Gelecek Vaat Eden Nanoakışkanlar

Son zamanlarda ısı transferini iyileştirme çalışmaları, nano boyutlardaki parçacıkların etkisi ile oluşturulan, nanoakışkanlar üzerinde yapılmak istenmekte ve bu alan üzerinde yoğunlaşılmaktadır. Bizzat üzerinde çalışmalar yaptığım nanoakışkanlardan bahsederek sizleri de bilgilendirmek isterim.

Nanoakışkan nedir?

Öncelikle bu terimi ilk kez duyanlar için ne olduğunu açıklayarak başlayalım. Nanoakışkanlar, nanometrik boyuttaki katı partiküllerin bir akışkan içerisine dağıtılmasıyla oluşturulan akışkanlardır. Bu partikülleri eklememizin en önemli amacı ise ısıl iletkenliği artırmaktır.

Nanoakışkan ile ısıl iletkenlik nasıl artırılır?

Nano partikül, ekleyeceğimiz temel akışkanın ısıl iletkenliğinden daha yüksek olan bir nanomalzemeyle (örneğin metal, metal oksit veya yüksek yüzey alanlı karbonik yapılar) akışkan içerisine karıştırılır. Böylece akışkanın ısıl iletkenliğini artırılır. Günümüz literatüründe nanaoakışkanlar üzerine yapılan birçok araştırma, nanoakışkanların ısı transferi ekipmanlarında kullanılabilmesi açısından oldukça önemlidir. Aşağıdaki görselde nanoakışkanların ısıl iletimini etkileyen etkenler verilmiştir.

Nanoakışkanların üretim yöntemleri

Nanoakışkan, temelde bir akışkan ve partikülün karışmasıyla oluşur ancak bu karıştırma işlemi sıradan katı-sıvı karıştırması gibi değildir. Nano boyutlardaki tozların, kütlelerine oranla çok yüksek yüzey alanlarına sahip oldukları için, yüzey enerjileri fazladır. Bu yüzey gerilmelerinin sebep olduğu enerji, akışkan ile karıştırılmasını zorlaştırır. Bu karıştırma işleminde, partiküllerin akışkan içerisinde tam dağılması ve homojen bir akışkan elde edilmesi istenir. Bu noktada kullanılan iki hazırlama yöntemi vardır. Bunlar tek adım yöntemi ve iki adım yöntemidir.

• Tek adım yönteminde nanoakışkanlar, nanopartiküllerin eş zamanlı olarak temel akışkan ile sentezlenmesi sonucu tek bir işlemle elde edilir.
• İki adım yöntemi en yaygın kullanılan nanoakışkan hazırlama yöntemidir. Nanopartiküllerin fiziksel veya kimyasal yollarla kuru toz halinde üretilmesi ilk aşamasını oluşturur. İkinci aşama ise üretilen nanopartiküllerin akışkana karıştırılmasıyla oluşturmaktadır

Nanoteknolojinin avantajları nelerdir?

• Katı nanoparçacıklar, parçacık boyutlarının çok küçük olması nedeniyle akışkanın yüzey alanını ve ısı kapasitesini artırır
• Isıtma ve aydınlatma sistemlerinde verimliliği artırır
• Enerjinin elektriksel depolamasını artırır
• Verim artışı sebebiyle enerji kullanımında kirlilik miktarının azalmasını sağlar
• Ekipmanların nano-kaplama kullanımı korozyonunu önler
• Nanoakışkan, temel akışkanlara kıyasla daha yüksek bir emilim katsayısına sahiptir
• Saf suyun optik özellikleri nanoparçacıklar eklenerek önemli ölçüde geliştirilebilir.

Nanoakışkanların uygulama alanları nelerdir?

Nanoteknolojik ürünler eşsiz özellikleri sebebiyle günümüzde büyük bir önem taşımaktadır. Katalizörler, ilaç sanayi, optik materyaller, sensörler ve enerji depolamanın da dahil olduğu pek çok alanda uygulamaları mevcuttur. Özellikle enerji alanında son zamanlarda üzerindeki çalışmalar artmış olup güneş enerjisi uygulamalarında, elektronik soğutma sistemlerinde, uzay ve savunma sanayisinde, talaşlı imalatta soğutma sıvısı olarak, jeotermal enerjide sondaj makinası yapmak için nanokompozitler kullanılmaktadır.