تحليل پخش يكنواخت و انباشتگي نانوذرات در سيالات تركيبي با استفاده از ميدان الكترومغناطيسي

كارشناسي ارشد

بعلت آب¬گريزي شديد گرافن، نانوسيالات ايجاد شده حاوي نانوذرات گرافني بسيار ناپايدار بوده و گرافن موجود در سيال¬پايه ته¬نشين مي¬گردد. درك رفتار گرافن و عوامل موثر بر روي ته¬نشيني آن مي¬تواند به ايجاد نانوسيالاتي با پايداري بالاتر كمك ¬كند. در اين پايان نامه، روش جديدي به¬منظور پايدارسازي نانوسيالات حاوي گرافن بررسي شده است. نتايج اين مطالعه را مي¬توان جهت توسعه علوم و فناوري مرتبط با نانوسيالات حاوي نانوذرات گرافني استفاده كرد. از نيروي الكتروهيدروديناميك به¬عنوان يك عامل كنترلي جهت پايدارسازي نانوسيالات گرافني در حضور نانوذره مگنتيت استفاده شده است. برخلاف روش¬هاي شيميايي متداول، كه با ايجاد پيوند بين اجزاء مختلف همراه است، روش فيزيكي نوين معرفي شده در اين مطالعه به¬منظور پايدارسازي نانوسيالات علاوه بر اينكه مي¬تواند مشكل پايداري نانوذره گرافني را برطرف ¬كند، از مشكلات ايجاد شده توسط روش¬هاي شيميايي از قبيل افزايش مقاومت حرارتي ناشي از افزودن مواد فعال¬كننده¬ي سطحي نيز پيشگيري مي¬نمايد. تاثير عوامل مختلف بر پايداري نانوسيالات حاوي گرافن بررسي شده است. مشاهده گرديد كه با افزايش %50، %100 و %170 درصد جرمي گرافن، نرخ نشستن گرافن به¬ترتيب %43، %82 و %109 افزايش مي¬يابد. با افزايش تعداد لايه¬هاي گرافن به دو، سه و چهار لايه، نرخ ته¬نشيني گرافن به¬ترتيب %77، %153 و %263 افزايش يافت. هم¬چنين رفتار گرافن در حضور نانوذره مغناطيسي و اعمال ميدان¬هاي الكتريكي با شدت¬هاي مختلف به¬منظور يافتن مقدار بهينه جهت پايدار كردن گرافن تك لايه مورد بررسي قرار گرفت. افزودن نانوذره مگنتيت و اعمال ميدان الكتريكي به بزرگي V/Å 05/0 سبب پايداري كامل نانوسيال آب/اتيلن¬گليكول-گرافن گرديد. علاوه بر آن، اثرات افزودن مواد فعال¬كننده¬ي سطحي SDBS، SDS و Triton X-100 بر خواص ترموفيزيكي و پايداري نانوسيالات پايه آبي حاوي گرافن مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج اين بررسي مي¬تواند به¬منظور توليد نانوسيالات حاوي مواد فعال كننده¬ي سطحي با خواص ترموفيزيكي و پايداري بهينه مورد استفاده قرار گيرد. بيشترين لزجت و كم¬ترين ضريب نفوذ مربوط به نانوسيال حاوي Triton X-100 است. حلقه بنزن و پيوند قوي بين گرافن و SDBS سبب بالاترين پايداري براي نانوسيال حاوي SDBS مي-گردد. در حالت كلي، افزودن مواد فعال¬كننده¬ي سطحي، خواص ترموفيزيكي نانوسيالات را بيشتر از پايداري آنها تحت تاثير قرار مي¬دهد. بيشترين بهبود خواص ترموفيزيكي و پايداري به¬ترتيب براي نانوسيالات حاوي SDS و SDBS مشاهده گرديد. واژه‌هاي كليدي: پايداري گرافن، نيروي هيدروالكتروديناميك، خواص ترموفيزيكي، عاملدار كردن غيرپيوندي، ديناميك مولكولي ري¬اكتيو.

194571

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي سيستم هاي انرژِي - انرژي و محيط ‌زيست

دكتر صادق صادق زاده - دكتر روح الله احمدي