Как да си направим нанофлуиди

Нанофлуидът е проектирана течност, която се състои от основна течност, съдържаща наночастици. За синтеза на нанофлуиди е необходима ефикасна и надеждна техника за хомогенизиране и деагломерация, за да се осигури висока степен на равномерна дисперсия. Ултразвуковите диспергатори са превъзходната технология за производство на нанофлуиди с отлични характеристики. Ултразвуковата дисперсия се отличава с ефективност, бързина, простота, надеждност и удобство за потребителя.

Какво представляват нанофлуидите?

Нанофлуидът е течност, съдържаща наноразмерни частици (≺100nm), обикновено наричани наночастици. Наночастиците, използвани в нанофлуидите, обикновено са направени от метали, оксиди, карбиди или въглеродни нанотръби. Тези наночастици се диспергират в основна течност (напр. водно масло и др.), за да се получи инженерна колоидна суспензия, т.е. нанофлуид. Нанофлуидите показват подобрени термофизични свойства като топлопроводимост, топлинна дифузия, вискозитет и конвективни коефициенти на топлопреминаване в сравнение със свойствата на материала на основния флуид.
Често срещано приложение на нанофлуидите е използването им като охлаждаща течност или хладилен агент. Чрез добавянето на наночастици към конвенционалните охлаждащи течности (като вода, масло, етилен гликол, полиалфаолефин и др.) се подобряват топлинните свойства на конвенционалните охлаждащи течности.

• охлаждащи / топлообменни течности
• смазки
• биомедицинско приложение

Създаване на нанофлуиди с ултразвуков хомогенизатор

Микроструктурата на нанофлуидите може да бъде повлияна и манипулирана чрез прилагането на най-подходящата технология за хомогенизиране и параметри на обработка. Ултразвуковата дисперсия е доказана като високоефективна и надеждна техника за приготвяне на нанофлуиди. Ултразвуковите диспергатори се използват в научните изследвания и индустрията за синтез, смилане, диспергиране и хомогенизиране на наночастици с висока еднородност и тясно разпределение на частиците по размера. Параметрите на процеса за синтез на нанофлуиди включват ултразвукова енергия, ултразвукова амплитуда, температура, налягане и киселинност. Освен това видовете и концентрациите на реагентите и добавките, както и редът, в който добавките се добавят към разтвора, са важни фактори.
Добре известно е, че свойствата на нанофлуидите силно зависят от структурата и формата на наноматериалите. Следователно получаването на контролируеми микроструктури на нанофлуидите е основният фактор, който допринася за функционалността и качеството на нанофлуидите. Използването на оптимизирани ултразвукови параметри като амплитуда, налягане, температура и входяща енергия (Ws/ml) е ключът към производството на стабилен, еднороден висококачествен нанофлуид. Ултразвукът може успешно да се приложи за деагломериране и диспергиране на частици в единични дисперсни наночастици. С по-малък размер на частиците, Брауново движение (Браунова скорост), както и взаимодействията частица-частица се увеличават и водят до по-стабилни нанофлуиди. Ултразвуковите апарати на Hielscher позволяват прецизен контрол върху всички важни параметри на обработката, могат да работят непрекъснато при високи амплитуди (24/7/365) и се предлагат с автоматично протоколиране на данни за лесна оценка на всички пускания на ултразвук.

Ултразвуково диспергиран наноразмерен силициев диоксид

Соникацията Подобрена стабилност на нанофлуидите

За нанофлуидите агломерацията на наночастици води не само до утаяване и запушване на микроканалите, но и до намаляване на топлопроводимостта на нанофлуидите. Ултразвуковата деагломерация и дисперсия се прилагат широко в материалознанието и индустрията. Соникацията е доказана техника за получаване на стабилни нанодисперсии с равномерно разпределение на наночастиците и голяма стабилност. Ето защо ултразвуковите диспергатори на Hielscher са предпочитаната технология, когато става въпрос за производство на нанофлуиди.

Ултразвуково произведени нанофлуиди в изследванията

Изследванията изследват ефектите на ултразвука и ултразвуковите параметри върху характеристиките на нанофлуидите. Прочетете повече за научните открития за ултразвукова подготовка на нанофлуиди.

