گروهی جدید از سیالات که قادر به انتقال حرارت می‌باشند، نانوسیال نامیده می‌شوند. نانوسیالات به ‌وسیلة پخش و منتشر کردن ذرات در اندازه‌های نانومتری در سیالات متداول منتقل کنندة گرما، به ‌منظور افزایش هدایت گرمایی و بهبود عملکرد انتقال حرارت، ساخته می‌شوند

نتایج آزمایش‌هایی که در رابطه با نحوة انتقال حرارت بر روی چندین نمونة نانوسیال انجام شد، نشان می‌دهد که عملکرد نانوسیالات در انتقال حرارت عموماً بیشتر از آن چیزی است که به ‌صورت نظری پیش‌بینی شده است. این واقعیت یک کشف اساسی در مسئلة انتقال حرارت می‌باشد

جالبتر آنکه افزایش هدایت گرمایی مربوط به نانولوله یک گام از پیش‌بینی ‌های انجام شده به وسیلة نظریه‌‌های موجود فراتر است. از این گذشته نمودار هدایت گرمایی اندازه ‌گیری شده بر حسب حجم‌های جزئی، به ‌صورت غیرخطی می‌باشد حال آنکه تئوری‌های رایج به وضوح وجود یک نسبت خطی را میان این دو پارامتر نشان داده بودند (نمودار 2

از ویژگی‌های کلیدی نانوسیالات که تاکنون کشف شده‌‌اند می‌توان هدایت‌های گرمایی بسیار بالاتر از آنچه که سوسپانسیون‌های مرسوم از خود نشان داده بودند، وجود نسبت غیر خطی میان هدایت گرمایی و غلظت نانولوله‌های کربنی در نانوسیالات و نیز وابستگی شدید هدایت گرمایی به دما و افزایش چشمگیر در شار حرارتی بحرانی را نام برد. هر کدام از این ویژگی‌ها در جای خود برای سیستم‌های حرارتی بسیار مطلوب می‌باشند و در کنار هم، نانوسیالات را بهترین کاندیدا برای تولید سرد کننده‌های مبتنی بر مایع می‌نمایند. این یافته‌ها همچنین وجود محدودیت‌های اساسی در مدل‌های انتقال گرمایی متداول برای سوسپانسیون‌های جامد/ مایع را به وضوح نشان می‌دهد.
از جمله عوامل انتقال حرارت در نانوسیالات، عبارتند از: حرکت نانوذرات، سطح مولکولی لایه‌ای مایع در سطح مشترک مایع با ذرات، انتقال حرارت پرتابه‌ای در نانوذرات و تأثیر خوشه‌ای شدن نانوذرات از جمله عوامل انتقال حرارت در نانوسیالات می‌باشند.
یک پروژة جدید با هدف کشف پارامترهای کلیدی، که در تئوری‌های موجود و مفاهیم بنیادی مکانیزم‌های افزایش انتقال حرارت نانوسیالات از قلم افتاده‌اند، و نیز کشف مبنای تئوری برای افزایش غیر عادی هدایت گرمایی نانوسیالات در جولای سال 2000 با حمایت وزارت انرژی آمریکا و مرکز انرژی علوم پایه به تصویب رسید.
ساختار نانوذرات در نانوسیالات در حال بررسی و آزمایش بوسیلة منبع فوتونی پیشرفتة آزمایشگاه ملی آرگون می‌باشد. بر طبق نتایج گزارش شده از دانشگاه A&M تگزاس، این دانشگاه در حال مطالعه بر روی ارتباط بین جنبش نانوذرات و افزایش انتقال حرارت در آنها می‌باشد. با استفاده از نتایج جمع‌آوری شده، توسعة یک مدل جدید انتقال انرژی در نانوسیالات که وابسته به اندازة نانوذره، ساختار و تأثیر پویایی بر روی خصوصیات حرارتی نانوسیالات می‌باشد، امکان پذیر شده است.
این نحوة ارتباط رشته‌های مختلف علمی و پروژه‌های مشترک منجر به کشف مرزهای جدیدی در تحقیقات ترموفیزیک برای طراحی و مهندسی در زمینة تولید خنک‌کننده‌ها خواهد گردید. تحقیق در مورد نانوسیالات می‌تواند به یک پیشرفت غیر منتظره در زمینة سیستم‌های ترکیبی مایع/جامد، برای کاربردهای بی‌شمار مهندسی از جمله خنک‌کننده‌های اتومبیل‌ها و کامیون‌های سنگین بیانجامد.
از عمده‌ترین تأثیرات این تحقیقات می‌توان به بیشتر شدن کارایی انرژی، کوچک‌تر و سبک‌تر شدن سیستم‌های حرارتی، کمتر شدن هزینه‌های عملیاتی و پاک‌سازی محیط زیست اشاره نمود.

