Kako napraviti nanofluide

Nanofluid je projektovana tečnost koja se sastoji od osnovne tečnosti koja sadrži nanočestice. Za sintezu nanofluida potrebna je efikasna i pouzdana tehnika homogenizacije i deaglomeracije kako bi se osigurao visok stepen ujednačene disperzije. Ultrazvučni disperzatori su vrhunska tehnologija za proizvodnju nanofluida sa odličnim karakteristikama. Ultrazvučna disperzija se ističe efikasnošću, brzinom, jednostavnošću, pouzdanošću i lakoćom za upotrebu.

Šta su nanofluidi?

Nanofluid je tekućina koja sadrži čestice nano veličine (≺100nm), koje se obično nazivaju nanočestice. Nanočestice koje se koriste u nanofluidima obično su napravljene od metala, oksida, karbida ili ugljeničnih nanocevi. Ove nanočestice se raspršuju u bazni fluid (npr. vodeno ulje, itd.) kako bi se dobila konstruisana koloidna suspenzija, tj. nanofluid. Nanofluidi pokazuju poboljšana termofizička svojstva kao što su toplotna provodljivost, toplotna difuzivnost, viskozitet i koeficijenti konvektivnog prenosa toplote u poređenju sa svojstvima materijala baznog fluida.
Uobičajena primjena nanofluida je njihova upotreba kao rashladno sredstvo ili rashladno sredstvo. Dodavanjem nano-čestica konvencionalnim rashladnim tečnostima (kao što su voda, ulje, etilen glikol, polialfaolefin itd.), poboljšavaju se termička svojstva konvencionalnih rashladnih tečnosti.

• tekućine za hlađenje / prijenos topline
• maziva
• biomedicinska primena

Pravljenje nanofluida pomoću ultrazvučnog homogenizatora

Na mikrostrukturu nanofluida može se uticati i manipulisati primenom najpogodnije tehnologije homogenizacije i parametara obrade. Ultrazvučna disperzija se dokazala kao visokoefikasna i pouzdana tehnika za pripremu nanofluida. Ultrazvučni disperzatori se koriste u istraživanju i industriji za sintetizaciju, mljevenje, dispergiranje i homogenizaciju nanočestica visoke uniformnosti i uske distribucije veličine čestica. Parametri procesa za sintezu nanofluida uključuju ultrazvučni unos energije, ultrazvučnu amplitudu, temperaturu, pritisak i kiselost. Nadalje, bitni su faktori vrste i koncentracije reaktanata i aditiva, kao i redoslijed kojim se aditivi dodaju u otopinu.
Dobro je poznato da svojstva nanofluida jako zavise od strukture i oblika nanomaterijala. Stoga je dobivanje kontroliranih mikrostruktura nanofluida glavni faktor koji doprinosi funkcionalnosti i kvaliteti nanofluida. Korištenje optimiziranih parametara ultrazvučne obrade kao što su amplituda, tlak, temperatura i unos energije (Ws/mL) je ključ za proizvodnju stabilnog, ujednačenog visokokvalitetnog nanofluida. Ultrazvuk se može uspješno primijeniti za deaglomeraciju i raspršivanje čestica u pojedinačne dispergirane nanočestice. Sa manjom veličinom čestica, Brownovo kretanje (Brownova brzina) kao i interakcije čestica-čestica se povećavaju i rezultiraju stabilnijim nanofluidima. Hielscher ultrasonicatori omogućuju preciznu kontrolu nad svim važnim parametrima obrade, mogu raditi kontinuirano pri visokim amplitudama (24/7/365) i dolaze s automatskim protokolom podataka za jednostavnu procjenu svih sonikacionih izvođenja.

Ultrazvučno dispergovani silicijum dioksid nano veličine

Sonication poboljšana stabilnost nanofluida

Za nanofluide, aglomeracija nanočestica dovodi ne samo do naseljavanja i začepljenja mikrokanala već i do smanjenja toplotne provodljivosti nanofluida. Ultrazvučna deaglomeracija i disperzija se široko primjenjuju u nauci o materijalima i industriji. Sonikacija je dokazana tehnika za pripremu stabilnih nano-disperzija sa ujednačenom distribucijom nanočestica i velikom stabilnošću. Stoga su Hielscher ultrazvučni disperzatori poželjna tehnologija kada je u pitanju proizvodnja nanofluida.

