Chladicí kapaliny na bázi termovodivých nanofluidů

Ultrazvukem syntetizované nanofluidy jsou účinné chladicí kapaliny a kapaliny tepelného výměníku. Termovodivé nanomateriály výrazně zvyšují přenos tepla a schopnost odvodu tepla. Sonikace je dobře zavedena v syntéze a funkcionalizaci termovodivých nanočástic, jakož i ve výrobě stabilních vysoce výkonných nanofluidů pro chladicí aplikace.

Nanofluidní účinky na termohydraulický výkon

Tepelná vodivost materiálu je měřítkem jeho schopnosti vést teplo. Pro chladicí kapaliny a teplonosnou kapalinu (nazývanou také tepelná kapalina nebo termální olej) je požadována vysoká tepelná vodivost. Četné nanomateriály nabízejí skvělé tepelně vodivé vlastnosti. Aby bylo možné využít vynikající tepelné přípustnosti nanomateriálů, používají se jako chladicí kapaliny tzv. nanofluidy. Nanofluidy jsou tekutina, ve které jsou částice velikosti nanometrů suspendovány v základní tekutině, jako je voda, glykol nebo olej, kde tvoří koloidní roztok. Nanofluidy mohou výrazně zvýšit tepelnou vodivost ve srovnání s kapalinami bez nanočástic nebo větších částic. Materiál, velikost, viskozita, povrchový náboj a stabilita tekutin dispergovaných nanočástic významně ovlivňují tepelný výkon nanofluidů. Nanofluidy rychle získávají na významu v aplikacích přenosu tepla, protože vykazují vynikající výkon přenosu tepla ve srovnání s konvenčními základními tekutinami.
Ultrazvuková disperze je vysoce účinná, spolehlivá a průmyslově zavedená technika pro výrobu nanofluidů s vysoce výkonnými kapacitami přenosu tepla.

Ultrazvukem syntetizované nanofluidy jsou účinné chladicí kapaliny a kapaliny tepelného výměníku. Termovodivé nanomateriály výrazně zvyšují přenos tepla a schopnost odvodu tepla. Sonikace je dobře zavedena v syntéze a funkcionalizaci termovodivých nanočástic, jakož i ve výrobě stabilních vysoce výkonných nanofluidů pro chladicí aplikace.

Ultrazvukové disperze uhlíkových nanotrubiček (CNT) v polyethylenglykolu (PEG)

Žádost o informace





UP400St pro disperzi nanočástic do nanofluidů.

UP400St, 400W výkonný ultrazvukový procesor pro výrobu nanofluidů s vynikající tepelnou vodivostí.

Ultrazvuku umožňuje uvolnit výhody nano-velikosti částice, jako jsou

  • vysoký poměr povrchu: objem pro výrazně vyšší přenosové rychlosti energie a hmoty
  • nízká hmotnost pro velmi dobrou koloidní stabilitu
  • nízká setrvačnost, která minimalizuje erozi

Tyto vlastnosti související s nanovelikostmi dávají nanofluidům jejich výjimečnou tepelnou vodivost. Ultrazvuková disperze je nejúčinnější technikou pro výrobu funkcionalizovaných nanočástic a nanofluidů.

Ultrazvukem vyráběné nanofluidy s vynikající tepelnou přípustností

Četné nanomateriály – jako jsou CNT, oxid křemičitý, grafen, hliník, stříbro, nitrid bóru a mnoho dalších – již bylo prokázáno, že zvyšují tepelnou přípustnost teplonosných kapalin. Níže naleznete příkladné výsledky výzkumu pro termovodivé nanofluidy připravené při ultrazvuku.

Výroba nanofluidů na bázi alumiunia ultrazvukem

Buonomo et al. (2015) prokázal zlepšenou tepelnou vodivost nanofluidů Al2O3, které byly připraveny za ultrazvuku.
Aby bylo možné rovnoměrně rozptýlit nanočástice Al2O3 do vody, vědci použili Hielscher sonda typu ultrasonicator UP400S. Ultrazvukem deaglomerované a dispergované hliníkové částice poskytly velikost částic cca. 120 nm pro všechny nanofluidy – nezávisle na koncentraci částic. Tepelná vodivost nanofluidů se zvyšovala při vyšších teplotách ve srovnání s čistou vodou. Při koncentraci částic Al2O3 0,5% při pokojové teplotě 25 °C je zvýšení tepelné vodivosti pouze asi 0,57%, ale při 65 °C se tato hodnota zvyšuje na přibližně 8 %. Při objemové koncentraci 4 % se zvýšení zvýší ze 7,6 % na 14,4 % s teplotou stoupající z 25 °C na 65 °C.
[srov. Buonomo et al., 2015]

Ultrazvuková disperze je vysoce účinná metoda pro výrobu vodných nanofluidů z nitridu bononu s vynikající tepelnou vodivostí.