نمودار 2- مقادیر اندازه‌گیری شده(منحنی ‌های پیوسته) و مقادیر پیش‌بینی شده(خطوط ناپیوسته) افزایش هدایت گرمایی برای نانولوله در نانوسیالات روغن. به علت تشابه کلیة مقادیر محاسبه شده در حجم‌های کوچک، بعضی از مقادیر محاسبه شده با مقیاس بزرگ‌تری دوباره بر روی نمودار نمایش داده شده‌اند. خط A: همبستگی کروسر هامیلتون، خطB: همبستگی برادی - بونکاز
(Bonnecaze & Brady)، خطC: نظریه ماکسول
نانوسیالات و کامیون های پیشرفته :
به علت نیاز به موتورهایی با نیروی بیشتر، تولید کنندگان کامیون دائماً در جستجوی راه‌هایی برای گسترش طرح‌های آیرودینامیک در وسایل نقلیه‌شان هستند. از جمله تلاش‌ها در این زمینه معطوف به کاهش مقدار انرژی مورد نیاز جهت مقابله با مقاومت‌های بالا می‌باشد. در یک کامیون سنگین معمولی، با سرعت 110 کیلومتر در ساعت، در حدود 65 درصد کل بازده موتور، صرف غلبه بر کشش‌های آیرودینامیک می‌شود که یکی از دلایل بزرگ این امر مقاومت هوا می‌باشد.
در سیستم‌های خنک کننده، با توجه به نوع سیال مورد استفاده رادیاتورهای متفاوتی مورد نیاز است. جهت انتقال حرارت از موتور به رادیاتور و در نهایت آزاد شدن این حرارت به محیط اطراف، به کارگیری سیالات با ظرفیت‌های گرمایی بالا ضروری می‌باشد.
این سیالات قادرند بدون افزایش دمای خودشان حرارت را جذب و سپس آن را بسیار آهسته و بدون نیاز به مقدار سیال بیشتر به محیط اطراف منتقل نمایند که این انتقال آهست? گرما به محیط، موجب بزرگی انداز? رادیاتورهای وسایل نقلیه معمولی می‌شود.
اگر سرعت انتقال حرارت توسط سیالات به‌گونه‌ای افزایش یابد، طراحی رادیاتورها آسان و مؤثرتر شده و می‌توان آنها را کوچکتر ساخت. همچنین انداز? پمپ‌‌های خنک کنند? وسایل نقلیه می‌تواند کاهش یابد. موتورهای کامیون‌ها نیز می‌توانند به علت کارکردن تحت دماهای بالاتر نیروی بیشتری تولید نمایند. افزایش هدایت گرمایی خنک‌کننده‌ها نیز می‌تواند ایده‌ای مناسب برای تولید پیل‌های سوختی پیشرفته و وسایل نقلی? دوگانه سوز/الکتریکی باشد.
محققان آزمایشگاه آرگون در حال پیدا کردن روشی برای افزایش زیاد هدایت گرمایی خنک کننده‌ها در موتورهای معمولی بدون بروز تأثیراتی مغایر با ظرفیت‌های گرمایی آنها هستند.
بخش انرژی آزمایشگاه آرگون به طور مشترک با کمپانی Valvo Line، در حال کار در زمین? توسع? خنک‌کننده‌های نانوسیالی و روغن‌های روان‌ساز برای موتورهای کامیون می‌باشد.
محققان آرگون هم‌اکنون از یک روش یک مرحله‌ای برای تولید نانوسیالات بر مبنای نانوذرات فلزی و یک روش دومرحله‌ای برای تولید نانوسیالات بر مبنای نانوذرات اکسیدی، استفاده می‌کنند که هر دو شیوه، روش‌های نسبتاَ آسان و اقتصادی برای تولید نانوسیالات هستند.
هم‌اکنون محققان آرگون در حال بررسی تأثیر دوده در روغن موتور می‌باشند. میزان دوده در روغن موتور گاهی اوقات بیشتر از حد انتظار است. با وجود اینکه ذرات دوده به کوچکی ذرات نانومتری موجود در نانوسیالات نیستند، محققان دریافتند تجمع آنها در روغن موتور منجر به افزایش 15 درصدی در هدایت گرمایی روغن موتور می‌شود.
