Jak vyrobit nanofluidy

Nanofluid je umělá kapalina, která se skládá ze základní tekutiny obsahující nanočástice. Pro syntézu nanofluidů je nutná účinná a spolehlivá homogenizační a deaglomerační technika, aby byl zajištěn vysoký stupeň rovnoměrné disperze. Ultrazvukové dispergátory jsou vynikající technologií pro výrobu nanofluidů s vynikajícími vlastnostmi. Ultrazvuková disperze vyniká účinností, rychlostí, jednoduchostí, spolehlivostí a uživatelskou přívětivostí.

Co jsou Nanofluidy?

Nanofluid je kapalina obsahující nano-velké částice (≺100nm), běžně nazývané nanočástice. Nanočástice používané v nanofluidech jsou obvykle vyrobeny z kovů, oxidů, karbidů nebo uhlíkových nanotrubiček. Tyto nanočástice jsou rozptýleny do základní tekutiny (např. vodního oleje atd.) za účelem získání inženýrské koloidní suspenze, tj. nanofluidu. Nanofluidy vykazují zvýšené termofyzikální vlastnosti, jako je tepelná vodivost, tepelná difúze, viskozita a konvektivní koeficienty přenosu tepla ve srovnání s materiálními vlastnostmi základní kapaliny.
Běžnou aplikací nanofluidů je jejich použití jako chladicí kapaliny nebo chladiva. Přidáním nanočástic do konvenčních chladicích kapalin (jako je voda, olej, ethylenglykol, polyalfaolefin atd.) se zlepšují tepelné vlastnosti konvenčních chladicích kapalin.

• chladicí / teplonosné kapaliny
• Maziva
• Biomedicínské aplikace

Výroba nanofluidů s ultrazvukovým homogenizátorem

Mikrostruktura nanostláken může být ovlivněna a manipulována pomocí nejvhodnější homogenizační technologie a parametrů zpracování. Ultrazvuková disperze byla prokázána jako vysoce účinná a spolehlivá technika pro nanofluidní přípravu. Ultrazvukové dispergátory se používají ve výzkumu a průmyslu k syntéze, frézování, rozptylu a homogenizaci nanočástic s vysokou rovnoměrností a úzkou distribucí velikosti částic. Parametry procesu pro syntézu nanofluidů zahrnují ultrazvukový energetický vstup, ultrazvukovou amplitudu, teplotu, tlak a kyselost. Dále jsou důležitými faktory typy a koncentrace reakčních látek a přísad, jakož i pořadí, ve kterém se přísady přidávají do roztoku.
Je dobře známo, že vlastnosti nanofluidů silně závisí na struktuře a tvaru nanomateriálů. Proto je získání kontrolovatelných mikrostruktur nanovláken hlavním faktorem, který přispívá k funkčnosti a kvalitě nanofluidů. Použití optimalizovaných ultrazvukových parametrů, jako je amplituda, tlak, teplota a energetický vstup (Ws / ml), je klíčem k vytvoření stabilní, rovnoměrné vysoce kvalitní nanofluidy. Ultrazvuku lze úspěšně aplikovat na deaglomeraci a rozptýlení částic do jednotlivých rozptýlených nanočástic. S menší velikostí částic se brownovský pohyb (browniánská rychlost) i interakce částic a částic zvyšují a vedou ke stabilnějším nanofluidům. Hielscher ultrasonicators umožňují přesnou kontrolu nad všemi důležitými parametry zpracování, mohou běžet nepřetržitě při vysokých amplitudách (24/7/365) a přicházejí s automatickým protokolováním dat pro snadné vyhodnocení všech zvukových běhů.

Ultrazvukem rozptýlený nano-velký oxid křemičitý

Použití ultrazvuku zlepšilo stabilitu nanofluidů

U nanofluidů má aglomerace nanočástic za následek nejen usazování a ucpávání mikrokanálů, ale také snížení tepelné vodivosti nanofluidů. Ultrazvuková deaglomerace a disperze jsou široce používány v materiálové vědě a průmyslu. Sonikace je osvědčená technika pro přípravu stabilních nano-disperzí s rovnoměrnou distribucí nanočástic a velkou stabilitou. Proto jsou hielscherské ultrazvukové dispergátory upřednostňovanou technologií, pokud jde o výrobu nanofluidů.

