Análise de estabilidade de nanoóleo à base de grafeno multicamadas dispersado com auxílio de surfactantes

Abstract

O desenvolvimento de fluidos contendo nanopartículas, denominados nanofluidos, tem atraído a atenção de inúmeros grupos de pesquisa tanto do ponto de vista científico como tecnológico. A aplicação dos nanofluidos é extensa, podendo ser utilizados na recuperação do óleo, administração de fármacos e aplicações tribológicas para sistemas mecânicos. A ampla aplicação dos nanofluidos é dificultada pela tendência das nanopartículas em se aglomerarem e decantarem. Com base nesse contexto, o presente estudo tem como objetivo avaliar a estabilidade, propriedades térmicas e reológicas de um nanoóleo sintetizado à base de grafeno multicamadas. Para avaliação da estabilidade: inspeção visual, absorbância e análise de estabilidade acelerada foram utilizadas. Para avaliação das propriedades: condutividade térmica e viscosidade dinâmica foram realizadas. Os resultados mostraram que a condutividade térmica aumenta e a viscosidade diminui com a inserção das nanopartículas, além disso, no geral, surfactantes não iônicos apresentam melhores resultados, sendo que o grafeno multicamadas puro manteve-se mais tempo estável com auxílio do surfactante Triton X-100 e que o grafeno multicamadas funcionalizado com amônia apresenta estabilidade melhorada com a adição do surfactante Span 80. Estes resultados podem ser explicados por interações químicas entre os grupos funcionais dos surfactantes e do grafeno, como por exemplo pelas interações do anel benzênico do Triton X-100 com a superfície grafítica da nanopartícula, além da interação com o próprio óleo, como por exemplo pelos grupos funcionais do Span 80.

Abstract: The development of fluids containing nanoparticles, denominated nanofluids, has attracted the attention of numerous research groups from both a scientific and technological point of view. The application of nanofluids is extensive and can be used for oil recovery, drug delivery and tribological applications for mechanical systems. The wide application of nanofluids is hampered by the tendency of nanoparticles to agglomerate and decant. Based on this context, the present study aims to evaluate the stability, thermal and rheological properties of a nanooil synthesized based on multilayer graphene. For stability assessment: visual inspection, absorbance and accelerated stability analysis were used. To evaluate the properties: thermal conductivity and dynamic viscosity were performed. The results showed that The results showed that the thermal conductivity increases and the viscosity decreases with the insertion of the nanoparticles, moreover, in general, nonionic surfactants show better results, with pure multilayer graphene being more stable with surfactant Triton X-100 and multilayer graphene functionalized with ammonia has improved stability with the addition of the surfactant Span 80. These results can be explained by chemical interactions between the functional groups of surfactants and graphene, for example by the interactions of the benzene ring of the Triton X-100 with the graphitic surface of the nanoparticle, in addition to the interaction with the oil itself, for example by the functional groups of Span 80.