Distribuce velikosti částic nanofluidů nitridu bóru na bázi vody s různou koncentrací nitridu boru po ultrazvuku s UP400S (a) 0,1% hBN, (b) 0,5% hBN, (c) 2% hBN
(Studie a grafy: © Ilhan et al., 2016)

Výroba nanofluidů na bázi nitridu boru pomocí sonikace

Ilhan et al. (2016) zkoumali tepelnou vodivost nanofluidů na bázi hexagonálního nitridu boru (hBN). Za tímto účelem se vyrábí řada dobře rozptýlených, stabilních nanofluidů obsahujících nanočástice hBN se středním průměrem 70 nm dvoustupňovou metodou zahrnující ultrazvuku a povrchově aktivní látky, jako je dodecylsulfát sodný (SDS) a polyvinylpyrrolidon (PVP). Ultrazvukem rozptýlená nanotekutina hBN-voda vykazuje významné zvýšení tepelné vodivosti i pro velmi zředěné koncentrace částic. Sonikace s ultrazvukem typu sondy UP400S snížila průměrnou velikost částic agregátů až na rozsah 40–60 nm. Výzkumníci dospěli k závěru, že velké a husté agregáty nitridu boru, které byly pozorovány v neošetřeném suchém stavu, jsou rozbity ultrazvukem a přidáním povrchově aktivních látek. Díky tomu je ultrazvuková disperze účinnou metodou pro přípravu nanofluidů na bázi vody s různými koncentracemi částic.
[srov. Ilhan et al., 2016]

Snímek skenovacího transmisního elektronového mikroskopu (STEM) ukazuje ultrazvukem rozptýlený nitrid boru v ethylenglykolu. Pro ultrazvukovou disperzi byl použit UP400S. Výsledná nanofluida má vysokou tepelnou vodivost.

STEM obrázek ukazující morfologii ultrazvukem rozptýlené nanofluidy hBN na bázi ethylenglykolu (EG) s objemovou koncentrací částic 0,5%.
(Studie a grafy: © Ilhan et al., 2016)

Ultrazvuková disperze nano-oxidu křemičitého: Hielscher ultrazvukový homogenizátor UP400St disperguje nanočástice oxidu křemičitého rychle a efektivně do jednotné nanodisperze.

Ultrazvuková disperze nano-oxidu křemičitého pomocí ultrasonicator UP400St

Žádost o informace





“Ultrazvuku je nejpoužívanější proces v literatuře ke zvýšení stability nanofluidů.” [Ilhan et al., 2016] A také v průmyslové výrobě je sonikace v dnešní době nejúčinnější, nejspolehlivější a nejekonomičtější technikou pro získání dlouhodobě stabilních nanofluidů s vynikajícím výkonem.

Průmyslové ultrasonicators pro výrobu chladicí kapaliny

Vědecky prokázané, průmyslově zavedené – Hielscher Ultrasonicators pro výrobu nanofluidů
Vysoce výkonné ultrasonicators jsou spolehlivé a vysoce účinné inline míchací systémy pro výrobu termovodivých nanofluidů.Ultrazvukové vysokosmykové dispergátory jsou spolehlivé stroje pro nepřetržitou výrobu vysoce výkonných chladicích kapalin a kapalin pro přenos tepla. Ultrazvukem řízené míchání je známé svou účinností a spolehlivostí – I při náročných podmínkách míchání.
Hielscher Ultrazvukové zařízení umožňuje připravit netoxické, nenebezpečné, některé dokonce i potravinářské nanofluidy. Současně jsou všechny naše ultrasonicators vysoce účinné, spolehlivé, bezpečné a velmi robustní. Postaven pro provoz 24/7, dokonce i naše bench-top a středně velké ultrasonicators jsou schopny produkovat pozoruhodné objemy.
Přečtěte si více o ultrazvukové výrobě nanofluidů nebo nás kontaktujte právě teď, abyste získali hloubkovou konzultaci a bezplatný návrh ultrazvukového dispergátoru!

Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators:

Hromadná dávka průtok Doporučené Devices
1 až 500 ml 10 až 200 ml / min UP100H
10 až 2000ml 20 až 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
00,1 až 20L 00,2 až 4 litry / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT
15 až 150 l 3 až 15 l/min UIP6000hdT
na 10 až 100L / min UIP16000
na větší hrozen UIP16000

Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!

Požádejte o další informace

Použijte prosím níže uvedený formulář a vyžádejte si další informace o ultrazvukových procesorech, aplikacích a ceně. Rádi s vámi probereme váš proces a nabídneme vám ultrazvukový systém splňující vaše požadavky!









