Propriétés thermophysiques des nanofluides
Nanofluides pour les applications thermiques

3.1 Conductivité thermique

De nombreuses études ont été menées afin de mesurer, mais aussi d'expliquer et de prédire, l'augmentation de la conductivité thermique des nanofluides. Différentes méthodes de mesure de conductivité thermique ont été employées, la plus courante reste la méthode utilisant un fil chaud en régime transitoire. Néanmoins, compte tenu de la dispersion des résultats, des biais expérimentaux ont été suspectés et d'autres méthodes de mesure ont été utilisées, comme la méthode 3ω [14], les méthodes stationnaires utilisant une différence de température entre deux plaques ou deux cylindres et les méthodes optiques basées sur la variation de l'indice de réfraction en fonction de la température [6].

Un benchmark international en cours, initié par le MIT [15], permettra sans doute de lever cette controverse.

La figure 3 montre les résultats de mesures expérimentales effectuées sur des nanofluides à base d'eau [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27]. Elle représente l'amélioration relative de la conductivité thermique du nanofluide k par rapport à celle du fluide de base k ₀ , en fonction de la fraction volumique de nanoparticules.

Les résultats montrent une évolution croissante de la conductivité thermique des nanofluides avec la fraction volumique de nanoparticules. Cette augmentation est d'autant plus forte que le matériau constituant les nanoparticules est conducteur. En outre, des études ont montré que plus les nanoparticules sont petites et plus la conductivité thermique du mélange est améliorée [28] [29]. Néanmoins, pour une famille de nanofluides donnée, les résultats de la littérature présentent une dispersion assez forte. Cette dispersion peut être attribuée au mode de synthèse des nanofluides et/ou à la méthode de mesure.

Maxwell, en 1873, fut l'un des premiers à étudier analytiquement la conduction thermique au sein d'une suspension de particules très diluée. En résolvant l'équation de Laplace appliquée au champ des températures...