Sådan laver du nanofluider
En nanofluid er en konstrueret væske, der består af en basevæske indeholdende nanopartikler. Til syntese af nanofluider kræves en effektiv og pålidelig homogeniserings- og deagglomereringsteknik for at sikre en høj grad af ensartet dispersion. Ultralydsdispergeringsmidler er den overlegne teknologi til fremstilling af nanovæsker med fremragende egenskaber. Ultralydsdispersion udmærker sig ved effektivitet, hastighed, enkelhed, pålidelighed og brugervenlighed.
Hvad er nanofluider?
En nanofluid er en væske, der indeholder partikler i nanostørrelse (≺100 nm), almindeligvis kaldet nanopartikler. Nanopartikler, der anvendes i nanofluider, er typisk lavet af metaller, oxider, karbider eller kulstofnanorør. Disse nanopartikler dispergeres i en basisvæske (f.eks. vandolie osv.) for at opnå en konstrueret kolloid suspension, dvs. nanofluiden. Nanofluider udviser forbedrede termofysiske egenskaber såsom varmeledningsevne, termisk diffusivitet, viskositet og konvektive varmeoverførselskoefficienter sammenlignet med basisvæskens materialeegenskaber.
En almindelig anvendelse af nanofluider er deres anvendelse som kølemiddel eller kølemiddel. Ved tilsætning af nanopartikler til konventionelle kølemidler (såsom vand, olie, ethylenglycol, polyalphaolefin osv.) forbedres de konventionelle kølemidlers termiske egenskaber.

Ultralyd homogenisator UP400St til fremstilling af nanofluider
- Køling / varmeoverførselsvæsker
- Smøremidler
- Biomedicinsk anvendelse
Fremstilling af nanofluider med en ultralydshomogenisator
Mikrostrukturen af nanofluider kan påvirkes og manipuleres ved anvendelse af den bedst egnede homogeniseringsteknologi og behandlingsparametre. Ultralydsdispersion er blevet bevist som en yderst effektiv og pålidelig teknik til fremstilling af nanovæske. Ultralydsdispergeringsmidler bruges i forskning og industri til at syntetisere, fræse, sprede og homogenisere nanopartikler med høj ensartethed og en smal partikelstørrelsesfordeling. Procesparametre til syntese af nanofluider inkluderer ultralydsenergiinput, ultralydsamplitude, temperatur, tryk og surhedsgrad. Desuden er typerne og koncentrationerne af reaktanter og additiver samt rækkefølgen, hvori tilsætningsstofferne tilsættes til opløsningen, vigtige faktorer.
Det er velkendt, at nanofluiders egenskaber i høj grad afhænger af nanomaterialers struktur og form. Derfor er opnåelse af kontrollerbare mikrostrukturer af nanofluiderne den vigtigste faktor, der bidrager til funktionaliteten og kvaliteten af nanofluider. Brug af optimerede ultralydsparametre såsom amplitude, tryk, temperatur og energiinput (Ws / ml) er nøglen til at producere en stabil, ensartet nanovæske af høj kvalitet. Ultralydbehandling kan med succes anvendes til at deagglomerere og sprede partikler i enkelte dispergerede nanopartikler. Med mindre partikelstørrelse øges Brownsk bevægelse (Brownsk hastighed) samt partikel-partikel-interaktioner og resulterer i mere stabile nanofluider. Hielscher ultralydapparater tillader præcis kontrol over alle vigtige behandlingsparametre, kan køre kontinuerligt ved høje amplituder (24/7/365) og leveres med automatisk dataprotokol for nem evaluering af alle sonikeringskørsler.
Sonikering forbedret stabilitet af nanofluider
For nanofluider resulterer en agglomerering af nanopartikler ikke kun i sætning og tilstopning af mikrokanaler, men også fald i nanofluiders varmeledningsevne. Ultralydsdeagglomerering og dispersion anvendes i vid udstrækning inden for materialevidenskab og industri. Sonikering er en gennemprøvet teknik til fremstilling af stabile nanodispersioner med en ensartet nanopartikelfordeling og stor stabilitet. Derfor er Hielscher ultralydsdispergeringsmidler den foretrukne teknologi, når det kommer til produktion af nanofluider.
Ultralydsproducerede nanofluider i forskning
Forskning har undersøgt virkningerne af ultralydbehandling og ultralydsparametre på egenskaberne ved nanofluider. Læs mere om videnskabelige resultater om ultralydsfremstilling af nanofluid.
