Preparación y caracterización de nanofluidos: Influencia de variables sobre su estabilidad, estado de aglomeración y propiedades físicas

Abstract

INTRODUCCIÓNLos avances tecnológico desarrollados en los últimos años han permitido la obtención y el uso de nuevos materiales de tamaño nanométrico. En la mayoría de los casos, estos materiales sólidos son puestos en suspensión en un medio acuoso u orgánico y utilizados en múltiples aplicaciones: sistemas de transferencia de calor, captadores solares, almacenamiento de energía, secado por atomización para obtención de gránulos nanoestructurados, etc.Se entiende por ciencia coloidal el estudio de los sistemas que contienen unidades cinéticas que son grandes en comparación con las dimensiones atómicas (1). Estos sistemas pueden ser aquellos en los que las partículas se mueven libremente en todas las direcciones, o pueden ser sistemas derivados, como coágulos o geles, en los que las partículas han perdido su movilidad entera o parcialmente, pero mantienen su individualidad. El estado coloidal de subdivisión comprende partículas con un tamaño suficientemente pequeño para no verse afectadas por las fuerzas gravitacionales (≤ 1 μm) pero suficientemente grande para mostrar diferencias con respecto de las disoluciones reales (> 1 nm). Las partículas coloidales pueden ser de naturaleza cristalina o amorfa. Dentro del estado coloidal de subdivisión, se denominan nanopartículas aquellos materiales con un tamaño inferior a 100 nm.Las suspensiones acuosas de partículas de tamaño comprendido entre 5-100 nm son de gran interés en muchas aplicaciones. En 1995, Choi, utilizo por primera vez el término nanofluidos para designar a los fluidos con nanopartículas en suspensión (2). Estas suspensiones presentan importantes En los últimos años se ha extendido el uso de suspensiones conteniendo partículas de tamaño nanométrico, conocidas como nanofluidos, en múltiples aplicaciones debido las buenas propiedades que presentan los materiales nanoparticulados. Una de las principales ventajas que presenta el uso de nanofluidos es su elevada estabilidad, que hace que las partículas no sedimenten durante largos periodos de tiempo. Esta estabilidad depende de las condiciones de preparación tales como el pH del medio, la presencia de electrolitos en el medio o el contenido en sólidos. Por otra parte, existen una serie de propiedades físicas que se ven influenciadas y alteradas por el estado de aglomeración de las partículas. En este artículo se analizarán todas las variables que influyen en el estado de aglomeración de las partículas y la estabilidad de los nanofluidos, así como las propiedades a partir de las cuales se puede obtener información sobre el estado de la suspensión. Además, se exponen los diferentes métodos de dispersión de nanopartículas y su efectividad.Palabras clave: Suspensiones, Nanopartículas, Reología, Caracterización. Preparation and characterization of nanofluids: Influence of variables on its stability, agglomeration state and physical propertiesIn recent years it has spread the use of suspensions containing nanometre sized particles, known as nanofluids, in many applications owing the good properties having nanocrystal...

Evaluation of the Stability of Dielectric Nanofluids for Use in Transformers under Real Operating Conditions

“…Petzold et al [ 34 ] compared the stability of the liquids obtained by using several mixing procedures (ultrasound bath, probe-type ultrasonic devices and magnetic stirrers) finding that the probe-type ultrasonic devices achieved the smaller particle diameters with the lower agitation times. Some other references [ 30 , 34 ], also recommend the use of ultrasound proves instead of ultrasound baths or magnetic stirring. In this work an ultrasonic processor of rated power 750 W and ultrasound wave intensity 670 W/cm 2 , manufactured by the company Sonics & Materials.inc (Newtown, CT, USA) was applied to disperse the NP into the BF ( Figure 3 ).…”

“…The stability of the samples was evaluated by means of visual inspection and with the measure of the particle size. Visual inspection has been the most commonly applied technique for the evaluation of the stability of DNF for use in transformers [ 30 ]. This method is based on the fact that the loss of stability of the fluids is sometimes noticeable by the apparition of aggregates or precipitates in the fluid.…”

“…A stable nanofluid is one in which the NP remain homogeneously dispersed in the BF in the long term. In that case, the attractive Van der Waals forces are compensated with other repulsive forces, mainly of electrostatic, steric, and electro-steric nature [ 30 ]. The Derjaguin–Landau–Verwey–Overbeek (DLVO) theory is generally used to describe some of the phenomena involved in the stability of nanofluids [ 31 ]; according to it a total “interaction potential” can be calculated as the sum of all the attractive and repulsive forces acting between particles.…”

“…The repulsive forces introduce a barrier in the potential that the particles must surpass to agglomerate. If that energy barrier is bigger than the kinetic energy of the particles, the solution remains stable [ 30 ].…”

Synthesis and characterization of nanofluids from the biosynthesis of nanoparticles and their evaluation in solar thermal systems

“…At present there is a vital interest in solar-based systems, since thermal energy [1] can be obtained for different applications such as generating steam or hot water to processes [2]; on the other hand, the performance of the fluids that are commonly used in solar collectors has a low thermal conductivity [3] and reduced capacity of solar radiation absorption, in addition to its operation it is required the use of fossil fuels [4], main source of greenhouse gases which promotes global warming causing damage to climate, environment and human health [5]. For these reasons, it is desired to increase the performance of such devices using nanoparticles [6] dispersed in bionanofluids [7], carrying out experimentation processes and application analysis in order to evaluate their positive effect on solar heating systems.…”