Nanofluid
ন্যানোফ্লুইড হল এমন একটি তরল যা ন্যানোমিটার আকারের কণা ধারণ করে, যাকে ন্যানো পার্টিকেল বলা হয়। এই তরলগুলি একটি ক্ষারীয় তরলে ন্যানোপার্টিকালগুলির কোলয়েডাল সাসপেনশন ইঞ্জিনিয়ার করা হয়। ন্যানোফ্লুয়েডে ব্যবহৃত ন্যানো পার্টিকেলগুলি সাধারণত ধাতু, অক্সাইড, কার্বাইড বা কার্বন ন্যানোটিউব দিয়ে তৈরি হয়। সাধারণ ক্ষারীয় তরলগুলির মধ্যে রয়েছে জল, ইথিলিন গ্লাইকোল এবং তেল। ন্যানোফ্লুইডগুলির অভিনব বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা এগুলিকে তাপ স্থানান্তরের ক্ষেত্রে অনেক প্রয়োগে সম্ভাব্যভাবে কার্যকর করে তোলে, যার মধ্যে রয়েছে মাইক্রোইলেক্ট্রনিক্স, জ্বালানী কোষ, ফার্মাসিউটিক্যাল প্রক্রিয়া এবং হাইব্রিড-চালিত ইঞ্জিন, ইঞ্জিন কুলিং/যানবাহন তাপ ব্যবস্থাপনা, গার্হস্থ্য রেফ্রিজারেটর, চিলার, হিট এক্সচেঞ্জার, গ্রাইন্ডিং, যন্ত্র এবং বয়লার ফ্লু গ্যাসের তাপমাত্রা হ্রাস। এগুলি ক্ষারীয় তরলের তুলনায় বর্ধিত তাপ পরিবাহিতা এবং পরিবাহী তাপ স্থানান্তর সহগ প্রদর্শন করে। ন্যানোফ্লুইডগুলির রিওলজিকাল আচরণ সম্পর্কে জ্ঞান পরিবাহী তাপ স্থানান্তর প্রয়োগের জন্য তাদের উপযুক্ততা নির্ধারণের ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ বলে মনে করা হয়। ন্যানোফ্লুইডগুলির বিশেষ ধ্বনিগত বৈশিষ্ট্যও রয়েছে এবং অতিস্বনক ক্ষেত্রে একটি আপতিত সংকোচন তরঙ্গের অতিরিক্ত শিয়ার-তরঙ্গ পুনর্গঠন প্রদর্শন করে; ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে প্রভাবটি আরও স্পষ্ট হয়ে ওঠে। গণনামূলক তরল গতিবিদ্যা (সি. এফ. ডি)-এর মতো বিশ্লেষণে, ন্যানোফ্লুইডগুলিকে একক পর্যায়ের তরল হিসাবে ধরে নেওয়া যেতে পারে; তবে, প্রায় সমস্ত নতুন একাডেমিক গবেষণাপত্রে দ্বি-পর্যায়ের অনুমান ব্যবহার করা হয়। একক পর্যায়ের তরলের ধ্রুপদী তত্ত্ব প্রয়োগ করা যেতে পারে, যেখানে ন্যানোফ্লুইডের ভৌত বৈশিষ্ট্যগুলি উভয় উপাদানের বৈশিষ্ট্য এবং তাদের ঘনত্বের একটি ফাংশন হিসাবে নেওয়া হয়। একটি বিকল্প পদ্ধতি দুই-উপাদান মডেল ব্যবহার করে ন্যানোফ্লুইড অনুকরণ করে। একটি ন্যানোফ্লুইড ফোঁটার বিস্তার বিস্তারের মাধ্যমে যোগাযোগ রেখার কাছে একত্রিত ন্যানো কণাগুলির কঠিন-সদৃশ ক্রম কাঠামো দ্বারা বাড়ানো হয়, যা যোগাযোগ রেখার আশেপাশে একটি কাঠামোগত বিচ্ছিন্ন চাপের জন্ম