Ultrazvukem vyráběné nanofluidy ve výzkumu

Výzkum zkoumal účinky ultrazvuku a ultrazvukové parametry na vlastnosti nanofluidů. Přečtěte si více o vědeckých zjištěních o ultrazvukovém nanofluidní přípravě.

Ultrazvukové účinky na Al2O3 Nanofluid Příprava

Noroozi et al. (2014) zjistili, že při "vyšší koncentraci částic došlo k většímu zvýšení tepelné difúze nanofluidů vyplývajících ze sonikace. Kromě toho byla před měřením získána větší stabilita a zvýšení tepelné difúze sonikací nanofluidů pomocí sonikátoru s vyšším výkonem sondy." Zvýšení tepelné difúze bylo větší u menších NPs. Je to proto, že menší částice mají vyšší efektivní poměr plochy k objemu. Menší částice tak pomohly vytvořit stabilní nanofluid a sonikace ultrazvukovou sondou vedla k podstatnému vlivu na tepelnou difúzivitu. (Noroozi et al. 2014)

Krok za krokem instrukce pro ultrazvukovou výrobu nano tekutin Al2O3-water

Nejprve zvažte hmotnost nanočástic Al2O3 digitální elektronickou váhou. Poté postupně vložte nanočástice Al2O3 do vážené destilované vody a protřepejte směs Al2O3-voda. Směs průběžně sonikujte po dobu 1 hodiny ultrazvukovým zařízením typu sondy UP400S (400W, 24kHz, viz obr. vlevo) za vytvoření rovnoměrné disperze nanočástic v destilované vodě. Nanofluidy lze připravit v různých frakcích (0,1%, 0,5% a 1%). Není nutná žádná povrchově aktivní kapalina ani pH změny. (Isfahani et al., 2013)

Ultrazvukem vyladěné vodné ZnO Nanofluids

Elcioglu a kol. (2021) uvádějí ve své vědecké studii, že "Ultrazvuku je nezbytný proces pro správné rozptýlení nanočástic v základní tekutině a stabilitě, stejně jako pro optimální vlastnosti pro aplikace v reálném světě." Použili ultrasonicator UP200Ht k výrobě ZnO / vodních nanofluidů. Použití ultrazvuku mělo jasné účinky na povrchové napětí vodné nanofluidy ZnO. Vědci zjištění vedou k závěru, že povrchové napětí, tvorba nano-filmu a další související rysy jakékoli nanofluidy mohou být upraveny a vyladěny za správných ultrazvukových podmínek.

Ultrazvukové homogenizátory pro výrobu nanofluidů

Hielscher Ultrazvuk navrhuje, vyrábí a distribuuje vysoce výkonné ultrazvukové dispergátory pro všechny druhy homogenizačních a deaglomeračních aplikací. Pokud jde o výrobu nanofluidů, je rozhodující přesná kontrola ultrazvuku a spolehlivá ultrazvuková léčba suspenze nanočástic.
Procesory Hielscher Ultrasonics vám poskytují plnou kontrolu nad všemi důležitými parametry zpracování, jako je vstup energie, ultrazvuková intenzita, amplituda, tlak, teplota a retenční čas. Parametry tak můžete přizpůsobit optimalizovaným podmínkám, což následně vede k vysoce kvalitním nanofluidům.

• Pro jakýkoli objem / kapacitu: Hielscher nabízí ultrasonicators a široké portfolio příslušenství. To umožňuje konfiguraci ideálního ultrazvukového systému pro vaši aplikaci a výrobní kapacitu. Od malých lahviček s mililitry až po proudy s vysokým objemem tisíců galonů za hodinu, Hielscher nabízí vhodné ultrazvukové řešení pro váš proces.
• Robustnost: Naše ultrazvukové systémy jsou robustní a spolehlivé. Všechny Hielscher ultrasonicators jsou postaveny pro provoz 24/7/365 a vyžadují velmi malou údržbu.
• User-friendliness: Propracovaný software našich ultrazvukových zařízení umožňuje předvolení a uložení nastavení ultrazvuku pro jednoduché a spolehlivé použití ultrazvuku. Intuitivní menu je snadno dostupné prostřednictvím digitálního barevného dotykového displeje. Dálkové ovládání prohlížeče umožňuje ovládat a monitorovat prostřednictvím libovolného internetového prohlížeče. Automatické zaznamenávání dat uloží procesní parametry libovolného ultrazvukového spuštění na vestavěné SD kartě.

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