En un artículo publicado en la revista Materiales Hoy: Procedimientosdesarrolló un nanofluido a base de material orgánico, derivado de recursos de origen biológico, con propiedades físicas mejoradas.
Estudio: Influencia de la nanosílice a base de cáscara de arroz en la reología y la estabilidad de los fluidos de mezclas binarias. Crédito: Sakdinon Kadchiangsaen/Shutterstock.com
Se preparó nanosílice de baja densidad a partir de cáscaras de arroz a través de un proceso térmico simple de dos pasos utilizando un horno de plasma asistido por energía solar que requería baja temperatura y tiempo de reacción. La nanosílice producida se caracterizó en cuanto a su morfología y propiedades físicas mediante difracción de rayos X (XRD) y microscopía electrónica de transmisión (TEM).
Se prepararon nanofluidos basados en nanosílice y una mezcla binaria de etilenglicol (EG)/agua en concentraciones entre 0,2 y 1% en volumen de nanosílice. La curva de flujo de nanofluidos mostró que con un mínimo atrapamiento de nanosílice, la tensión del fluido aumentó significativamente. Además, la medición de la viscosidad dinámica mostró que la adición de nanosílice estabilizó las propiedades del fluido en comparación con un fluido virgen.
Las propiedades reológicas y la estabilidad de los nanofluidos tras la incorporación de nanopartículas también se estudiaron mediante espectroscopia ultravioleta-visible (UV-Vis). El presente método es un enfoque más ecológico para la producción de nanofluidos, derivados de recursos verdes y naturales con una baja proporción de nanopartículas.
Nanosílice en nanofluidos
Las cáscaras de arroz son el subproducto del arroz. Debido a la baja densidad y el menor interés comercial de las cáscaras de arroz, su manejo y transporte son problemáticos, lo que lleva a la eliminación y a graves problemas ambientales. Según los experimentos realizados anteriormente, el elemento principal en la ceniza de cáscara de arroz es el silicio (87,7% como dióxido de silicio (SiO2)), seguido de potasio (5,4 % como óxido de potasio) y fósforo (3,7 % como pentóxido de fósforo), por lo que la ceniza de cáscara de arroz es probablemente un abundante SiO2 Fuente.
La limitación de la baja eficiencia de transferencia de calor de los fluidos base tradicionales se supera agregando nanopartículas o nanopartículas al fluido base que ayudan a mejorar la transferencia de calor y las propiedades reológicas. En comparación con los líquidos tradicionales, los nanolíquidos son más estables debido al movimiento browniano de las nanopartículas en los líquidos.
Los nanofluidos tienen propiedades novedosas que los hacen potencialmente útiles en muchas áreas, incluida la microelectrónica, las celdas de combustible, los procesos farmacéuticos, los motores híbridos, la refrigeración/gestión térmica de motores de automóviles, los refrigeradores domésticos, los enfriadores, los intercambiadores de calor, así como la molienda, el mecanizado y los humos de calderas. campanas para reducir la temperatura del gas.
Entre los diversos nanofluidos informados, se informó que los nanofluidos basados en nanosílice son estables durante más de 72 horas sin mostrar ninguna sedimentación de nanopartículas. Para este propósito, un nanofluido a base de nanosílice extraído de cáscaras de arroz es un nuevo enfoque para sintetizar nanofluidos. La nanosílice también se denomina polvo de cuarzo o polvo de cuarzo y se caracteriza por su alto contenido en SiO22 Porcentaje, superior al 99%.
Estos nanofluidos basados en nanosílice mostraron una excelente resistencia a la abrasión, un mejor aislamiento eléctrico y una excelente conductividad térmica. Además, la dispersión de una alta concentración de nanosílice en nanofluidos conduce a una conductividad térmica mejorada.
Nanosílice a base de cáscara de arroz
SiO2 No se ha informado previamente sobre nanofluidos derivados de cáscaras de arroz. Por lo tanto, en el presente estudio, las nanopartículas se prepararon a partir de cáscaras de arroz mediante un horno de plasma asistido por energía solar. Las propiedades físicas, incluidas la estabilidad y la reología, del SiO.2 Nanofluid, fueron examinados por espectroscopia UV-Vis.
La morfología y el tamaño de la nanosílice producida se analizaron mediante imágenes TEM, que revelaron una forma irregular con tamaños de partículas que oscilaban entre los 25 y los 50 nanómetros. En lugar de dispersarse en nanolíquidos, estas partículas de nanosílice se aglomeraron en gránulos esponjosos de alta densidad. El patrón XRD mostró que las partículas de nanosílice exhibieron un pico amplio en 2θ de 21 grados asociado con nanosílice amorfa. Además, la ausencia de picos pronunciados en los patrones XRD indica la ausencia de una fase cristalina.
Se prepararon muestras de nanofluidos con diferentes contenidos de nanosílice como nanofluidos de mezcla binaria de nanosílice y las curvas de flujo de estos nanofluidos preparados se observaron a una temperatura de 298,15 Kelvin, lo que demuestra que la tensión de corte aumenta linealmente con la velocidad de corte. La mezcla binaria en sí exhibió propiedades fluidas mejoradas, que se mejoraron aún más con la adición de nanosílice a un nivel de solo 0,2 % por volumen.
El espectro UV-Vis se utilizó para evaluar la estabilidad de los nanofluidos con contenido variable de nanopartículas. Los nanofluidos a base de nanosílice no mostraron precipitación y fueron estables hasta 5 semanas, y la presencia de un pico a 265 nanómetros en los espectros UV-Vis confirmó la presencia de SiO.2.
Conclusión
En resumen, se preparó una mezcla binaria de agua y EG mediante un método ultrasónico en concentraciones variables de 0 a 1% en volumen. La nanosílice sintetizada se caracterizó mediante técnicas de análisis TEM y XRD. Además, UV-Vis y reología ayudaron a analizar el rendimiento y la estabilidad de SiO.2 nano líquidos.
Las imágenes de TEM mostraron tamaños de partículas de nanosílice que oscilaban entre 25 y 50 nanómetros. La caracterización XRD confirmó la disposición amorfa de la nanosílice. SiO2 Los nanofluidos mejoraron las propiedades del fluido base, y la tensión de cizallamiento mejoró linealmente con el aumento de la concentración de SiO2 nano líquidos.
Además, el gráfico de la curva de viscosidad dinámica mostró una tendencia creciente en la viscosidad de SiO2 Nanofluidos concentrados. Los estudios de estabilidad realizados con espectroscopia UV-Vis mostraron que los nanofluidos se mantuvieron estables hasta 5 semanas.
Relación
Iskandar, WME, Ong, HR, Khan, MMR, Ramli, R (2022). Influencia de nanosílice a base de cascarilla de arroz en la reología y estabilidad de fluidos de mezclas binarias. Materiales Hoy: Procedimientos. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214785322046557