দেয়। যাইহোক, ন্যানোমিটার স্কেল ব্যাসের ছোট ফোঁটাগুলির ক্ষেত্রে এই ধরনের বর্ধন লক্ষ্য করা যায় না, কারণ ভিজার সময় স্কেল ডিফিউশন টাইম স্কেলের তুলনায় অনেক ছোট। সংশ্লেষণ ন্যানোফ্লুইডগুলি বিভিন্ন কৌশল দ্বারা উত্পাদিত হয়ঃ সরাসরি বাষ্পীভবন (1 ধাপ) গ্যাস ঘনীভবন/বিচ্ছুরণ (2 ধাপ) রাসায়নিক বাষ্প ঘনীভবন (1 ধাপ) রাসায়নিক বৃষ্টিপাত (1 ধাপ) জৈব-ভিত্তিক (2 ধাপ) জল, ইথিলিন গ্লাইকোল এবং তেল সহ বেশ কয়েকটি তরল বেস তরল হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছে। যদিও স্থিতিশীলতা একটি চ্যালেঞ্জ হতে পারে, চলমান গবেষণা ইঙ্গিত দেয় যে এটি সম্ভব। ন্যানোফ্লুইড সংশ্লেষণে এখন পর্যন্ত ব্যবহৃত ন্যানো-উপাদানগুলির মধ্যে রয়েছে ধাতব কণা, অক্সাইড কণা, কার্বন ন্যানোটিউব, গ্রাফিন ন্যানো-ফ্লেক এবং সিরামিক কণা। লবঙ্গের কুঁড়ি ব্যবহার করে বহু-প্রাচীরযুক্ত কার্বন ন্যানোটিউবগুলির (এমডব্লিউসিএনটি) সমযোজী কার্যকারিতার জন্য একটি জৈব-ভিত্তিক, পরিবেশ বান্ধব পদ্ধতি তৈরি করা হয়েছিল। কোনও বিষাক্ত এবং বিপজ্জনক অ্যাসিড নেই যা সাধারণত এই সংশ্লেষণে নিযুক্ত সাধারণ কার্বন ন্যানোমেটারিয়াল কার্যকরীকরণ পদ্ধতিতে ব্যবহৃত হয়। এমডব্লিউসিএনটিগুলি একটি মুক্ত র্যাডিকেল গ্রাফ্টিং প্রতিক্রিয়া ব্যবহার করে একটি পাত্রে কার্যকরী করা হয়। লবঙ্গ-কার্যকরী এমডব্লিউসিএনটিগুলি তারপর পাতিত জলে (ডিআই জল) ছড়িয়ে দেওয়া হয়, যা একটি অত্যন্ত স্থিতিশীল এমডব্লিউসিএনটি জলীয় সাসপেনশন (এমডব্লিউসিএনটি-র ন্যানোফ্লুইড) তৈরি করে। প্রচলিত ন্যানোফ্লুইডগুলিতে পরিমিত তাপ পরিবাহিতা বৃদ্ধি উপলব্ধি করে, ইন্দিরা গান্ধী সেন্টার ফর অ্যাটমিক রিসার্চ সেন্টার, কলপক্কামের গবেষকদের একটি দল চৌম্বকীয়ভাবে মেরুকরণযোগ্য ন্যানোফ্লুইডগুলির একটি নতুন শ্রেণী তৈরি করেছে যেখানে বেসফ্লুইডগুলির 300% পর্যন্ত তাপ পরিবাহিতা বৃদ্ধি প্রদর্শিত হয়। এই উদ্দেশ্যে বিভিন্ন আকারের (3-10 nm) ফ্যাটি-অ্যাসিড-ক্যাপড ম্যাগনেটাইট ন্যানো পার্টিকেলগুলি সংশ্লেষিত করা হয়েছে। এটি দেখানো হয়েছে যে এই ধরনের চৌম্বকীয় ন্যানোফ্লুইডগুলির তাপীয় এবং রিওলজিকাল বৈশিষ্ট্য উভয়ই তাপ প্রবাহের দিকের সাপেক্ষে চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি এবং অভিযোজন পরিবর্তন করে সামঞ্জস্যপূর্ণ। এই ধরনের প্রতিক্রিয়া উদ্দীপক তরলগুলি বিপরীতমুখীভাবে পরিবর্তনযোগ্য এবং মাইক্রো-এবং ন্যানো-বৈদ্যুতিন-যান্ত্রিক ব্যবস্থার মতো ক্ষুদ্র যন্ত্রগুলিতে এর প্রয়োগ রয়েছে। 2013 সালে, আজিজিয়ান এবং অন্যান্যরা। ল্যামিনার প্রবাহ ব্যবস্থার অধীনে পরীক্ষামূলকভাবে জল-ভিত্তিক ম্যাগনেটাইট ন্যানোফ্লুইডের পরিবাহী তাপ স্থানান্তর সহগের উপর একটি বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রভাব বিবেচনা করা হয়। 300% পর্যন্ত বৃদ্ধি Re = 745 এ প্রাপ্ত এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের গ্রেডিয়েন্ট 32.5 মিটার/মিমি। চাপ হ্রাসের উপর চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রভাব ততটা উল্লেখযোগ্য ছিল না। সংবেদনশীল প্রয়োগের জন্য প্রতিক্রিয়া উদ্দীপক ন্যানোফ্লুইড গবেষকরা একটি ন্যানোফ্লুইড-ভিত্তিক অতি সংবেদনশীল অপটিক্যাল সেন্সর আবিষ্কার করেছেন যা বিষাক্ত ক্যাটায়নগুলির অত্যন্ত কম ঘনত্বের সংস্পর্শে আসার পরে এর রঙ পরিবর্তন করে। এই সেন্সরটি শিল্প ও পরিবেশগত নমুনায় ক্যাটায়নের সূক্ষ্ম চিহ্ন সনাক্ত করতে কার্যকর। শিল্প ও পরিবেশগত নমুনায় ক্যাটায়ন স্তর পর্যবেক্ষণের জন্য বিদ্যমান কৌশলগুলি ব্যয়বহুল, জটিল এবং সময়সাপেক্ষ। সেন্সরটি একটি চৌম্বকীয় ন্যানোফ্লুইড দিয়ে ডিজাইন করা হয়েছে যা জলে ঝুলন্ত চৌম্বকীয় শস্য সহ ন্যানো-ড্রপলেট নিয়ে গঠিত। একটি নির্দিষ্ট চৌম্বক ক্ষেত্রে, একটি আলোর উৎস ন্যানোফ্লুইডকে আলোকিত করে যেখানে ক্যাটায়ন ঘনত্বের উপর নির্ভর করে ন্যানোফ্লুইডের রঙ পরিবর্তিত হয়। এই রঙ পরিবর্তন ক্যাটায়নগুলির সংস্পর্শে আসার পরে এক সেকেন্ডের মধ্যে ঘটে, যা অন্যান্য বিদ্যমান ক্যাটায়ন সেন্সিং পদ্ধতির তুলনায় অনেক দ্রুত। এই ধরনের প্রতিক্রিয়া উদ্দীপক ন্যানোফ্লুইডগুলি ফেরোম্যাগনেটিক উপাদানগুলির ত্রুটিগুলি সনাক্ত করতে এবং চিত্র করতেও ব্যবহৃত হয়। ফোটোনিক চোখ, যাকে বলা হয়েছে, চৌম্বকীয়ভাবে মেরুকরণযোগ্য ন্যানো-ইমালসনের উপর ভিত্তি করে তৈরি যা একটি নমুনার ত্রুটিযুক্ত অঞ্চলের সংস্পর্শে এলে রঙ পরিবর্তন করে। এই যন্ত্রটি রেলপথ এবং পাইপলাইনগুলির মতো কাঠামো পর্যবেক্ষণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে। চৌম্বকীয়ভাবে প্রতিক্রিয়াশীল ফোটোনিক স্ফটিক ন্যানোফ্লুইড চৌম্বকীয় ন্যানো পার্টিকেল ক্লাস্টার বা 80-150 ন্যানোমিটার আকারের