Ultralydseffekter på Al2O3 Nanofluid Preparation
Noroozi et al. (2014) fandt, at ved "højere partikelkoncentration var der større forbedring af den termiske diffusivitet af nanofluiderne som følge af sonikering. Desuden blev der opnået større stabilitet og forbedring af termisk diffusivitet ved at sonikere nanofluiderne med sonden med højere effekt sonde før måling." Termisk diffusivitetsforbedring var større for de mindre NP'er. Dette skyldes, at mindre partikler har højere effektive overfladeareal til volumenforhold. Således hjalp mindre partikler med at danne en stabil nanofluid, og sonikering med en ultralydssonde resulterede i en betydelig effekt på den termiske diffusivitet. (Noroozi et al. 2014)
Trin-for-trin instruktion til ultralydsproduktion af Al2O3-vand nanovæsker
Vej først massen af Al2O3 nanopartikler med en digital elektronisk vægt. Sæt derefter Al2O3 nanopartikler i det vejede destillerede vand gradvist og omrør Al2O3-vandblandingen. Soniker blandingen kontinuerligt i 1 time med en ultralydssonde-type enhed UP400S (400W, 24kHz, se billede til venstre) for at producere ensartet spredning af nanopartikler i destilleret vand. Nanofluiderne kan fremstilles ved forskellige fraktioner (0,1%, 0,5% og 1%). Der er ikke behov for ændringer i overfladeaktivt stof eller pH. (Isfahani et al., 2013)
Ultralydsindstillede vandige ZnO-nanovæsker
Elcioglu et al. (2021) siger i deres videnskabelige undersøgelse, at "Ultralydbehandling er en væsentlig proces for korrekt spredning af nanopartikler i basevæske og stabilitet samt for optimale egenskaber til applikationer i den virkelige verden." De brugte ultralydsapparatet UP200Ht til at producere ZnO / vand nanofluider. Sonikering havde klare virkninger på overfladespændingen af den vandige ZnO nanofluid. Forskernes resultater resulterer i den konklusion, at overfladespænding, nanofilmdannelse og andre relaterede træk ved enhver nanofluid kan justeres og indstilles under korrekte ultralydbehandlingsforhold.
- Højeffektive
- Pålidelig spredning af nanopartikler
- Avanceret teknologi
- Kan tilpasses din applikation
- 100 % lineær skalerbar til enhver kapacitet
- Let tilgængelig
- Omkostningseffektiv
- Sikker og brugervenlig
Ultralydshomogenisatorer til nanofluidproduktion
Hielscher Ultrasonics designer, fremstiller og distribuerer højtydende ultralydsdispergeringsmidler til alle former for homogeniserings- og deagglomereringsapplikationer. Når det kommer til produktion af nanofluider, er præcis sonikeringskontrol og en pålidelig ultralydsbehandling af nanopartikelsuspensionen afgørende.
Hielscher Ultrasonics' processorer giver dig fuld kontrol over alle vigtige behandlingsparametre såsom energitilførsel, ultralydsintensitet, amplitude, tryk, temperatur og retentionstid. Derved kan du justere parametrene til optimerede forhold, hvilket efterfølgende fører til nanofluider af høj kvalitet.
- For enhver volumen/kapacitet: Hielscher tilbyder ultralydapparater og en bred portefølje af tilbehør. Dette giver mulighed for konfiguration af det ideelle ultralydssystem til din applikation og produktionskapacitet. Fra små hætteglas med milliliter til store volumenstrømme på tusindvis af liter i timen tilbyder Hielscher den passende ultralydsløsning til din proces.
- Robusthed: Vores ultralydssystemer er robuste og pålidelige. Alle Hielscher ultralydapparater er bygget til 24/7/365 drift og kræver meget lidt vedligeholdelse.
- Brugervenlighed: Uddybet software til vores ultralydsenheder tillader forvalg og lagring af sonikeringsindstillinger for en enkel og pålidelig sonikering. Den intuitive menu er let tilgængelig via et digitalt farvet touch-display. Den eksterne browserkontrol giver dig mulighed for at betjene og overvåge via enhver internetbrowser. Automatisk dataoptagelse gemmer procesparametrene for enhver sonikering, der køres på et indbygget SD-kort.
Nedenstående tabel giver dig en indikation af den omtrentlige behandlingskapacitet for vores ultralydapparater:
Batch volumen | Flowhastighed | Anbefalede enheder |
---|---|---|
1 til 500 ml | 10 til 200 ml/min | UP100H |
10 til 2000 ml | 20 til 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
0.1 til 20L | 0.2 til 4 l/min | UIP2000hdT |
10 til 100L | 2 til 10 l/min | UIP4000hdT |
n.a. | 10 til 100 l/min | UIP16000 |
n.a. | Større | klynge af UIP16000 |
Kontakt os! / Spørg os!
Litteratur / Referencer
- Noroozi, Monir; Radiman, Shahidan; Zakaria Azmi (2014): Influence of Sonication on the Stability and Thermal Properties of Al2O3 Nanofluids. Journal of Nanomaterials 2014.
- Isfahani, A. H. M.; Heyhat, M. M. (2013): Experimental Study of Nanofluids Flow in a Micromodel as Porous Medium. International Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9/2, 2013. 77-84.
- Asadi, Amin; Ibrahim M. Alarifi (2020): Effects of ultrasonication time on stability, dynamic viscosity, and pumping power management of MWCNT-water nanofluid: an experimental study. Scientific Reports 2020.
- Adio, Saheed A.; Sharifpur, Mohsen; Meyer, Josua P. (2016): Influence of ultrasonication energy on the dispersion consistency of Al2O3–glycerol nanofluid based on viscosity data, and model development for the required ultrasonication energy density. Journal of Experimental Nanoscience Vol. 11, No. 8; 2016. 630-649.
- Jan, Ansab; Mir, Burhan; Mir, Ahmad A. (2019): Hybrid Nanofluids: An Overview of their Synthesis and Thermophysical properties. