Analisi del trasporto di calore in nanofluidi a base grafene

Negli ultimi decenni la diversificazione delle tecnologie per la generazione di energia e la progressiva miniaturizzazione dei componenti elettronici, unita alla continua crescita della loro potenza di calcolo, hanno spinto la comunità scientifica a ricercare soluzioni sempre più efficienti per il trasferimento di calore. Una delle alternative più studiate consiste nell'aggiungere nanoparticelle a vettori di scambio termico convenzionali, per aumentarne la conducibilità termica. In tale contesto si inserisce l'attività svolta in collaborazione con Graphene-XT, la quale ha avuto lo scopo di realizzare uno strumento per la misura della conducibilità termica dei liquidi, basato sul transient hot-wire method, e in seguito utilizzarlo per valutare le prestazioni di scambio termico di alcuni liquidi additivati con il grafene prodotto dall'azienda. L'elemento principale della cella di misura costruita è un filo in rame, immerso nel liquido da testare, collegato ad un generatore di corrente e ad un voltmetro, sulla base del metodo di misura a 4 terminali. Alimentando il filo con una corrente costante e valutando la variazione di resistenza elettrica del filo nel tempo, attraverso le equazioni del modello matematico che descrive il problema, è possibile determinare sperimentalmente la conducibilità termica del liquido. Il sistema è stato calibrato utilizzando acqua demineralizzata e un olio a conducibilità termica nota, fornendo risultati discreti: l’errore sul valore teorico della conducibilità termica e la deviazione standard tra le misure sono inferiori al 5%. In seguito, è stata misurata la conducibilità termica di diversi nanofluidi: il massimo incremento di conducibilità termica rispetto al liquido base è stato registrato per un olio lubrificante additivato con grafene allo 0.5% in massa ed è risultato essere pari al 3%. Tuttavia, la variazione è dello stesso ordine della deviazione standard, pertanto non si ha la certezza sull’affidabilità dei risultati.