চৌম্বকীয় ন্যানোবেডগুলি শত শত ন্যানোমিটারের ক্রমে নিয়মিত আন্তঃকণা ব্যবধান সহ বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক বরাবর ক্রমযুক্ত কাঠামো তৈরি করে যার ফলে ঝুলন্ত অবস্থায় দৃশ্যমান আলোর শক্তিশালী বিচ্ছুরণ ঘটে। ন্যানোল্যুব্রিকেন্টস ন্যানোপার্টিকাল ভিত্তিক সাসপেনশন বর্ণনা করতে ব্যবহৃত আরেকটি শব্দ হল ন্যানোল্যুব্রিকেন্টস। এগুলি মূলত ইঞ্জিন এবং মেশিন তৈলাক্তকরণের জন্য ব্যবহৃত তেল ব্যবহার করে প্রস্তুত করা হয়। এখন পর্যন্ত ধাতু, অক্সাইড এবং কার্বনের অ্যালোট্রপ সহ বেশ কয়েকটি উপকরণ ন্যানোল্যুব্রিকেন্ট তৈরি করতে ব্যবহৃত হয়েছে। ন্যানোমেটারিয়ালগুলির সংযোজন মূলত বেস তেলের তাপ পরিবাহিতা এবং অ্যান্টি-ওয়েয়ার বৈশিষ্ট্যকে বাড়িয়ে তোলে। যদিও এম. ও. এস2, গ্রাফিন, সি. ইউ ভিত্তিক তরলগুলি ব্যাপকভাবে অধ্যয়ন করা হয়েছে, তবুও অন্তর্নিহিত প্রক্রিয়াগুলির মৌলিক বোঝার প্রয়োজন রয়েছে। মলিবডেনাম ডাইসালফাইড (এম. ও. এস. 2) এবং গ্রাফিন তৃতীয় দেহের লুব্রিকেন্ট হিসাবে কাজ করে, মূলত ক্ষুদ্র মাইক্রোস্কোপিক বল বিয়ারিং হয়ে ওঠে, যা দুটি স্পর্শকারী পৃষ্ঠের মধ্যে ঘর্ষণ হ্রাস করে। যোগাযোগ ইন্টারফেসে এই কণাগুলির পর্যাপ্ত সরবরাহ উপস্থিত থাকলে এই প্রক্রিয়াটি উপকারী। ঘষার প্রক্রিয়াটি তৃতীয় দেহের লুব্রিকেন্টগুলিকে ধাক্কা দেওয়ার সাথে সাথে উপকারী প্রভাবগুলি হ্রাস পায়। লুব্রিকেন্ট পরিবর্তন করা, একইভাবে, তেলের সাথে নিষ্কাশিত ন্যানোল্যুব্রিকেন্টগুলির প্রভাবকে বাতিল করে দেবে। অন্যান্য ন্যানোল্যুব্রিকেন্ট পদ্ধতি, যেমন ম্যাগনেসিয়াম সিলিকেট হাইড্রক্সাইড (এম. এস. এইচ) আঠালো এবং তৈলাক্তকরণ কার্যকারিতার সাথে ন্যানোমেটারিয়াল সংশ্লেষণ করে ন্যানোপার্টিকাল আবরণের উপর নির্ভর করে। ন্যানোল্যুব্রিকেন্ট আবরণ নিয়ে গবেষণা একাডেমিক এবং শিল্প উভয় ক্ষেত্রেই পরিচালিত হয়েছে। আর্গোন ন্যাশনাল ল্যাবে আলী এরডেমির ন্যানোবোরেট সংযোজনগুলির পাশাপাশি হীরার মতো কার্বন (ডিএলসি) আবরণ গঠনের যান্ত্রিক মডেলের বিবরণ তৈরি করেছেন। ট্রাইবোটেক্সের মতো সংস্থাগুলি গাড়ির ইঞ্জিন এবং শিল্প প্রয়োগের জন্য সংশ্লেষিত এমএসএইচ ন্যানোমেটারিয়াল আবরণের ভোক্তা সূত্র সরবরাহ করে। পেট্রোলিয়াম পরিশোধন প্রক্রিয়ায় ন্যানোফ্লুইড অনেক গবেষণায় দাবি করা হয়েছে যে ন্যানো পার্টিকেলগুলি