتاليست‌ها هستند كه با به كار بردن روش‌هاي توليد مواد نانوساختار به وجود آمده‌اند كاتاليست‌هاي نانوساختار با زياد كردن قابليت دسترسي به ذرات فلزي، فعاليت كاتاليستي را به نحو چشمگيري بالا مي‌برند. روش مرسوم آماده‌سازي كاتاليست‌ها، شامل هم‌رسوبي و پر كردن پايه با محلول آبي حاوي ذرات فلزي مي‌باشد. در اين روش اندازه و شكل ذرات كاتاليست را به سختي مي‌توان كنترل كرد. اما سنتز نانوساختارهاي اكسيد فلز مركب با مورفولوژي‌هاي مختلف كره، سيم، طناب و لوله و قلم مو امكان دارد كه مي‌توانند بدون محلول يا با وجود آن، صورت بگيرد. در قالب طرحي مشترك بين شركت Degussa‌ در آلمان و Headwaters/Inc در آمريكا، يك واحد براي توليد مستقيم پروكسيدهيدروژن مورد استفاده در ساخت اكسيد پروپيلن با استفاده از تكنولوژي شركت Degussa- Uhde- technology احداث شده است. از نوعي نانوكاتاليست‌ ويژه در اين فرآيند استفاده مي‌شود. شركت آمريكايي Hheadwaters nanokinetix inc‌با تكنولوژي NxCat توانايي توليد انواع نانوكاتاليست از جمله نانو كاتاليست‌هاي اكسيد روي را دارا بوده و نيز صاحب روش‌هاي ويژه‌اي براي توليد نانوذرات با قطر 2 نانومتر است. * پوشش‌هاي مايع نانوساختار به عنوان عايق حرارت و ضد خوردگي پوشش‌هاي با بهره‌گيري از فناوري نانو، انقلابي در صنعت عايق‌كاري و محافظت از خوردگي در سطح جهاني پديد آورده و با خواص منحصر به فرد خود، از اتلاف انرژي و منابع مالي جلوگيري مي‌كند و با هزينه مناسب مي‌تواند جايگزين عايق‌هاي سرد و گرم موجود و پوشش‌هاي ضد خوردگي فعلي باشد. عايق حرارتي نانو، ماده جديدي است كه محافظ و عايق حرارتي مناسبي در مقابل هر 3 نوع انتقال گرما شامل تشعش، جابجايي و همرفتي است. خصوصيت ويژه اين محصول، مايع بودن آن است كه امكان استفاده از آن را بر روي سطوح فلزي و غير فلزي توسط پيستوله، برس و رول‌هاي نقاشي فراهم مي‌كند. همچنين نانويي بودن ذرات اين پوشش‌ها باعث مي‌شود كه بيشترين نفوذ در حفره‌هاي سطحي، كه عمليات پوشش‌دهي بر روي آن انجام مي‌شوند، را ايجاد كنند و چون ابعاد ذرات اين پوشش‌ها در حد ميلي ميكرون است، هم از فضا و هم از مواد به ميزان صحيحي استفاده مي‌شود. علاوه بر اين، تراكم اين لايه‌هاي نازك به حدي است كه ميزان تخلخل در آن بسيار كم بوده و عواملي كه سبب خوردگي مي‌شوند، نيز نمي‌توانند در اين لايه‌ها نفوذ كنند. ضمناً چسبندگي اين نوع پوشش به ماده هدف بسيار مناسب بوده و استحكام پوشش بسيار بالا است و همچنين به دليل توزيع يكنواخت پوشش، پراكنش لايه نازك اختلاف پتانسيل را از بين برده و نيروي محركه براي شروع خوردگي را از بين مي‌برد. شركت آمريكايي Industrial‌ Nano Tech,inc كه شركتي علمي - صنعتي است و در زمينه‌هاي گوناگون نانوتكنولوژي كار مي‌كند محصولي به نام Nansulate‌(نام تجاري) توليد كرده است. اين ماده يك رده صنعتي از عايق‌هاي مايع است كه به عنوان پوشش روي سطوح مختلف استفاده مي‌شود. ادعا مي‌شود كه اين ماده هدايت حرارتي بسيار كمتري از ديگر مواد عايقي كه در مراكز معتبري چون آزمايشگاه ملي لارنس ليورمور ايالات متحده، آزمايشگاه ملي سنديا و دانشگاه فلوريدا توليد شده است، دارد. اين ماده همچنين داراي خاصيت ضد خوردگي نيز مي‌باشد و قادر به صرفه‌جويي زيادي در مصرف انرژي است. محدوده كاربرد اين عايق در صنايع نفت و گاز، پتروشيمي، دريايي، كاغذ، اتومبيل، دارويي ، ماشين‌سازي صنعتي، ساختمان، ساخت كشتي، نيروگاهي و خانگي است. شركت‌ آلماني Degussa‌ رده جديدي از رنگ‌هاي آكريليكي بر پايه نانوذرات را توليد كرده است. اين رنگ‌ها كه سازگار با محيط زيست هستند عاري از حلال، ضد خراس و مقاوم به سايش بوده و قابليت كاربرد روي مواد مختلف ( از جمله فلزات و پلاستيك)‌ را دارند. خاصيت ضد سايش اين رنگ‌ها ده برابر رنگهاي آكريليكي متداول است. اين رنگ‌ها در جلوگيري از خوردگي تجهيزات فلزي و لوله‌ها در نيروگاه‌ها بسيار موثر واقع خواهند شد. شركت آمريكايي Inframat Coroporation يك روكش سراميكي متخلخل عايق حرارتي به صورت اسپري حرارتي از جنس زيركونيوم پايدار شده با ايتريوم را براي موتورهاي توربين گازي صنعتي و هواپيماها توليد مي‌كند تا قطعات فلزي داغ را از گاز داغ جدا كند. شركت آمريكايي Mascoat Products، از سراميك‌هاي در ابعاد ميكرو براي توليد عايق‌هاي حرارتي و ضدخوردگي كه اسپري مي‌شوند، استفاده مي‌كند. * قطعات متحرك بادوام‌تر در توربين و ژنراتور قطعات زيادي در نيروگاه تحت تنش‌هاي بالا است، استفاده از موادي با استحكام بالا مي‌تواند هزينه‌هاي توليد و نگه‌داري و در نتيجه هزينه‌هاي توليد انرژي را كاهش دهد. از جمله اين قطعات، قطعات متحرك توربين‌ و ژنراتور، محورهاي دوران است. در مورد مواد فلزي، فناوري نانو با استفاده از نانو ساختار كردن فلزات حجيم توانسته است مواد فلزي جديد با خواص بهينه‌تر توليد كند. از جمله اين موارد استفاده از روش نانو ساختار كردن فلزات به وسيله تغيير شكل پلاستيكي شديد و عمليات حرارتي بعد از آن مي‌باشد كه منجر به بالا رفتن شديد استحكام مي‌شود. از ديگر كاربردها، استفاده از نانوكامپوزيت‌هاي زمينه فلزي است كه جهت نيل به استحكام بالا و يا خواص حرارتي خوب ساخته مي‌شود. از جمله اين موارد پره توربين است. شركت Metallicum اولين شركت در دنياست كه روي توسعه و تجاري‌سازي آلياژها و فولادهاي نانو ساختار متمركز شده است. ديدگاه شركت اين است كه كاركردي فوق‌العاده از فلزات نرم و آلياژ‌هايي كه تحت فرآيند مورد استفاده اين شركت قرار مي‌گيرند و به مواد فلزي پلي كريستال نانوساختاري (با اندازه دانه‌هاي بسيار ريز) تبديل مي‌شوند را ارائه دهد. شركت NanoSteels ‌در آمريكا نيز شركت ديگري است كه در توليد فولادهاي نانو ساختار فعاليت دارد. عمده فعاليت اين شركت، توليد محصولاتي فلزي با ساختار نانومتري است كه قابل استفاده به صورت تجاري باشند. اين شركت ورقه‌هاي فولادي مختلف با ساختار نانو تهيه مي‌كند. همچنين در زمينه پوشش‌هاي نانو ساختار بر روي اين فولادها ديگر محصولات فلزي فعاليت دارد. علاوه بر اين، اين شركت موفق به ساخت آلياژي موسوم به Super Hard Steel شده است كه تفاوت چشم‌گيري از لحاظ خواص استحكامي و مقاومت فيزيكي با آلياژهاي مرسوم دارد. Nanomat نيز نام مجموعه‌اي آلماني از انستيتوهاي تحقيقاتي است كه روي سنتز و توليد سراميك‌ها و فلزات نانوساختار فعاليت مي‌كند. مؤسساتي كه با هم در قالب اين نام همكاري دارند كاملا علمي بوده و از لحاظ فناوري در سطح بالايي قرار دارند. اين مسئله با جايزه‌هاي زيادي (از جمله نوبل) كه دريافت كرده‌اند قابل اثبات است. ANI و SIIT دو مركز در زمينه نانو فناوري آلياژ آلومينيوم جديدي را با استفاده از نانو تيوب‌هاي كربني توسعه داده‌اند كه هدايت حرارتي 5-4 برابر بيشتر از هدايت حرارتي آلومينيوم (بدون CNT) دارد. SIIT‌يك سازمان در زمينه نانوتكنولوژي است كه توسط دولت ژاپن به طور كامل حمايت مي‌شود.

انتقال گرما به وسيله نانوسيالات خلاصه تحقيقات اخير روي نانوسيالات، افزايش قابل توجهي را در هدايت حرارتي آنها نسبت به سيالات بدون نانوذرات و يا همراه با ذرات بزرگ*تر (ماکرو ذرات) نشان مي*دهد. از ديگر تفاوت*هاي اين نوع سيالات، تابعيت شديد هدايت حرارتي از دما، همچنين افزايش فوق*العادة فلاکس حرارتي بحراني در انتقال حرارت جوشش آنهاست. نتايج آزمايشگاهي به دست آمده از نانوسيالات نتايج قابل بحثي است که به عنوان مثال مي*توان به انطباق نداشتن افزايش هدايت حرارتي با تئوري*هاي موجود اشاره کرد چکيده اخيراً استفاده از نانوسيالات که در حقيقت سوسپانسيون پايداري از نانوفيبرها و نانوذرات جامد هستند، به عنوان راهبردي جديد در عمليات انتقال حرارت مطرح شده است. تحقيقات اخير روي نانوسيالات، افزايش قابل توجهي را در هدايت حرارتي آنها نسبت به سيالات بدون نانوذرات و يا همراه با ذرات بزرگ*تر (ماکرو ذرات) نشان مي*دهد. از ديگر تفاوت*هاي اين نوع سيالات، تابعيت شديد هدايت حرارتي از دما، همچنين افزايش فوق*العاده فلاکس حرارتي بحراني در انتقال حرارت جوشش آنهاست. نتايج آزمايشگاهي به دست آمده از نانوسيالات نتايج قابل بحثي است که به عنوان مثال مي*توان به انطباق نداشتن افزايش هدايت حرارتي با تئوري*هاي موجود اشاره کرد. اين امر نشان دهنده ناتواني اين مدل ها در پيش*بيني صحيح خواص نانوسيال است. بنابراين براي کاربردي کردن اين نوع از سيالات در آينده و در سيستم*هاي جديد، بايد اقدام به طراحي و ايجاد مدل*ها و تئوري*هايي شامل اثر نسبت سطح به حجم و فاکتورهاي سياليت نانوذرات و تصحيحات مربوط به آن کرد. 1. مقدمه سيستم*هاي خنک کننده، يکي از مهم*ترين دغدغه*هاي