Самоорганизацию наночастиц графена в потоке жидкости открыли и исследовали ученые ТюмГУ. По их словам, это дает новые возможности применения материала в нефтедобычи, солнечной энергетике и других сферах. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Molecular Liquids.
Графен — одноатомный слой углерода. Как рассказали специалисты, так называемые наножидкости (или нанофлюиды), то есть смеси из дистиллированной воды и графена, сегодня применяются как хладагенты в охлаждающих системах, а также для повышения эффективности солнечной энергетики и нефтедобычи.
Ключевой параметр наножидкости во всех случаях, как объяснили специалисты, это вязкость. Однако физические механизмы, определяющие это свойство, оставались изученными не до конца.
Решая эту проблему, ученые Тюменского государственного университета открыли эффект самоорганизации графена в потоке жидкости и предложили новый метод проектирования нанофлюидов. Для этого, по словам авторов исследования, они сконструировали специальную установку, позволяющую наблюдать поведение наночастиц в потоке нефти.
«Наночастицы графена выстраиваются в потоке жидкости в одной плоскости вдоль потока, не давая молекулам углеводородов передавать импульс от более быстрых слоев менее быстрым. Молекулы жидкости как бы проскальзывают по поверхности графенового листа», — рассказал сотрудник кафедры прикладной и технической физики ТюмГУ Фарид Шабиев.
Как отметили ученые, полученные данные позволяют лучше управлять поведением нефти внутри скважины с помощью нанофлюидов. Ученым удалось подобрать оптимальное соотношение базовой жидкости и графена, дающее снижение вязкости жидких углеводородов на 17 процентов.
«Полученные нами результаты позволяют управлять вязкостью наножидкостей, подбирая оптимальную рецептуру для трех основных сфер их применения — теплоотведения, нефтедобычи и солнечной энергетики», – отметил Шабиев.
Исследование проводилось совместно со специалистами Новосибирского государственного университета. В дальнейшем научный коллектив намерен продолжить исследования свойств наножидкостей и способов их применения в промышленности.