İstilikkeçirici nanomayelər əsasında soyuducu mayelər
Ultrasəslə sintez edilmiş nanomayelər səmərəli soyuducu və istilik mübadiləsi mayeləridir. İstilikkeçirici nanomateriallar istilikötürmə və istiliyin yayılması qabiliyyətini əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Ultrasəs emalı istilikkeçirici nanohissəciklərin sintezində və funksionallaşdırılmasında, eləcə də soyutma tətbiqləri üçün sabit, yüksək effektivliyə malik nanomayelərin istehsalında geniş tətbiq olunur.
Nanomayelərin termohidravlik göstəricilərə təsiri
Materialın istilikkeçirmə əmsalı onun istiliyi keçirmək qabiliyyətinin ölçüsüdür. Soyuducu və istilikötürücü mayelər (termal maye və ya termal yağ da adlandırılır) üçün yüksək istilikkeçirmə əmsalı arzuolunandır. Çoxsaylı nanomateriallar çox yaxşı istilikkeçirmə xüsusiyyətlərinə malikdir. Nanomaterialların üstün istilikkeçirmə qabiliyyətindən istifadə etmək üçün nanomayelər adlanan mayelər soyuducu maye kimi tətbiq olunur. Nanomaye nanometr ölçülü hissəciklərin su, qlikol və ya yağ kimi əsas mayedə asılı vəziyyətdə olduğu və burada kolloid məhlul əmələ gətirdiyi mayedir. Nanohissəciklər və ya daha iri hissəciklər olmayan mayelərlə müqayisədə nanomayelərin istilikkeçirmə əmsalı əhəmiyyətli dərəcədə arta bilər. Dispersləşdirilmiş nanohissəciklərin materialı, ölçüsü, özlülüyü, səth yükü və maye sabitliyi nanomayelərin istilik göstəricilərinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir edir. Adi əsas mayelərlə müqayisədə daha üstün istilikötürmə göstəriciləri nümayiş etdirdikləri üçün nanomayelərin istilikötürmə tətbiqlərində əhəmiyyəti sürətlə artır.
Ultrasəs dispersləşdirməsi yüksək istilikötürmə qabiliyyətinə malik nanomayelərin istehsalı üçün yüksək səmərəli, etibarlı və sənayedə geniş tətbiq olunan üsuldur.
UP400St, 400W gücündə güclü ultrasəs prosessoru nanomayelərin istehsalı üçün nəzərdə tutulmuşdur; bu nanomayelər üstün istilikkeçirmə qabiliyyətinə malikdir.
- enerji və kütlə ötürülməsi sürətlərinin əhəmiyyətli dərəcədə yüksək olması üçün yüksək səth sahəsi : həcm nisbəti
- çox yaxşı kolloid sabitlik üçün kiçik kütlə
- eroziyanı minimuma endirən aşağı ətalət
Nanoölçü ilə əlaqəli bu xüsusiyyətlər nanomayelərə müstəsna istilikkeçirmə qabiliyyəti verir. Ultrasəs dispersləşdirməsi funksionallaşdırılmış nanohissəciklərin və nanomayelərin istehsalı üçün ən səmərəli üsuldur.
Ultrasəslə istehsal olunan, üstün istilikkeçirmə qabiliyyətinə malik nanomayelər
Çoxsaylı nanomaterialların – CNT-lər, silisium dioksid, qrafen, alüminium, gümüş, bor nitrid və bir çox başqalarının – istilikötürücü mayelərin istilikkeçirmə qabiliyyətini artırdığı artıq sübut edilmişdir. Aşağıda ultrasəs emalı ilə hazırlanmış istilikkeçirici nanomayelərə dair tədqiqat nəticələrinin nümunələri təqdim olunur.
Ultrasəslə alüminium əsaslı nanomayelərin istehsalı
Buonomo və b. (2015) ultrasəs emalı ilə hazırlanmış Al2O3 nanomayelərinin istilikkeçirmə əmsalının artdığını göstərmişlər.
Al2O3 nanohissəciklərini suda bərabər dispersləşdirmək üçün tədqiqatçılar Hielscher şirkətinin zond tipli UP400S ultrasəs cihazından istifadə etmişlər. Ultrasəslə aqlomeratları parçalanmış və dispersləşdirilmiş alüminium hissəciklərinin ölçüsü bütün nanomayelərdə təxminən 120 nm olmuşdur – hissəciklərin konsentrasiyasından asılı olmayaraq. Daha yüksək temperaturlarda nanomayelərin istilikkeçirmə əmsalı təmiz su ilə müqayisədə artmışdır. Al2O3 hissəciklərinin konsentrasiyası 0,5% olduqda, 25°C otaq temperaturunda istilikkeçirmə əmsalının artımı yalnız təxminən 0,57% təşkil edir, lakin 65°C-də bu göstərici təxminən 8%-ə yüksəlir. Həcm konsentrasiyası 4% olduqda, temperatur 25°C-dən 65°C-yə yüksəldikcə artım 7,6%-dən 14,4%-ə çatır.