کارخانه*ها و صنايعي مانند ميکروالکترونيک و هر جايي است که به نوعي با انتقال گرما روبه*رو باشد. با پيشرفت فناوري در صنايعي مانند ميکروالکترونيک که در مقياس*هاي زير صد نانومتر عمليات*هاي سريع و حجيم با سرعت*هاي بسيار بالا (چند گيگا هرتز) اتفاق مي*افتد و استفاده از موتورهايي با توان و بار حرارتي بالا اهميت به سزايي پيدا مي*کند، استفاده از سيستم*هاي خنک*کننده پيشرفته و بهينه، کاري اجتناب*ناپذير است. بهينه*سازي سيستم*هاي انتقال حرارت موجود، در اکثر مواقع به وسيله افزايش سطح آنها صورت مي*گيرد که همواره باعث افزايش حجم و اندازه اين دستگاه*ها مي*شود؛ لذا براي غلبه* بر اين مشکل، به خنک کننده*هاي جديد و مؤثر نياز است و نانو سيالات به عنوان راهکاري جديد در اين زمينه مطرح شده*اند. [1] نانوسيالات به علت افزايش قابل توجه خواص حرارتي، توجه بسياري از دانشمندان را در سال*هاي اخير به خود جلب کرده است، به عنوان مثال مقدار کمي (حدود يک درصد حجمي) از نانوذرات مس يا نانولوله*هاي کربني در اتيلن گليکول يا روغن به ترتيب افزايش 40 و 150 درصدي در هدايت حرارتي اين سيالات ايجاد مي*کند [2] [3]؛ در حالي که براي رسيدن به چنين افزايشي در سوسپانسيون*هاي معمولي، به غلظت*هاي بالاتر از ده درصد از ذرات احتياج است؛ اين در حالي است که مشکلات رئولوژيکي و پايداري اين سوسپانسيون*ها در غلظت*هاي بالا مانع از استفاده گسترده از آنها در انتقال حرارت مي*شود. در برخي از تحقيقات، هدايت حرارتي نانوسيالات، چندين برابر بيشتر از پيش*بيني تئوري*ها است. از ديگر نتايج بسيار جالب، تابعيت شديد هدايت حرارتي نانوسيالات از دما [4] [5] و افزايش تقريباً سه برابري فلاکس حرارتي بحراني آنها در مقايسه با سيالات معمولي است [6 و7]. اين تغييرات در خواص حرارتي نانوسيالات فقط مورد توجه دانشگاهيان نبوده در صورت تهيه موفقيت*آميز و تأييد پايداري آنها، مي*تواند آينده*اي اميدوارکننده در مديريت حرارتي صنعت را رقم بزند. البته از سوسپانسيون نانوذرات فلزي، در ديگر زمينه*ها از جمله صنايع دارويي و درمان سرطان نيز استفاده شده است [8]. به هر حال تحقيق در زمينه نانوذرات، داراي آينده*اي بسيار گسترده است [9]. 2. تهيه نانوسيالات بهبود خواص حرارتي نانوسيال احتياج به انتخاب روش تهيه مناسب اين سوسپانسيون*ها دارد تا از ته*نشيني و ناپايداري آنها جلوگيري شود. متناسب با کاربرد، انواع بسياري از نانوسيالات از جلمه نانوسيال اکسيد فلزات، نيتريت*ها، کاربيد فلزات و غيرفلزات که به وسيله يا بدون استفاده از سورفکتانت در سيالاتي مانند آب، اتيلن گليگول و روغن به وجود آمده است. مطالعات زيادي روي چگونگي تهيه نانوذرات و روش*هاي پراکنده*سازي آنها درسيال پايه انجام شده است که در اينجا به طور مختصر چند روش متداول* را که براي تهيه نانوسيال وجود دارد ذکر مي*کنيم. يکي از روش*هاي