بر اساس این یافته‌ها محققان حسگری تولید نمودند که با اندازه‌گیری میزان افزایش هدایت گرمایی ذرات دود? جمع شده در روغن موتور قادر به نشان‌دادن نحو? عملکرد موتور می‌باشد.
نانوسیالات فلزی و موتورهای خنک‌کننده :
ویژگی‌های موتورهای دیزلی از نظر محدودیت در واکنش‌ها و راندمان کار به سرعت در حال دگرگون شدن است. سیستم‌های خنک‌کننده باید بتوانند تحت دماهای بالاتر کار کرده و مقادیر بیشتری گرما به محیط اطراف منتقل کنند. انداز? رادیاتورها نیز باید کاهش یابد تا تجهیزات اضافی کامیون‌ها حذف شده و رفت‌و‌آمد با آنها ساده‌تر گردد. به‌طور واقع‌بینانه، محصور کردن نیروی خنک‌کنند? بیشتر در فضای کمتر، تنها با به کار بردن فناوری‌‌های جدیدی مانند نانوسیالات ممکن خواهد بود.
کاربرد دیگر این مدل‌سازی‌ها، پیش‌بینی میزان هدایت گرمایی یک نانوسیال بر مبنای غلظت، دمای عملیاتی و انداز? نانوذرات پخش شده در سیال می‌باشد. از این گذشته این امکان وجود دارد که خواص نانولایه‌هایی که روی سطح نانوذرات معلق تشکیل می‌شوند، عاملی برای افزایش بیشتر هدایت گرمایی نانوسیالات می باشد.
دو مکانیزم کلیدی حرکت براونی و نانولایه‌ها، توأماً از مهم‌ترین عوامل افزایش هدایت گرمایی سیالات انتقال دهند? گرما می‌باشند.
محققان آزمایشگاه آرگون در حال بررسی خطرات احتمالی نانوسیالات برای سیستم های رادیاتور می‌باشند. آنها موفق به ساخت وسیله‌ای شدند که قادر به اندازه‌گیری و آزمایش تأثیرجریان‌های خنک کنند? متفاوت بر عملکرد یک رادیاتور می‌باشد.
تحقیقات آینده بیشتر بر روی جنس نانوذرات به کار‌‌رونده در ساخت نانوسیالات از جمله ذرات آلومینیوم و نانوذرات اکسید فلزی روکش شده متمرکز خواهد شد.
اخیرا استفاده از نانو سیالات که در حقیقت سوسپانسیون پایداری از نانوفیبرها و نانو ذرات جامد هستند،به عنوان راهبردی جدید در عملیات انتقال گرما مطرح شده است.تحقیقات اخیر روی نانو سیالات ، افزایش قابل توجهی را در هدایت گرمای آن ها نسبت به سیالات بدون نانو ذرات و یا همراه با ذرات بزرگتر (ماکرو ذرات)نشان می دهد.از دیگر تفاوتهای این نوع سیالات ، تابعیت شدید هدایت گرمای از دما،همچنین افزایش فوق العاده شار گرمای بحرانی در انتقال گرما جوشش آنهاست.نتایج آزمایشگاهی به دست آمده از نانو سیالات نتایج قابل بحثی است که به عنوان مثال می توان به انطباق نداشتن افزایش هدایت گرما با تئوریهای موجود اشاره کرد.این امر نشان دهنده ناتوانی این مدلها در پیش بینی صحیح خواص نانوسیال است.بنابراین برای کاربردی کردن این نوع از سیالات در آینده و در سیستمهای جدید ، باید اقدام به طراحی و ایجاد مدلها و تئوریهایی شامل اثر نسبت سطح به حجم و فاکتورهای سیالیت نانوذرات و تصحیحات مربوط به آن کرد.

سیستمهای خنک کننده ، یکی از مهمترین دغدغه های کارخانه ها و صنایعی مانند میکرو الکترونیک و هر جایی است که به نوعی با انتقال گرما روبه رو باشد.با پیشرفت فناوری در صنایعی مانند میکرو الکترونیک که در مقیاسهای زیر صد نانومتر عملیاتهای سریع و حجیم با سرعت های بسیار بالا (چند گیگا هرتز) اتفاق می افتد و استفاده از موتورهایی با توان و بار گرمایی بالا اهمیت به سزایی پیدا می کند،استفاده از سیستمهای خنک کننده پیشرفته و بهینه ، کاری اجتناب نا پذیر است.بهینه سازی سیستمهای انتقال گرماموجود،در اثر مواقع به وسیله افزایش سطح آنها صورت می گیرد که همواره باعث افزایش حجم و اندازه این دستگاهها می شود;لذا برای غلبه بر این مشکل،به خنک کننده های جدید و موثر نیاز است و نانوسیالات به عنوان راهکاری جدید در این زمینه مطرح شده اند.

نانو سیالات به علت افزایش قابل توجه خواص گرمایی،توجه بسیاری از دانشمندان را در سالهای اخیر به خود جلب کرده است.به عنوان مثال مقدار کمی (حدود یک درصد حجمی )از نانوذرات مس یا نانو لوله های کربنی در اتیلن گلیکول یا روغن به ترتیب افزایش 40 و 150 درصدی در هدایت گرمایی این سیالات ایجاد می کند;در حالی که برای رسیدن به چنین افزایشی در سوسپانسیون های معمولی ، به غلظتهای بالاتر از ده درصد از ذرات احتیاج است;این در حالیست که مشکلات رئولوژیکی و پایداری این سوسپانسیون ها در غلظتهای بالا مانع از استفاده گسترده آنها در انتقال گرما می شود.

در برخی از تحقیقات ، هدایت گرمای نانوسیالات ، چندین برابر بیشتر از پیش بینی تئوریها است.از دیگر نتایج بسیار جالب،تابعیت شدید هدایت گرمای نانوسیالات و افزایش تقریبا سه برابری فلاکس گرمای بحرانی آنها در مقایسه باسیالات معمولی است.

این تغییرات در خواص گرمای نانوسیالات فقط مورد توجه دانشگاهیان نبوده است،در صورت تهیه موفقیت امیز و تایید پایداری آنها می تواند آینده ای امیدوار کننده در مدیریت گرمای صنعت را رقم بزند.البته از سوسپانسیون نانو ذرات فلزی،در دیگر زمینه ها از جمله صنایع دارویی و درمان سرطان نیز استفاده شده است.به هر حال تحقیق در زمینه نانوذرات،دارای آینده ای بسیار گسترده است