Karbon tabanlı nanoakışkanların ısı transferi ve akış davranışı

Grafen-su nanoakışkanlarının ısıl ve reolojik davranışları deneysel olarak incelendi. %0.025 ile %2.0 parçacık kütle konsantrasyonuna sahip nanoakışkanlar yüzey aktif madde olarak PVP kullanılarak ve ultrasonik olarak karıştırılarak üretildi. Morfolojik, malzeme ve stabilite karakterizasyonu STEM görüntüleme, Raman spektroskopisi ve zeta potansiyel ölçümleri ile uygulandı. Hazırlanan örneklerin reolojik davranışı farklı sıcaklık ve kesme hızlarında analiz edildi. Maksimum viskozite artışı, %2.0'lık konsantrasyona sahip örnek için 25 oC'de %45 olarak gözlemlendi. Bağıl viskozite, baz akışkandaki viskozite değişiminden dolayı sıcaklıkla azalan mutlak viskozitenin aksine sıcaklık ile değişmemektedir. Ayrıca, bağıl viskozite düşük konsantrasyonlarda tüm kesme hızları için neredeyse sabittir ve %1.0'ın üzerindeki kütle konsantrasyonları için artan kesme hızlarıyla azalır. Bu yüzden grafen-su nano akışkanları %1.0'in altındaki parçacık kütle konsantrasyonlarında Newtonyan davranış, daha yüksek konsantrasyonlarda ise kesme incelmesi davranışı sergiler. 40oC ve %1.0 parçacık kütle konsantrasyonu üzerinde kesme hızları aynı hız aralığında arttırıldıgında ve azaltıldığında histerezis gözlemlenir. Isıl iletkenlik artan konsantrasyonla artar ve maksimum artış %2 kütle konsantrasyonu için %96 olarak gözlemlenmiştir. Grafen-su nanoakışkanlarının taşınımsal ısı transferi %0.025, %0.1 ve %0.2 kütle konsantrasyonlarında 1400'ten 4000'e kadar olan Reynolds sayılarında araştırılmıştır. %0.1 ve \%0.2 kütle konsantrasyonlarındaki nanoakışkanlar için türbülansa geçişin daha düşük Reynolds sayılarında olduğu gözlemlenmiştir. Maksimum ısı transferi artışı %2'lik nanoakışkan için 3950 Reynolds sayısında %36 olarak ölçülmüştür. Ayrıca, basınç düşüşü ve sürtünme katsayısı için ölçümler yapılmıştır. Maksimum basınç düşüşü artışı geçiş bölgesinde %30 olarak ölçülmüştür.