متداول تهيه نانوسيال، روش دو مرحله*اي است [10]. در اين روش ابتدا نانوذره يا نانولوله معمولاً به وسيله روش رسوب بخار شيميايي (CVD) در فضاي گاز بي*اثر به صورت پودرهاي خشک تهيه مي*شود [11] [ شکل 1. وسط]، در مرحله بعد نانوذره يا نانولوله در داخل سيال پراکنده مي*شود. براي اين کار از روش*هايي مانند لرزاننده*هاي مافوق صوت و يا از سورفکتانت*ها استفاده مي*شود تا توده*هاي نانوذره*اي به حداقل رسيده و باعث بهبود رفتار پراکندگي شود. روش دو مرحله*اي براي بعضي موارد مانند اکسيد فلزات در آب، ديونيزه شده بسيار مناسب است [10] و براي نانوسيالات شامل نانوذرات فلزي سنگيني، کمتر موفق بوده است [12]. روش دو مرحله*اي داراي مزاياي اقتصادي بالقوه*اي است؛ زيرا شرکت*هاي زيادي توانايي تهيه نانوپودرها در مقياس صنعتي را دارند [13]. روش يک مرحله*اي نيز به موازات روش دو مرحله*اي پيشرفت کرده است؛ به طور مثال نانوسيالاتي شامل نانوذرات فلزي با استفاده از روش تبخير مستقيم تهيه شده*اند [2] و [12]. در اين روش، منبع فلزي تحت شرايط خلاء تبخير مي*شود [14] [شکل 1. چپ]. در اين روش، تراکم توده نانوذرات به حداقل خود مي*رسد، اما فشار بخار پايين سيال يکي از معايب اين فرايند محسوب مي*شود؛ ولي با اين حال روش*هاي شيميايي تک مرحله*اي مختلفي براي تهيه نانوسيال به وجود آمده است که از آن جمله مي*توان به روش احياي نمک فلزات و تهيه سوسپانسيون آن در حلال*هاي مختلف براي تهيه نانوسيال فلزات اشاره کرد [16] [شکل 1. راست]. مزيت اصلي روش يک مرحله*اي، کنترل بسيار مناسب روي اندازه و توزيع اندازه ذرات است. 3. انتقال حرارت در سيالات ساکن خواص استثنايي نانوسيالات شامل هدايت حرارتي بيشتر نسبت به سوسپانسيون*هاي معمولي، رابطه غيرخطي بين هدايت وغلظت مواد جامد و بستگي شديد هدايت به دما و افزايش شديد فلاکس حرارتي در منطقه جوشش است. اين خواص استثنايي، به همراه پايداري، روش تهيه نسبتاً آسان و ويسکوزيته قابل قبول باعث شده تا اين سيالات به عنوان يکي از مناسب*ترين و قوي*ترين انتخاب*ها در زمينه سيالات خنک کننده مطرح شوند. نتايج يکي از تحقيقات منتشر شده در زمينه تغيير هدايت حرارتي نانوسيال به عنوان تابعي از غلظت در شکل (2) آمده است. بيشترين تحقيقات روي هدايت حرارتي نانوسيالات، در زمينه سيالات حاوي نانوذرات اکسيد فلزي انجام شده است [18]. ماسودا افزايش 30 درصدي هدايت حرارتي را با اضافه کردن 3/4 درصد حجمي آلومينا به آب گزارش کرده است. لي [15] افزايش 15 درصدي را براي همين نوع نانوسيال با همين درصد حجمي گزارش کرده است که تفاوت اين نتايج را ناشي از تفاوت در اندازه نانوذرات به*کار رفته در اين دو تحقيق مي*داند. قطر متوسط ذرات آلوميناي بکاررفته در آزمايش اول 13نانومتر و در آزمايش دوم 33 نانومتر بوده است. زاي و همکاران [20] [19] افزايش 20 درصدي را براي 50 