Ultrazvučno proizvedeni nanofluidi u istraživanju

Istraživanja su istraživala efekte ultrazvučne obrade i ultrazvučnih parametara na karakteristike nanofluida. Pročitajte više o naučnim otkrićima o ultrazvučnoj pripremi nanofluida.

Ultrazvučni efekti na pripremu nanofluida Al2O3

Noroozi et al. (2014) otkrili su da je na “Veća koncentracija čestica, došlo je do većeg povećanja toplotne difuzivnosti nanofluida koji su rezultat ultrazvučnog zračenja. Štaviše, veća stabilnost i poboljšanje toplotne difuzivnosti su dobijeni ultrazvukom nanofluida sa sondom veće snage prije mjerenja.” Poboljšanje toplotne difuzivnosti bilo je veće za NP manje veličine. To je zato što manje čestice imaju veći efektivni odnos površine i zapremine. Tako su manje čestice pomogle u formiranju stabilnog nanofluida, a ultrazvučna sonda rezultirala je značajnim efektom na toplotnu difuzivnost. (Noroozi et al. 2014)

Korak po korak instrukcije za ultrazvučnu proizvodnju Al2O3-vodenih nanofluida

Prvo, izmjerite masu nanočestica Al2O3 pomoću digitalne elektronske vage. Zatim se nanočestice Al2O3 postepeno stavljaju u izvaganu destilovanu vodu i mešaju Al2O3-voda. Sonicirajte smešu neprekidno 1h sa ultrazvučnom sondom tipa UP400S (400W, 24kHz, videti sliku levo) da biste proizveli ujednačenu disperziju nanočestica u destilovanoj vodi. Nanofluidi se mogu pripremiti u različitim frakcijama (0,1%, 0,5% i 1%). Nisu potrebne promjene surfaktanta ili pH vrijednosti. (Isfahani et al., 2013.)

Ultrazvučno podešeni vodeni ZnO nanofluidi

Elcioglu et al. (2021) u svojoj naučnoj studiji navode da “Ultrazvuk je bitan proces za pravilnu disperziju nanočestica u baznom fluidu i stabilnosti, kao i za optimalne osobine za aplikacije u stvarnom svijetu.” Koristili su ultrasonikator UP200Ht za proizvodnju ZnO / vodenih nanofluida. Sonikacija je imala jasne efekte na površinski napon vodenog ZnO nanofluida. Otkrića istraživača rezultiraju zaključkom da se površinski napon, formiranje nano-filma i druge srodne osobine bilo kojeg nanofluida mogu podesiti i podesiti pod odgovarajućim uvjetima ultrazvuka.

Ultrazvučni homogenizatori za proizvodnju nanofluida

Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira ultrazvučne disperzere visokih performansi za sve vrste aplikacija za homogenizaciju i deaglomeraciju. Kada je u pitanju proizvodnja nanofluida, precizna kontrola ultrazvuka i pouzdan ultrazvučni tretman suspenzije nanočestica su ključni.
Hielscher Ultrasonics’ Procesori vam daju potpunu kontrolu nad svim važnim parametrima obrade kao što su unos energije, ultrazvučni intenzitet, amplituda, pritisak, temperatura i vrijeme zadržavanja. Na taj način možete prilagoditi parametre optimiziranim uvjetima, što kasnije dovodi do visokokvalitetnih nanofluida.

• Za bilo koji svezak? Kapacitet: Hielscher nudi ultrasonikatore i širok asortiman dodatne opreme. Ovo omogućava konfiguraciju idealnog ultrazvučnog sistema za vašu primenu i proizvodni kapacitet. Od malih bočica sa mililitrima do velikih protoka od hiljada galona na sat, Hielscher nudi odgovarajuće ultrazvučno rješenje za vaš proces.
• robusnost: Naši ultrazvučni sistemi su robusni i pouzdani. Svi Hielscher ultrasonikatori su napravljeni za 24/7/365 rad i zahtijevaju vrlo malo održavanja.
• Jednostavnost korisnika: Razrađeni softver naših ultrazvučnih uređaja omogućava pred-selekciju i spremanje postavki sonikacije za jednostavnu i pouzdanu sonikaciju. Intuitivni meni je lako dostupan preko digitalnog ekrana osetljivog na dodir u boji. Daljinska kontrola pretraživača vam omogućava da upravljate i nadgledate preko bilo kojeg internet pretraživača. Automatsko snimanje podataka čuva parametre procesa bilo koje ultrazvučne obrade na ugrađenoj SD kartici.

Tabela ispod daje vam indikaciju približnih kapaciteta obrade naših ultrazvučnih aparata: