Cette thèse porte sur l’intensification des transferts thermiques au moyen de nanofluides à base de structures carbonées, en associant une caractérisation expérimentale rigoureuse et une modélisation numérique avancée sous COMSOL Multiphysics. Deux formulations industrielles un nanofluide au graphène et un nanofluides hybride graphène–Fe₃O₄ ont été étudiées. Leurs propriétés thermophysiques et électriques ont été mesurées en fonction de la concentration massique (0,005–0,2 %) et de la température (283,15–313,15 K), puis comparées à des modèles théoriques et complétées par des corrélations empiriques. La première étude numérique analyse la convection naturelle magnétohydrodynamique dans une cavité tridimensionnelle en utilisant un nanofluide à base de nanotubes de carbone (CNT), afin de comprendre les mécanismes fondamentaux du transfert thermique. Les simulations montrent que l’ajout de nanoparticules renforce les échanges thermiques, tandis que le champ magnétique permet un contrôle actif des mouvements convectifs. La seconde étude porte sur la convection mixte dans un micro-échangeur à contre-courant utilisant les nanofluides caractérisés. Elle évalue l’impact des paramètres électromagnétiques, des vitesses d’entrée et des propriétés spécifiques des nanofluides sur les performances thermiques globales. Les simulations identifient des zones de performance optimale dépendant de la configuration de l’écoulement, de la nature du nanofluide et des conditions opératoires.