درصد حجمي از همين نانوذرات گزارش کرده*اند. گروه مشابهي [21] براي نانوذرات کاربيد سيليکون نيز به نتايج مشابهي رسيدند. لي بهبود نسبتاً کمتري را در هدايت حرارتي نانوسيالات حاوي نانوذرات اکسيد مس، نسبت به نانوذرات آلومنيا مشاهده کرد؛ در حالي که ونگ [24] 17 درصد افزايش هدايت حرارتي را براي فقط 4/0 درصد حجمي از نانوذرات اکسيد مس در آب گزارش کرده است. براي نانوسيال با پايه اتيلن گليکول، افزايش بالاي 40 درصد براي 3/0 درصد حجمي مس با متوسط قطر ده نانومتر گزارش شده است. پتل [5] افزايش بالاي 21 درصد براي سوسپانسيون 11 درصد حجمي از نانوذرات طلا و نقره که به ترتيب در آب و تولوئن پراکنده شده بودند را مشاهده کرد. در مواردي هم هيچ افزايش قابل توجهي در هدايت مشاهده نشده است [23]. اخيراً تحقيقات ديگري روي وابستگي هدايت به دما براي غلظت*هاي بالاي نانوذرات اکسيد فلزات و غلظت*هاي پايين نانوذرات فلزي در حال انجام است که در هر دو مورد در محدوده دماي 20 تا 50 درجه سانتيگراد افزايش دو تا چهار برابري در هدايت مشاهده شده است و در صورت تأييد اين خواص براي دماهاي بالاتر مي*توان نانوسيال را در سيستم*هاي گرمايشي نيز استفاده کرد. بيشترين افزايش هدايت در سوسپانسيون نانولوله*هاي کربني گزارش شده است که علاوه بر هدايت حرارتي بالا، نسبت طول به قطر بالايي دارند[شکل 3]. از آنجا که نانولوله*هاي کربني، تشکيل يک شبکه فيبري مي*دهند، سوسپانسيون آنها بيشتر شبيه کامپوزيت*هاي پليمري عمل مي*کند. بيرکاک[25] افزايش 125 درصدي هدايت را در اپوکسي پليمر- نانولوله حاوي يک درصد نانولوله تک ديواره گزارش کرد، همچنين مشاهده کرد که با افزايش دما، هدايت حرارتي افزايش مي*يابد. چوي[3] براي سوسپانسيون يک درصد نانولوله*هاي چند ديواره در روغن [شکل 3 ب] 16 درصد افزايش هدايت حرارتي گزارش کرده است. گزارش*ها و تحقيقات مختلفي در زمينه افزايش هدايت حرارتي سوسپانسيون نانولوله*کربني ارائه شده است؛ زاي [26] افزايش ده تا 20 درصدي هدايت حرارتي را در سوسپانسيون يک درصد حجمي با سيال آب گزارش کرده است. ون و دينگ [27] نيز 25درصد افزايش هدايت را در سوسپانسيون 8/0 درصد حجمي در آب گزارش کرده است. اسيل [23] بيشترين افزايش را 38 درصد براي سوسپانسيون شش درصد حجمي در آب گزارش کرده است. ون و دينگ افزايش سريع هدايت در غلظت*هاي حدود 2/0 درصد حجمي را گزارش کرده و نشان داده است که اين افزايش از آن به بعد تقريباً ثابت مي*ماند. در تمامي گزارش*ها افزايش هدايت با دما مشاهده شده؛ هر چند براي دماهاي بالاتر از 30 درجه سانتيگراد اين افزايش تقريباً متوقف مي*شود. 4. جريان، جابه*جايي و جوشش اخيراً ضرايب انتقال حرارت نانوسيال در جابه*جايي آزاد و اجباري اندازه*گيري شده است. داس [17] آزمايش*هاي تعيين خواص حرارتي جوشش را براي نانوسيال شروع کرد. يو [6] فلاکس حرارتي بحراني