অপরিশোধিত তেল পুনরুদ্ধারের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। এটা স্পষ্ট যে তেল ও গ্যাস শিল্পের জন্য ন্যানোফ্লুয়েডের বিকাশের একটি দুর্দান্ত ব্যবহারিক দিক রয়েছে। ন্যানোফ্লুইডগুলি প্রাথমিকভাবে তাপ বিনিময়কারী, বৈদ্যুতিন কুলিং সিস্টেম (যেমন ফ্ল্যাট প্লেট) এবং রেডিয়েটারের মতো তাপ স্থানান্তর সরঞ্জামগুলিতে কুল্যান্ট হিসাবে তাদের বর্ধিত তাপীয় বৈশিষ্ট্যের জন্য ব্যবহৃত হয়। সমতল প্লেটের উপর তাপ স্থানান্তর অনেক গবেষক দ্বারা বিশ্লেষণ করা হয়েছে। তবে, এগুলি তাদের নিয়ন্ত্রিত আলোকীয় বৈশিষ্ট্যের জন্যও কার্যকর। গ্রাফিন ভিত্তিক ন্যানোফ্লুইড পলিমরেজ চেইন প্রতিক্রিয়া দক্ষতা বাড়াতে পাওয়া গেছে। সৌর সংগ্রাহকগুলিতে ন্যানোফ্লুইড হল আরেকটি প্রয়োগ যেখানে ন্যানোফ্লুইডগুলি তাদের টিউনেবল অপটিক্যাল বৈশিষ্ট্যের জন্য নিযুক্ত করা হয়। তাপীয় পরিবাহিতা পরিবর্তন করে এবং সূর্যালোক শোষণ করে তাপীয় লবণাক্তকরণ প্রযুক্তি বাড়ানোর জন্য ন্যানোফ্লুইডগুলিও অন্বেষণ করা হয়েছে, তবে ন্যানোফ্লুইডগুলির পৃষ্ঠের কলুষতা সেই পদ্ধতির জন্য একটি বড় ঝুঁকি তৈরি করে। গবেষকরা ইলেকট্রনিক্স কুলিংয়ের জন্য ন্যানোফ্লুইড প্রস্তাব করেছিলেন। ন্যানোফ্লুইডগুলি যন্ত্রেও ব্যবহার করা যেতে পারে। ন্যানোফ্লুয়েডের তাপীয় বৈশিষ্ট্যগুলি তাপ পরিবাহিতা, সান্দ্রতা, ঘনত্ব, নির্দিষ্ট তাপ এবং পৃষ্ঠের টান ন্যানোফ্লুয়েডের কিছু প্রধান তাপীয় বৈশিষ্ট্য হিসাবে বিবেচিত হয়। ন্যানো পার্টিকলের ধরন, আকার এবং আকৃতি, আয়তনের ঘনত্ব, তরল তাপমাত্রা এবং ন্যানোফ্লুইড প্রস্তুতির পদ্ধতির মতো বিভিন্ন পরামিতি ন্যানোফ্লুইডগুলির তাপীয় বৈশিষ্ট্যের উপর প্রভাব ফেলে। ন্যানোফ্লুয়েডের স্নিগ্ধতা ন্যানোফ্লুয়েডের ঘনত্ব ন্যানোফ্লুয়েডের তাপ পরিবাহিতা ন্যানো কণা স্থানান্তর প্রাথমিক গবেষণায় ক্ষারীয় তরলের তুলনায় ন্যানোফ্লুয়েডের তাপীয় বৈশিষ্ট্যগুলিতে ব্যতিক্রমী বৃদ্ধির ইঙ্গিত দেওয়া হয়েছে, বিশেষত তাপ স্থানান্তর সহগ, মূলত অসম্মানিত হয়েছে। বিশ্বজুড়ে ত্রিশটিরও বেশি গবেষণাগারের সঙ্গে জড়িত একটি গবেষণা থেকে নেওয়া প্রধান সিদ্ধান্তগুলির মধ্যে একটি ছিল যে "এই অনুশীলনে পরীক্ষিত ন্যানোফ্লুইডগুলির সীমিত সেটে তাপ পরিবাহিতা কোনও অস্বাভাবিক বৃদ্ধি লক্ষ্য করা যায়নি"। সি. ও. এস. টি-র অর্থায়নে পরিচালিত