Nanofluidos de interés industrial obtenidos a partir de óxidos metálicosestudio de síntesis, dispersión y agregación, e influencia de estos factores en su perfil termofísico

Resumo

Las dispersiones coloidales de partículas de escala nanométrica en un fluido base dan lugar a sistemas de gran interés industrial conocidos como nanofluidos. El estudio sistemático de este tipo de sistemas ha comenzado recientemente, impulsado por las nuevas técnicas de síntesis que permiten diseñar partículas a esta escala partiendo de diversos metales u óxidos metálicos. Una de las aplicaciones de estos sistemas es el diseño de fluidos de intercambio de calor con una mayor capacidad de disipación energética, con aplicaciones en tecnología de refrigeración y lubricación, que permitiría reducir la carga de fluido de trabajo en numerosas máquinas térmicas. El comportamiento de las propiedades de transporte de estos sistemas, y en particular su conductividad térmica anormalmente elevada, han levantado grandes expectativas en esta dirección. De todos modos, es de destacar la elevada dispersión de los datos experimentales existentes en la literatura sobre este tipo de sistemas. Este hecho puede deberse a la influencia de variables como tamaño y polidispersión de las partículas, método de dispersión y estado de agregación, y estabilidad del coloide. Con el fin de aportar medidas reproducibles, se estudiarán en esta tesis doctoral nanofluidos de óxidos metálicos (hierro, cobre, aluminio y zinc). Se compararán los obtenidos a partir de partículas comerciales y los sintetizadas por métodos de precipitación. Se evaluará la estabilidad mediante análisis de dispersión de tamaños, medida de potencial Zeta, microscopía electrónica (TEM y SEM), y Espectroscopia UV-Visible. Se compararán distintos métodos físicos de dispersión. Con las muestras de estabilidad optimizada se medirá el comportamiento volumétrico y la influencia de la concentración en un rango elevado de temperaturas y presiones. A continuación se estudiará el comportamiento anómalo de la viscosidad a presión atmosférica con un viscosímetro de caída de bola, verificando si fuese necesario el comportamiento newtoniano del fluido mediante reología. Estas medidas se utilizarán para cuantificar las desviaciones respecto a la idealidad de estas dispersiones, y la validez de teorías sobre fenómenos de transporte que involucren la influencia de variables como el tamaño de partícula o estado de agregación.