È stato scoperto che i nanofluidi (NF) possiedono proprietà termofisiche migliorate rispetto a quelle dei fluidi nudi come i solventi organici o l'acqua. Da quando il primo studio è stato pubblicato nel 1951, gli NF sono emersi come fluidi di trasporto del calore promettenti con una maggiore conduttività termica in un'ampia gamma di applicazioni tecnologiche, ad esempio raffreddamento elettronico, dispositivi solari per il riscaldamento dell'acqua, reattori nucleari, radiatori. Pertanto, le caratterizzazioni precise delle proprietà termofisiche di superficie e di massa di un NF sono indispensabili per calibrarle e prevederne le capacità.

In un recente studio pubblicato su Scienze della luce e applicazioni , i ricercatori del Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics (CIOMP) dell'Accademia cinese delle scienze hanno proposto una tecnica ottica versatile basata sull'interferometria della sonda di eccitazione della pompa per caratterizzare le proprietà termofisiche sia dei nanofluidi che dei fluidi biologici in modo senza contatto e affrontare così le sfide per la deformazione termocapillare che ne limitano l'applicazione.

Vari metodi sono stati utilizzati per esplorare le proprietà termofisiche di NF e fornire caratterizzazioni di NF. La deformazione termocapillare indotta dal riscaldamento laser localizzato è stata utilizzata per misurare la diffusività termica e monitorare le impurità organiche nell'acqua.

Tuttavia, a causa della sua interazione diretta laser-fluido, la deformazione termocapillare presenta due sfide eccezionali che ne limitano l'applicazione pratica. Il primo è il fatto che funziona solo per fluidi puri, perché per nanofluidi e biofluidi emerge una complessa interazione di radiazioni, termocapillarità e forze di dispersione, che può portare a una determinazione imprecisa delle proprietà termofisiche. La seconda sfida è che la deformazione termocapillare non funziona per applicazioni in cui il laser della pompa può causare danni al biofluido e sistemi in cui il fluido è confinato in una superficie chiusa.

Nel loro studio, il team del CIOMP ha illustrato tre configurazioni molto diverse. Hanno riscaldato l'NF dal basso attraverso un substrato opaco e hanno fornito le prime misurazioni in scala delle proprietà termofisiche (viscosità, coefficiente di tensione superficiale e diffusività) del complesso NF e del biofluido senza danneggiare e contrastare le forze.

I ricercatori hanno inoltre illuminato il fluido dalla sua superficie libera (esposizione dall'alto per gocce depositate) e hanno mostrato una precisa caratterizzazione di NF isolando quantitativamente le forze concorrenti, sfruttando le diverse scale temporali di queste forze.

Nella terza configurazione, il team ha studiato le proprietà termofisiche dei NF quando confinati in una cavità metallica. In questo caso, la deformazione termoelastica transitoria della superficie del metallo fornisce le proprietà di NF così come le proprietà termomeccaniche del metallo.

"Considerando questa versatilità, la nostra tecnica funziona per quasi tutti i liquidi e può quindi essere applicata a un'ampia gamma di scenari applicativi per una precisa caratterizzazione in situ delle proprietà termofisiche di fluidi complessi su piccola scala", ha affermato Gopal Verma, ricercatore leader di lo studio del CIOMP. + Esplora ulteriormente

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