Uvědomte si prosím naši Zásady ochrany osobních údajů,


V tomto videu vám ukážeme 2 kilowattový ultrazvukový systém pro inline provoz v proplachovatelné skříni. Hielscher dodává ultrazvukové zařízení téměř do všech průmyslových odvětví, jako je chemický průmysl, farmaceutický, kosmetický, petrochemické procesy, stejně jako pro extrakční procesy na bázi rozpouštědel. Tato vyjímatelná nerezová skříň je určena pro provoz v prostředí s nebezpečím výbuchu. Za tímto účelem může zákazník uzavřenou skříň vyčistit dusíkem nebo čerstvým vzduchem, aby se zabránilo vniknutí hořlavých plynů nebo par do skříně.

2x 1000 wattů Ultrasonicators v proplachovací skříni pro instalaci v prostředí s nebezpečím výbuchu

Ultrazvukové homogenizátory s vysokým smykem se používají v laboratorních, stolních, pilotních a průmyslových zpracováních.

Hielscher Ultrazvuk vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory pro míchání aplikací, disperze, emulgaci a extrakce v laboratoři, pilotním a průmyslovém měřítku.



Literatura / Reference

Fakta Worth Knowing

Proč jsou nanofluidy vhodné pro aplikace chlazení a přenosu tepla?

Novou třídou chladicích kapalin jsou nanofluidy, které se skládají ze základní tekutiny (např. vody), která působí jako nosná kapalina pro nanočástice. Účelové nanočástice (např. nano-velikosti CuO, oxid titaničitý oxidu hlinitého, uhlíkové nanotrubice, oxid křemičitý nebo kovy, jako je měď, stříbrné nanotyčinky) rozptýlené do základní tekutiny mohou významně zvýšit kapacitu přenosu tepla výsledné nanofluidy. Díky tomu jsou nanofluidy mimořádně vysoce výkonnými chladicími kapalinami.
Použití speciálně vyrobených nanofluidů obsahujících termovodivé nanočástice umožňuje významné zlepšení přenosu a rozptylu tepla; Např. stříbrné nanotyčinky o průměru 55±12 nm a průměrné délce 12,8 μm při 0,5 objemových % zvýšily tepelnou vodivost vody o 68 % a 0,5 % stříbrných nanotyčinek zvýšily tepelnou vodivost chladicí kapaliny na bázi ethylenglykolu o 98 %. Nanočástice oxidu hlinitého na 0,1% mohou zvýšit kritický tepelný tok vody až o 70%; Částice tvoří na ochlazeném objektu drsný porézní povrch, který podporuje tvorbu nových bublin a jejich hydrofilní povaha pak pomáhá je odtlačovat a brání tvorbě vrstvy páry. Nanofluida s koncentrací vyšší než 5% působí jako nenewtonské tekutiny. (srov. (Oldenburg et al., 2007)

Přidání kovových nanočástic do chladicích kapalin používaných v systémech tepelné regulace může dramaticky zvýšit tepelnou vodivost základní tekutiny. Takové kompozitní materiály z kovových nanočástic a kapalin jsou označovány jako nanofluidy a jejich použití jako chladicích kapalin má potenciál snížit požadavky na hmotnost a výkon systémů tepelné kontroly kosmických lodí. Tepelná vodivost nanofluidů je závislá na koncentraci, velikosti, tvaru, chemii povrchu a stavu agregace nanočástic, které jsou z nich obsaženy. Byly zkoumány účinky koncentrace zatížení nanočástic a poměr stran nanočástic na tepelnou vodivost a viskozitu chladidel na bázi vody a ethylenglykolu. Stříbrné nanotyčinky o průměru 55 ± 12 nm a průměrné délce 12,8 ± 8,5 μm při koncentraci 0,5% objemových zvýšily tepelnou vodivost vody o 68%. Tepelná vodivost chladicí kapaliny na bázi ethylenglykolu byla zvýšena o 98% s koncentrací stříbrné nanotyčinky 0,5% objemu. Delší nanotyčinky měly větší vliv na tepelnou vodivost než kratší nanotyčinky při stejné hustotě zatížení. Delší nanotyčinky však také zvýšily viskozitu základní tekutiny ve větší míře než kratší nanotyčinky.
(Oldenburg a kol., 2007)


Vysoce výkonný ultrazvuk! Hielscherův sortiment pokrývá celé spektrum od kompaktního laboratorního ultrasonicatoru přes bench-top jednotky až po plně průmyslové ultrazvukové systémy.

Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od Laboratoř na průmyslové velikosti.