[bax: Buonomo və b., 2015]
Müxtəlif bor nitrid konsentrasiyalarına malik su əsaslı bor nitrid nanomayelərinin UP400S ilə ultrasəs emalından sonra hissəcik ölçülərinin paylanması: (a) 0,1% hBN, (b) 0,5% hBN, (c) 2% hBN
(Tədqiqat və qrafiklər: © Ilhan və b., 2016)
Ultrasəs emalı ilə bor nitrid əsaslı nanomayelərin istehsalı
Ilhan və b. (2016) heksaqonal bor nitrid (hBN) əsaslı nanomayelərin istilikkeçirmə əmsalını araşdırmışlar. Bu məqsədlə orta diametri 70 nm olan hBN nanohissəciklərini ehtiva edən, yaxşı dispersləşdirilmiş və sabit bir sıra nanomayelər ultrasəs emalını və natrium dodesil sulfat (SDS) və polivinilpirrolidon (PVP) kimi səthi aktiv maddələrin istifadəsini əhatə edən iki mərhələli üsulla istehsal olunur. Ultrasəslə dispersləşdirilmiş hBN–su nanomayesində hətta hissəciklərin çox aşağı konsentrasiyalarında belə istilikkeçirmə əmsalının əhəmiyyətli artımı müşahidə olunur. Zond tipli UP400S ultrasəs cihazı ilə emal aqreqatların orta hissəcik ölçüsünü 40–60 nm diapazonunadək azaltmışdır. Tədqiqatçılar belə nəticəyə gəlirlər ki, emal olunmamış quru vəziyyətdə müşahidə edilən iri və sıx bor nitrid aqreqatları ultrasəs emalı və səthi aktiv maddə əlavəsi ilə parçalanır. Bu, ultrasəs dispersləşdirməsini müxtəlif hissəcik konsentrasiyalarına malik su əsaslı nanomayelərin hazırlanması üçün effektiv üsula çevirir.
[bax: Ilhan və b., 2016]
Hissəciklərin həcm konsentrasiyası 0,5% olan, ultrasəslə dispersləşdirilmiş etilenqlikol (EG) əsaslı hBN nanomayesinin morfologiyasını göstərən STEM təsviri.
(Tədqiqat və qrafiklər: © Ilhan və b., 2016)
“Ultrasəs emalı nanomayelərin sabitliyini artırmaq üçün ədəbiyyatda ən geniş istifadə olunan prosesdir.” [Ilhan et al., 2016] Sənaye istehsalında da ultrasəs emalı hazırda müstəsna effektivliyə malik, uzun müddət sabit qalan nanomayelər əldə etmək üçün ən effektiv, etibarlı və qənaətcil üsuldur.
Soyuducu mayelərin istehsalı üçün sənaye ultrasəs cihazları
Elmi cəhətdən sübut edilmiş, sənayedə geniş tətbiq olunan – nanomayelərin istehsalı üçün Hielscher ultrasəs cihazları
Yüksək kəsmə qüvvəsi yaradan ultrasəs dispersləşdiriciləri yüksək effektivliyə malik soyuducu və istilikötürücü mayelərin fasiləsiz istehsalı üçün etibarlı qurğulardır. Ultrasəslə qarışdırma səmərəliliyi və etibarlılığı ilə tanınır – hətta mürəkkəb qarışdırma şəraitində belə.
Hielscher Ultrasonics avadanlığı toksik olmayan, təhlükəli olmayan, bəziləri hətta qida ilə istifadəyə yararlı nanomayelər hazırlamağa imkan verir. Eyni zamanda, bütün ultrasəs cihazlarımız yüksək səmərəli, etibarlı, istismarı təhlükəsiz və çox möhkəmdir. 24/7 işləmək üçün hazırlanmış hətta masaüstü və orta ölçülü ultrasəs cihazlarımız da əhəmiyyətli həcmlərdə istehsal edə bilir.
Nanomayelərin ultrasəslə istehsalı haqqında daha ətraflı oxuyun və ya ətraflı məsləhət və ultrasəs dispersləşdiricisi üçün pulsuz təklif almaq məqsədilə elə indi bizimlə əlaqə saxlayın!
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal məhsuldarlığı barədə məlumat verir:
| Partiyanın həcmi | Həcm sərfi | Tövsiyə olunan cihazlar |
|---|---|---|
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha yüksək | qrup halında UIP16000 |
Bizimlə əlaqə saxlayın! / Bizə sual verin!
Hielscher Ultrasonics laboratoriya, pilot və sənaye miqyasında qarışdırma tətbiqləri, dispersləşdirmə, emulsiyalaşdırma və ekstraksiya üçün yüksək effektivliyə malik ultrasəs homogenizatorları istehsal edir.
Ədəbiyyat / İstinadlar
- B. Buonomo, O. Manca, L. Marinelli, S. Nardini (2015): Effect of temperature and sonication time on nanofluid thermal conductivity measurements by nano-flash method. Applied Thermal Engineering 2015.
- Beybin İlhan, Melike Kurt, Hakan Ertürk (2016): Experimental investigation of heat transfer enhancement and viscosity change of hBN nanofluids. Experimental Thermal and Fluid Science, Volume 77, 2016. 272-283.
- Oldenburg, S., Siekkinen, A., Darlington, T., Baldwin, R. (2007): Optimized Nanofluid Coolants for Spacecraft Thermal Control Systems. SAE Technical Paper, 2007.
- Mehdi Keyvani, Masoud Afrand, Davood Toghraie, Mahdi Reiszadeh (2018): An experimental study on the thermal conductivity of cerium oxide/ethylene glycol nanofluid: developing a new correlation. Journal of Molecular Liquids, Volume 266, 2018, 211-217.
Bilməyə dəyər faktlar
Nanomayelər nə üçün soyutma və istilikötürmə tətbiqləri üçün əlverişlidir?
Soyuducu mayelərin yeni sinfi olan nanomayelər nanoölçülü hissəciklər üçün daşıyıcı maye rolunu oynayan əsas mayedən (məsələn, sudan) ibarətdir. Əsas mayedə dispersləşdirilmiş, xüsusi məqsəd üçün hazırlanmış nanohissəciklər (məsələn, nanoölçülü CuO, alüminium oksid titan dioksid, karbon nanoboruları, silisium dioksid və ya mis kimi metallar, gümüş nanoçubuqlar) yaranan nanomayenin istilikötürmə qabiliyyətini əhəmiyyətli dərəcədə artıra bilər. Bu, nanomayeləri fövqəladə yüksək effektivliyə malik soyuducu mayelərə çevirir.
İstilikkeçirici nanohissəciklər ehtiva edən, xüsusi olaraq istehsal edilmiş nanomayelərdən istifadə istilikötürmə və istiliyin yayılmasında əhəmiyyətli yaxşılaşmalara imkan verir; məsələn, diametri 55±12 nm və orta uzunluğu 12,8 µm olan gümüş nanoçubuqlar 0,5 vol.% konsentrasiyada suyun istilikkeçirmə əmsalını 68% artırmış, 0,5 vol.% gümüş nanoçubuqlar isə etilenqlikol əsaslı soyuducu mayenin istilikkeçirmə əmsalını 98% artırmışdır. 0,1% konsentrasiyada alüminium oksid nanohissəcikləri suyun kritik istilik selini 70%-ə qədər artıra bilər; hissəciklər soyudulan obyekt üzərində nahamar məsaməli səth əmələ gətirir, bu isə yeni qabarcıqların yaranmasını təşviq edir, onların hidrofil təbiəti isə sonradan bu qabarcıqların uzaqlaşdırılmasına kömək edərək buxar təbəqəsinin əmələ gəlməsinə mane olur. Konsentrasiyası 5%-dən çox olan nanomaye qeyri-Nyuton mayeləri kimi davranır. (bax: (Oldenburg və b., 2007)
İstilik tənzimləmə sistemlərində istifadə olunan soyuducu mayelərə metal nanohissəciklərin əlavə edilməsi əsas mayenin istilikkeçirmə əmsalını kəskin artıra bilər. Belə metal nanohissəcik–maye kompozit materialları nanomayelər adlandırılır və onların soyuducu maye kimi istifadəsi kosmik aparatların istilik tənzimləmə sistemlərinin çəkisini və güc tələbatını azaltmaq potensialına malikdir. Nanomayelərin istilikkeçirmə əmsalı onları təşkil edən nanohissəciklərin konsentrasiyasından, ölçüsündən, formasından, səth kimyasından və aqreqasiya vəziyyətindən asılıdır. Nanohissəciklərin əlavə edilmə konsentrasiyasının və uzunluq–en nisbətinin su və etilenqlikol əsaslı soyuducu mayelərin istilikkeçirmə əmsalına və özlülüyünə təsiri araşdırılmışdır. Diametri 55 ± 12 nm və orta uzunluğu 12,8 ± 8,5 μm olan gümüş nanoçubuqlar həcm üzrə 0,5% konsentrasiyada suyun istilikkeçirmə əmsalını 68% artırmışdır. Həcm üzrə 0,5% gümüş nanoçubuq əlavə edilmə konsentrasiyasında etilenqlikol əsaslı soyuducu mayenin istilikkeçirmə əmsalı 98% artmışdır. Eyni əlavə edilmə sıxlığında daha uzun nanoçubuqlar istilikkeçirmə əmsalına daha qısa nanoçubuqlardan daha çox təsir göstərmişdir. Lakin daha uzun nanoçubuqlar əsas mayenin özlülüyünü də daha qısa nanoçubuqlara nisbətən daha çox artırmışdır.
(Oldenburg və b., 2007)
Hielscher Ultrasonics yüksək effektivliyə malik ultrasəs homogenizatorları istehsal edir: laboratoriya ölçüsündən sənaye ölçüsünədək.