গবেষণা কর্মসূচি, ন্যানোপ্টেক (সি. ও. এস. টি অ্যাকশন সি. এ15119) প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল "তাপ বিনিময় এবং সঞ্চয় ব্যবস্থার দক্ষতা বাড়ানোর জন্য উন্নত তাপ স্থানান্তর/তাপ সংরক্ষণ সামগ্রী হিসাবে ন্যানোফ্লুইডগুলির ব্যবহার বিকাশ ও উৎসাহিত করার উদ্দেশ্যে"। পাঁচটি ভিন্ন গবেষণাগারে একটি পরীক্ষামূলক অধ্যয়নের সাথে জড়িত চূড়ান্ত ফলাফলগুলির মধ্যে একটি এই সিদ্ধান্তে পৌঁছেছে যে "কোনও অসঙ্গতিপূর্ণ বা অব্যক্ত প্রভাব নেই"। আপাতদৃষ্টিতে এই চূড়ান্ত পরীক্ষামূলক তদন্ত সত্ত্বেও তাত্ত্বিক গবেষণাপত্রগুলি ব্যতিক্রমী বৃদ্ধির দাবি অনুসরণ করে চলেছে, দেখুন, বিশেষ করে ব্রাউনিয়ান এবং থার্মোফোরেটিক পদ্ধতির মাধ্যমে, যা বুঙ্গিওর্নো দ্বারা প্রস্তাবিত। ব্রাউনিয়ান বিচ্ছুরণ ক্ষারীয় তরলে স্থগিত ন্যানো পার্টিকেলগুলির এলোমেলোভাবে প্রবাহিত হওয়ার কারণে হয় যা ন্যানো পার্টিকেল এবং তরল অণুর মধ্যে সংঘর্ষ থেকে উদ্ভূত হয়। থার্মোফোরেসিস আবার তরল অণুর সাথে সংঘর্ষের কারণে ন্যানো কণাটিকে উষ্ণ থেকে শীতল অঞ্চলে স্থানান্তর করতে প্ররোচিত করে। মায়ার্স এট আল-এ পরীক্ষামূলক এবং তাত্ত্বিক ফলাফলের মধ্যে অসামঞ্জস্য ব্যাখ্যা করা হয়েছে। বিশেষত এটি দেখানো হয়েছে যে ব্রাউনিয়ান গতি এবং থার্মোফোরেসিস প্রভাবগুলি কোনও উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলার জন্য খুব ছোটঃ ভুল পরামিতি মান ব্যবহারের কারণে তাত্ত্বিক গবেষণায় তাদের ভূমিকা প্রায়শই প্রশস্ত হয়। এই দাবির পরীক্ষামূলক বৈধতা আলকাসমুল এট আল-এ প্রদান করা হয়েছে। সৌর সংগ্রাহকগুলিতে ন্যানোফ্লুইড ব্যবহারের আলোচনায় বর্ধিত তাপ স্থানান্তরের কারণ হিসাবে ব্রাউনিয়ান বিস্তারকে খারিজ করা হয়েছে। আরও দেখুন আর্গোন ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি ফ্লো ব্যাটারি ফ্লুইড ডাইনামিক্স তাপ স্থানান্তর ন্যানোফেজ উপাদান পৃষ্ঠ-অঞ্চল-থেকে-ভলিউম অনুপাত সার্ফ্যাক্ট্যান্ট থার্মিনল রেফারেন্স বহিরাগত লিঙ্ক চৌম্বকীয়ভাবে প্রতিক্রিয়াশীল ফোটোনিক স্ফটিক ন্যানোফ্লুইড (ভিডিও) ন্যানো সায়েন্টিফিক ইউরোপীয় প্রকল্প দ্বারা উত্পাদিতঃ ন্যানোহেক্স একটি ইউরোপীয় প্রকল্প যা শিল্প-শ্রেণীর ন্যানোফ্লুইড কুল্যান্ট ন্যানো পার্টিকেলস ফ্লুইড মেকানিক্স তাপ স্থানান্তর ন্যানোমেটারিয়ালস তৈরি করছে।