نانوسيال آلومينا- آب در حال جوشش را اندازه*گيري کرد و افزايش سه برابري در فلاکس حرارت بحراني (CHF) را نسبت به آب خالص گزارش کرد. در همين زمينه واسالو [7] نانوسيال سيليکا- آب را تهيه کرد و همان افزايش سه برابري در CHF را گزارش کرد. ضريب انتقال حرارت جابجايي آزاد علاوه بر اينکه به هدايت حرارتي بستگي دارد، به خواص ديگري مانند گرماي ويژه، دانسيته و ويسکوزيته ديناميک نيز وابسته است که البته در اين درصدهاي حجمي پايين همان*طور که انتظار مي*رفت و مشاهده شد، گرماي ويژه و دانسيته بسيار به سيال پايه نزديک است [33]. ونگ [34] ويسکوزيته آلومينا- آب را اندازه گرفت و نشان داد که هر چه ذرات بهتر و بيشتر پراکنده شوند ويسکوزيته پايين*تري را مشاهده مي*کنيم. وي افزايش 30 درصدي در ويسکوزيته را براي سوسپانسيون سه درصد حجمي گزارش کرد که در مقايسه با نتيجه پک*رچو [35] سه برابر بيشتر به نظر مي*رسد که نشان*دهنده وابستگي ويکسوزيته به روش تهيه نانوسيال است. ژوان*ولي [32] ضريب اصطکاک را براي نانوسيال حاوي يک تا دو درصد ذرات مس به دست آورد و نشان دادکه اين ضريب تقريباً مشابه سيال پايه آب است. ايستمن [36] نشان داد که ضريب انتقال حرارت جابه*جايي اجباري سوسپانسيون 9/0 درصد حجمي از نانوذرات اکسيد مس، 15 درصد بيشتر از سيال پايه است. شکل 2. ارتباط هدايت الکتريکي با جزء حجمي نانو ذرات، بر اساس تئوري ميانگين متوسط براي نانو ذرات بسيار هادي (خط چين پايين) و مدل کلوخه هاي متراکم شکل 3. تصاوير SEM از نانو لوله هاي کربني تک ديواره (a) و چند ديواره (b) مورد استفاده در سوسپانسيون ها و کامپوزيت ها. ژوان ولي [32] ضريب انتقال حرارت جابه*جايي اجباري در جريان آشفته را نيز اندازه گرفتند و نشان دادند که مقدار کمي از نانوذرات مس در آب ديونيزه شده، ضريب انتقال حرارت را به صورت قابل توجهي افزايش مي*دهد، به طور مثال افزودن دو درصد حجمي از نانوذرات مس به آب، حدود 39 درصد انتقال حرارت آن را افزايش مي*دهد. در حالي که در تناقض با نتايج بالا، پک*وچو [35] کاهش 12درصدي ضريب انتقال حرارت را در سوسپانسيون حاوي سه درصد حجمي از آلومينا و تيتانا در همان شرايط مشاهده کردند. پوترا [28] با کار روي جابجائي آزاد، بر خلاف هدايت و جابه*جايي اجباري، کاهش انتقال حرارت را مشاهده کرد. داس با [17] انجام آزمايش*هاي جوشش روي آلومينا- آب نشان داد که با افزايش درصد حجمي نانوذرات، بازدهي جوشش نسبت به سيال پايه کم مي*شود. وي اين کاهش را به تغيير خواص سطحي بويلر به علت ته*نشيني نانوذرات روي سطح ناهموار آن نسبت داد، نه به تغيير خواص سيال. يو [6] با اندازه*گيري فلاکس حرارتي بحراني براي جوشش روي سطوح تخت و مربعي مس که در نانوسيال آب- آلومينا غوطه*ور بودند، نشان داد که فلاکس حرارتي اين سيالات سه برابر آب است و اندازه متوسط حباب، افزايش و فرکانس توليد آنها کاهش مي*يابد. اين نتايج را واسالو [7] نيز تأييد کرد. وي روي نانوسيال آب - سيليکا* کار مي*کرد و افزايش فلاکس حرارت بحراني را براي غلظت*هاي کمتر از يک*هزارم درصد حجمي گزارش کرد. هنوز مدلي براي پيش*بيني اين افزايش*ها و فاکتورهاي مؤثر بر آن وجود ندارد. 