Ученые ШЕН ТюмГУ, ТИУ, НГУ, ТГТУ, Индии, Саудовской Аравии и Дании синтезировали десять наножидкостей на основе графена и определили их вязкость. В нефтяной промышленности исследование может ускорить создание наножидкостей, способных изменять характеристики нефти непосредственно в нефтяном резервуаре. В микроэлектронике — поможет производить хладагенты, ключевые элементы системы охлаждения, следующего поколения.
Нефть / © Nefronus, ru.wikipedia.org
Наночастицы приобретают значение во многих областях из-за своих уникальных свойств. Существует большой спрос на наножидкости в различных отраслях промышленности, автотранспорте, воздушном транспорте и других механических операциях. Графеновые наночастицы (ГНЧ) отличаются разнообразием структур и характеристик и могут быть включены в отдельный класс.
ГНЧ широко применяются в различных отраслях промышленности, от энергетики до продуктов питания. Сегодня достигнуты успехи в использовании ГНЧ в нефтяных технологиях, в частности, для повышения нефтеотдачи пластов.
Статья «Приготовление наножидкостей на основе графена: определение реологии и теоретический анализ молекулярных взаимодействий наночастиц графена» ученых Мика Силланпяя, Имрана Али, Фарида Шабиева и другие вышла в Journal of Molecular Liquids. В качестве базовой жидкости ученые использовали обезвоженную и дегазированную нефть месторождения Западной Сибири.
Задачей исследования был поиск управляющих параметров и установление функциональной зависимости вязкости от концентрации ГНЧ. Ученые провели экспериментальный и теоретический анализ молекулярных взаимодействий графеновых наночастиц для понимания механизмов, влияющих на вязкость наножидкостей.
На основании результатов экспериментов получена аналитическая функция, описывающая зависимость относительной вязкости от концентрации ГНЧ. Установлено, что на вязкость базовой жидкости влияет структура графенового листа. Если графеновый лист обладал идеальной поверхностью, наблюдалось уменьшение вязкости, но, если он содержал дефекты, вязкость наножидкости быстро увеличивалась с ростом концентрации. Причиной такого поведения графеновых наножидкостей была самосборка графеновых наночастиц в потоке базовой жидкости и образование упорядоченных кластеров из молекул базовой жидкости.
В этом случае самосборка графеновых наночастиц была неразрывно связана с образованием нанокластеров. Борьба между этими двумя процессами порождала изменения вязкости графеновых наножидкостей. Представленная работа весьма полезна для проектирования большего количества будущих графеновых наножидкостей.
Результаты исследования могут быть использованы во многих областях. Например, в энергетической промышленности — для разработки новых охлаждающих жидкостей с улучшенными свойствами.
