Nanofluider (NF) har visat sig ha förbättrade termofysiska egenskaper jämfört med de för nakna vätskor som organiska lösningsmedel eller vatten. Sedan den första studien publicerades 1951 har NF:er dykt upp som lovande värmetransportvätskor med förbättrad värmeledningsförmåga i ett brett spektrum av tekniska tillämpningar, t.ex. elektronisk kylning, solenergivattenuppvärmningsanordningar, kärnreaktorer, radiatorer. Därför är de exakta karakteriseringarna av yt- och bulk termofysiska egenskaper hos en NF oumbärliga för att kalibrera dem och förutsäga deras kapacitet.

I en nyligen publicerad studie publicerad i Light Science and Applications , föreslog forskare från Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics (CIOMP) vid den kinesiska vetenskapsakademin en mångsidig optisk teknik baserad på pumpexcitationssondinterferometri för att karakterisera de termofysiska egenskaperna hos både nanofluider och biologiska vätskor på ett kontaktlöst sätt, och därmed ta itu med utmaningarna för termokapillär deformation som begränsar dess tillämpning.

Olika metoder har använts för att utforska de termofysiska egenskaperna hos NF och tillhandahålla karakteriseringar av NF. Termokapillär deformation inducerad från lokaliserad laseruppvärmning har använts för att mäta den termiska diffusiviteten och övervaka de organiska föroreningarna i vatten.

På grund av dess direkta laser-vätskeinteraktion har termokapillär deformation dock två enastående utmaningar som begränsar dess praktiska tillämpning. Det första är det faktum att det bara fungerar för rena vätskor, eftersom för nanovätskor och biovätskor uppstår ett komplext samspel av strålning, termokapillaritet och spridningskrafter, vilket kan leda till felaktig bestämning av termofysiska egenskaper. Den andra utmaningen är att termokapillär deformation inte fungerar för applikationer där pumplasern kan leda till skador på biovätskan och system där vätskan är innesluten i en stängd yta.

I sin studie illustrerade CIOMP-teamet tre mycket olika konfigurationer. De värmde upp NF från botten genom ett ogenomskinligt substrat och gav de första mätningarna i skala av de termofysiska egenskaperna (viskositet, ytspänningskoefficient och diffusivitet) hos komplex NF och biovätska utan att skada och konkurrerande krafter.

Forskare belyste också vätskan från dess fria yta (exponering från toppen för avsatta droppar) och visade en exakt karakterisering av NF genom att kvantitativt isolera de konkurrerande krafterna och dra fördel av dessa krafters olika tidsskalor.

I den tredje konfigurationen undersökte teamet termofysiska egenskaper hos NF när de var instängda i en metallhålighet. I detta fall ger den transienta termoelastiska deformationen av metallytan egenskaperna hos NF såväl som termomekaniska egenskaper hos metallen.

"Med tanke på denna mångsidighet fungerar vår teknik för nästan alla vätskor och kan därför tillämpas på ett brett spektrum av tillämpningsscenarier för exakt in-situ karakterisering av de termofysiska egenskaperna hos komplexa vätskor i liten skala", säger Gopal Verma, ledande forskare på studien från CIOMP. + Utforska vidare

Formning, mönstring och drivning av vätskor med ljus