Nowe materiały do ważnych technologii przemysłowych
Wymienniki ciepła dosłownie przenoszą ciepło z jednej substancji na drugą. Używa się ich do zwiększania lub zmniejszania temperatury w różnych procesach. Istnieje wiele rodzajów wymienników ciepła, ale większość z nich składa się z elementu stałego oddzielającego dwie ciecze. Gdy różnica temperatur tych cieczy jest mała, potrzebna jest większa powierzchnia wymiennika, aby zachować żądaną efektywność. Tak duże powierzchnie są jednak często trudne do uzyskania ze względów ekonomicznych lub technicznych. Naukowcy biorący udział w finansowanym ze środków UE projekcie Thermonano ("Low-temperature heat exchangers based on thermally-conducting polymer nanocomposites") postanowili rozwiązać ten problem przy pomocy nowych nanomateriałów. Wypełnione nanomateriałem polimery stosowane są w celu zwiększenia przewodnictwa ciepła (większe przewodnictwo na jednostkę powierzchni oznacza możliwość zmniejszenia powierzchni przy zachowaniu tej samej sprawności) oraz zmniejszenia kosztów w porównaniu z konwencjonalnymi metalami. Inne zalety to na przykład elastyczność konstrukcji pod względem objętości, doskonała odporność na korozję oraz bardzo wydajne skraplanie. W pierwszym roku realizacji projektu naukowcy stworzyli i wyselekcjonowali szereg materiałów polimerowych i nanowypełniaczy, w tym nanorurki węglowe (CNT) i nanocząsteczki (NP) powlekane metalem. Prowadzono także doświadczenia z modyfikowaniem CNT w celu określenia efektu określonych parametrów. Dokonano także metalizacji przy pomocy srebra (naniesienie warstwy metalu) na różne podłoża, takie jak płatki szklane, nanowłókna (wollastonit), płatki poliamidowe oraz włókna celuluzowe, aby uzyskać powlekane metalem NP do wypełniaczy. Wybrane przewodzące cząstki, zarówno CNT, jak powlekane metalem NP, wbudowano w termoplastyczne polimery (takie, które można stapiać i poddawać ponownej obróbce). Szczegółowe badania umożliwiły dokładne poznanie działania metalowych NP i znaczenia ich stężenia w polimerach. Rezystancja zestykowa między sąsiednimi NP, prowadząca do spadku temperatury w miejscu styku, okazała się najważniejszym czynnikiem utrudniającym efektywną wymianę ciepła. W ramach projektu Thermonano stworzono nowe koncepcje wymienników ciepła wykorzystujących nanokompozyty polimerowe, nadających się do pracy przy małych różnicach temperatur. Komercyjne wykorzystanie tych rezultatów może pomóc zwiększyć wydajność wymienników stosowanych w wielu ważnych gałęziach przemysłu. Można tu wymienić na przykład chłodnice międzystopniowe w dużych silnikach wysokoprężnych, odzyskiwanie ciepła ze spalin oraz procesy chemiczne dotyczące żrących chemikaliów lub korozyjnych środowisk.
