Controllo termico di componenti elettronici in un canale con nanofluidi in convezione mista

La crescente richiesta di smaltire maggiore potenza termica per motori, applicazioni elettroniche, microelettroniche ha interessato notevolmente diversi scienziati e studiosi in quest’ultima decade. I fluidi usati per il trasferimento di calore come l’acqua, oli minerali, glicole etilenico, svolgono un ruolo importante nei processi industriali. Le limitate caratteristiche termiche di questi fluidi hanno, ha spinto gli studiosi a ricercare un nuovo modo per smaltire maggiore potenza termica.
Una strada intrapresa per migliorare il trasferimento di calore dei fluidi convenzionali, è quella di sospendere in essi delle piccole particelle solide di tipo metallico, non metallico o polimerico. L’aggiunta di particelle nei fluidi è un’idea di vecchia data essendo già stato dimostrato da Maxwell che l’aggiunta di particelle di metallo a elevata conduttività permetteva di migliorare le caratteristiche del fluido di base. Le dimensioni di queste particelle, era dell’ordine dei micron e ciò poneva dei grossi problemi. Infatti, esse si depositavano rapidamente sul fondo dei condotti e all’aumentare della velocità di circolazione del fluido, oltre all’incremento eccessivo delle perdite di carico, si riscontrava un deterioramento delle pareti di natura meccanica. Una soluzione a questo problema cominciò a manifestarsi verso la fine del secolo scorso, con l’introduzione delle nanotecnologie. Tali tecnologie hanno consentito di produrre delle particelle sufficientemente piccole, dell’ordine dei nanometri, affinché queste restassero in sospensione nel fluido di base. In tal modo, con la sostituzione delle micro particelle con le nanoparticelle, sono stati ridotti notevolmente i problemi di abrasione, sedimentazione e perdite di carico. Il termine “nanofluidi” fu coniato da Choi nel 1995. Comparati con le soluzioni contenenti particelle dell’ordine di micron, i nanofluidi hanno mostrato maggiore stabilità a lungo termine, proprietà reologiche migliori e hanno dimostrato di poter aumentare ulteriormente la conducibilità termica.
Per predire il comportamento di questi nuovi fluidi, si sono ipotizzati nuovi modelli, per la descrizione delle proprietà termo fisiche, poiché i precedenti sono in disaccordo con i dati sperimentali almeno di un ordine di grandezza.