5. هدايت حرارتي نانوسيال هدايت حرارتي نانوسيال بيشترين مطالعات را به خود اختصاص داده است. اين مقاله نيز به هدايت حرارتي در سيال ساکن پرداخته است. از آنجا که نانوسيال جزو مواد مرکب و کامپوزيتي محسوب مي*شود، هدايت حرارتي آن به وسيله تئوري متوسط مؤثر به دست مي*آيد که به وسيله موسوتي، کلازيوس، ماکسول و لورانزا در قرن 19 به دست آمد [37 و38]. اگر از تأثيرات سطح مشترک نانوذرات کروي صرف*نظر شود، در مقادير بسيار اندک نانوذرات [ f = جزء حجمي نانوذرات] همه مدل*هاي منتج از تئوري متوسط مؤثر، حل يکساني دارند. در مواردي که نانوذرات داراي هدايت حرارتي بالايي باشد پيش*بيني مي*شود که افزايش هدايت حرارتي نانوسيال3× f خواهد شد که اين پيش*بيني، تخمين خوبي براي مواردي است که هدايت ذرات، بيشتر از 20 برابر هدايت حرارتي سيال باشد [39]. همان*طور که در شکل (2) نشان داده شده بسياري از تحقيقات تطابق خوبي با اين پيش*بيني دارد، از جمله مي*توان به تحقيقات زير اشاره کرد: نانوسيال کاربيد سيليکون با اندازه 26 نانومتر و نانوسيال آلومينا- آب و آلومينا- اتيلن گليکول [10]. مقاومت سطح مشترک نانوذرت و سيال اطراف آن پيش*بيني اين تئوري را کاهش مي*دهد؛ البته هر چه ذرات ريزتر باشند اين مقاومت کاهش پيدا مي*کند. در غلظت*هاي بالاي نانوذر*ات [شکل 1. وسط] اگر توده*هاي نانوذره کوچک باشد، تئوري متوسط مؤثر خوب جواب مي*دهد؛ زيرا توده نانوذرات فضاي بيشتري نسبت به نانوذر*ات منفرد اشغال مي*کند و بنابراين جزء حجمي توده بيشتر از نانوذرات منفرد است. [40] در توده*هاي متراکم نانوذرات، دانسيته نسبي تقريباً 0 6 درصد است و در مواردي که توده**ها از نظر وضعيت ساختماني بازتر باشد، افزايش بيشتري را مشاهده مي*کنيم [ شکل 4] که نتايج آزمايشي نيز همين را نشان مي*دهد [20]؛ البته هدايت حرارتي نانوذرات توده*اي، کوچک*تر از ذر*ات منفرد است؛ البته عامل مهمي در مقابل هدايت حرارتي بالاي نانوذرات نيست. 6. چشم*انداز در ده سال گذشته، خواص جالبي براي نانوسيالات گزارش شده است که در اين ميان، هدايت حرارتي بيشترين توجه را به خود جلب کرده است؛ ولي اخيراً خواص حرارتي ديگري نيز مورد پژوهش قرار گرفته است. نانوسيالات را مي*توان در زمينه*هاي مختلفي به کاربرد، اما اين کار با موانعي روبه*رو است، از جمله اينکه درباره نانوسيال چند نکته بايد بيشتر مورد توجه قرار گيرد: • تطابق نداشتن نتايج تجربي در آزمايشگاه*هاي مختلف؛ • ضعف در تعيين مشخصات سوسپانسيون نانوذرات؛ • نبود مدل*ها و تئوري*هاي مناسب براي بررسي تغيير خواص نانوسيال.