افزایش قدرت خنک‌کنندگی و حرارتی روغن موتور با استفاده از فناوری نانو و اکسید گرافن
انباشتگی حرارت در تجهیزات توزیع و انتقال قدرت امری اجتناب ناپذیر است. این موضوع ناشی از اتلاف انرژی است و می‌تواند منجر به فرسودگی زودرس و نهایتاً خرابی تجهیزات گردد. لذا دفع حرارت انباشته شده ضروری به نظر می‌رسد. محققان دانشگاه تبریز امکان استفاده از اکسید گرافن در افزایش خواص حرارتی روغن‌های خنک‌کننده موتورها را در قالب یک طرح آزمایشگاهی مورد بررسی قرار داده‌اند. از نتایج این طرح می‌توان در صنایع تولید و انتقال نیرو و صنعت خودروسازی بهره برد.
یکی از متداولترین روش‌ها، استفاده از گردش مایعات خنک‌کننده است. امروزه، چندین میلیارد لیتر از روغن‌های خنک‌کننده در سراسر جهان جهت خنک کردن تجهیزات الکتریکی نظیر ترانسفورماتورها استفاده می‌شود. بااین‌حال، روغن‌ها خواص ترموفیزیکی کافی از خود نشان نمی‌دهند که این امر موجب محدود شدن قدرت خنک‌کنندگی آنها می‌شود.
به گفته مهندس سید امیرحسین عارف محقق دانشگاه تبریز، در طرح پیش رو از اکسید گرافن به‌منظور بهبود خواص ترموفیزیکی و خنک‌کنندگی روغن‌های خنک‌کننده استفاده شده است.
روغن‌های بهینه‌شده به‌وسیله اکسید گرافن، میزان انتقال حرارت و بنابراین قابلیت خنک‌کنندگی بالایی از خود بروز می دهند؛ به‌علاوه میزان مصرف روغن با استفاده از روغن بهبود یافته کاهش یافته و عمر تجهیزات افزایش می‌یابد.
عارف در رابطه با سازوکار اثر نانوذرات اکسید گرافن بر خواص روغن گفت:علت افزایش ضریب هدایت حرارتی را می‌توان با پدیده هایی همچون حرکت براونی نانوذرات، تشکیل فیلم نازک در سطح مشترک مایع ، نانوذرات و طبیعت انتقال حرارت در نانوذرات اکسید گرافن مرتبط دانست. به‌علاوه، بالا بودن سطح ویژه نانوذرات دوبعدی نظیر گرافن و مشتقات آن می‌تواند دلیل مضاعفی بر توجیه افزایش ضریب هدایت حرارتی باشد.
محقق دانشگاه تبریز افزود:در این تحقیق ابتدا با روش هامرز در شرایط بهینه نانوذرات اکسید گرافن سنتز شدند. سپس به‌منظور سازگاری بیشتر نانوذرات با روغن پایه، سطح نانوذرات با گروه‌های عاملی آلکیل دار اصلاح شد. پس از سنتز و اصلاح، نانوذرات با استفاده از امواج فراصوت در روغن پایه پراکنده شدند. در نهایت خواص روغن شامل مقاومت الکتریکی، ضریب اتلاف الکتریکی، ضریب گذردهی نسبی، ویسکوزیته و ضریب هدایت حرارتی مورد ارزیابی قرار گرفتند.
نتایج آزمون‌های انجام شده نشان می‌دهد که افزودن نانوذرات به میزان 0/15 درصد وزنی موجب افزایش 7 درصدی ضریب هدایت حرارتی روغن می‌شود.
این تحقیقات از تلاش‌های سید امیرحسین عارف- دانش‌آموخته مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه تبریز- پروفسور علی‌اکبر انتظامی و دکتر حمید عرفان نیا- اعضای هیأت علمی دانشگاه تبریز- و دکتر اسماعیل زمین‌پیما- عضو هیأت علمی دانشگاه قزوین- حاصل شده است. نتایج این کار در مجله Journal of Material Scienceبا ضریب تأثیر 2/302 (جلد 17، شماره‌ی 5، سال 2017، صفحات 2642 تا 2660) چاپ شده است.
منبع:ستاد ویژه فناوری نانو