Ултразвукови ефекти върху препарата на нанофлуид Al2O3

Noroozi et al. (2014) установиха, че при "по-висока концентрация на частици има по-голямо подобрение на топлинната дифузия на нанофлуидите в резултат на ултразвука. Освен това, по-голяма стабилност и подобряване на топлинната дифузия са получени чрез ултразвук на нанофлуидите с сондикатора със сондата с по-висока мощност преди измерването." Повишаването на топлинната дифузия е по-голямо за по-малките НЧ. Това е така, защото по-малките частици имат по-високо ефективно съотношение на повърхността към обема. По този начин по-малките частици спомагат за образуването на стабилна нанофлуид и ултразвуковата сонда води до значителен ефект върху топлинната дифузия. (Noroozi et al. 2014)

Инструкция стъпка по стъпка за ултразвуково производство на нано течности от вода Al2O3

Първо, претеглете масата на наночастиците Al2O3 чрез цифрова електронна везна. След това постепенно поставете наночастици Al2O3 в претеглената дестилирана вода и разбъркайте сместа от Al2O3-вода. Соникирайте сместа непрекъснато в продължение на 1 час с ултразвуково устройство тип сонда UP400S (400W, 24kHz, вижте снимката вляво), за да получите равномерна дисперсия на наночастици в дестилирана вода. Нанофлуидите могат да бъдат приготвени в различни фракции (0,1%, 0,5% и 1%). Не са необходими промени в повърхностноактивното вещество или рН. (Исфахани и др., 2013)

Ултразвуково настроени водни ZnO нанофлуиди

Elcioglu et al. (2021) заявяват в своето научно изследване, че "Ултразвукът е основен процес за правилното диспергиране на наночастици в основната течност и стабилност, както и за оптимални свойства за приложения в реалния свят". Те използваха ултразвуковия апарат UP200Ht за производство на ZnO / водни нанофлуиди. Соникацията има ясен ефект върху повърхностното напрежение на водната ZnO нанотечност. Откритията на изследователите водят до заключението, че повърхностното напрежение, образуването на нано-филм и други свързани характеристики на всяка нанотечност могат да бъдат регулирани и настроени при подходящи условия на ултразвук.

Ултразвукови хомогенизатори за производство на нанофлуиди

Hielscher Ultrasonics проектира, произвежда и разпространява високоефективни ултразвукови диспергатори за всички видове приложения за хомогенизация и деагломерация. Когато става въпрос за производство на нанофлуиди, прецизният контрол на ултразвука и надеждната ултразвукова обработка на суспензията от наночастици са от решаващо значение.
Процесорите на Hielscher Ultrasonics ви дават пълен контрол върху всички важни параметри на обработката, като входяща енергия, ултразвуков интензитет, амплитуда, налягане, температура и време на задържане. По този начин можете да регулирате параметрите към оптимизирани условия, което впоследствие води до висококачествени нанофлуиди.

• За всеки обем / капацитет: Hielscher предлага ултразвукови апарати и широко портфолио от аксесоари. Това позволява конфигурирането на идеалната ултразвукова система за вашето приложение и производствен капацитет. От малки флакони с милилитри до потоци с голям обем от хиляди галони на час, Hielscher предлага подходящото ултразвуково решение за вашия процес.
• Стабилност: Нашите ултразвукови системи са здрави и надеждни. Всички ултразвукови апарати Hielscher са създадени за работа 24/7/365 и изискват много малко поддръжка.
• Удобство за потребителя: Разработеният софтуер на нашите ултразвукови устройства позволява предварителен избор и запазване на настройките за ултразвук за проста и надеждна ултразвук. Интуитивното меню е лесно достъпно чрез цифров цветен сензорен дисплей. Дистанционното управление на браузъра ви позволява да работите и наблюдавате чрез всеки интернет браузър. Автоматичният запис на данни запазва параметрите на процеса на всяко ултразвук, работещо на вградена SD-карта.

Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет на обработка на нашите ултразвукови апарати: