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La possibilità di disperdere nanoparticelle con elevata conducibilità termica in fluidi base potrebbe essere utilmente sfruttata nei dispositivi per lo scambio termico, purché vengano affrontate e risolte alcune criticità, quali la stabilità delle sospensioni e la valutazione delle loro proprietà chimico-fisiche.

In molti casi, le particelle utilizzate nelle dispersioni studiate vengono sintetizzate per via chimica nel nostro laboratorio ed opportunamente funzionalizzate in modo da essere facilmente ri-disperdibili in liquidi polari o apolari. Vengono sintetizzate nanoparticelle metalliche e di ossidi metallici, anche aventi proprietà magnetiche.
Oltre alle proprietà di scambio termico, recentemente si è osservato che la dispersione di nanoparticelle di varia natura chimica, morfologia e dimensioni in oli lubrificanti può conferire proprietà anti-attrito notevolmente superiori ai fluidi convenzionali. Gli studi più recenti applicati a sistemi di multi-generazione hanno dimostrato, su scala di laboratorio, l’efficacia anti-usura di nanorefrigeranti/lubrificanti che, a parità di potenza efficace dei sistemi di multi-generazione, permetterebbero di diminuire i volumi di fluido impiegato, e quindi gli ingombri, e aumentare il tempo di vita dei motori, riducendo il danneggiamento dei componenti meccanici coinvolti in accoppiamenti tribologici.
Il loro impiego in diversi dispositivi/impianti potrebbe portare ad un notevole risparmio energetico grazie alla riduzione dei fenomeni di attrito/usura che comportano notevoli consumi energetici, ma ancora molta ricerca deve essere svolta specialmente per valutarne la stabilità nel tempo. Negli ultimi anni il gruppo ha sviluppato diverse tipologie di nanofluidi, disperdendo varie tipologie di nanoparticelle (argento, rame, ossido di titanio, carbon nanohorn, ossido di ferro) in diversi fluidi (acqua, glicole, oli lubrificanti). Tali fluidi sono stati testati per le proprietà di scambio termico o di lubrificazione, a seconda del settore di impiego del fluido base utilizzato per la preparazione.

  • Ag NP
  • Nanorod di goethite

Di seguito sono riportati degli esempi di risultati dei test di lubrificazione:

Le condizioni di lubrificazione spaziano fra due estremi legati soprattutto ai valori del carico, della velocità e della viscosità del lubrificante: la lubrificazione a film spesso (o idrodinamica) e la lubrificazione limite. I test di Stribeck, sopra riportati, consentono di visualizzare il comportamento del lubrificante in tutti i regimi in cui si trova a operare. Le curve ottenute con i nanofluidi sviluppati presso i laboratori ICMATE dimostrano la diminuzione del coefficiente di attrito nei diversi regimi di lubrificazione, grazie all’azione delle nanoparticelle disperse. Tale riduzione è risultata massima per alcune tipologie di nanoparticelle come rame e single walled carbon nanohorn. Di seguito sono mostrate alcune mappe 3D relative alle tracce di usura che comprovano \l’effetto benefico dei nanolubrificanti nella riduzione dei fenomeni di usura.

olio PAG
olio PAG + carbon nanohorn
  • KEYWORDS:
    nanofluidi nanolubrificanti scambio termico lubrificazione single walled carbon nanohorn nanoparticelle di rame e argento tribologia conducibilità termica

  • PUBBLICAZIONI RECENTI:
    • F. Agresti, S. Barison, S. Battiston, C. Pagura, L. Colla, L. Fedele, M. Fabrizio
      Tuning the thermal diffusivity of silver based nanofluids by controlling nanoparticle aggregation
      Nanotechnology 24 (2013) 365601
    • V. Zin, F. Agresti, S. Barison, L. Colla, A. Gondolini, M. Fabrizio
      The synthesis and effect of copper nanoparticles on the tribological properties of lubricant oils
      IEEE Transact. Nanotech., 12 (2013) 751
    • V. Zin, F. Agresti, S. Barison, L. Colla, E. Mercadelli, M. Fabrizio, C. Pagura
      Tribological Properties of Engine Oil with Carbon Nano-horns as Nano-additives
      Tribology Letters (2014) 55(1) 45-53
    • V. Zin, F. Agresti, S. Barison, L. Colla, M. Fabrizio
      Influence of Cu, TiO2 Nanoparticles and Carbon Nano-Horns on Tribological Properties of Engine Oil
      J. Nanosci. Nanotech. (2015) 15(5) 3590-3598
    • F. Agresti, A. Ferrario, S. Boldrini, A. Miozzo, F. Montagner, C. Pagura, S. Barison, M. Fabrizio
      Temperature controlled photoacoustic device for thermal diffusivity measurements of liquids and nanofluids
      Thermochimica Acta 619 (2015) 48-52

  • PROGETTI CORRELATI:
    • Accordo di Programma CNR-Ministero dello Sviluppo Economico per la Ricerca di Sistema Elettrico

  • PRINCIPALI COLLABORAZIONI:
    • CNR ITC
    • CNR IM
    • Università di Trento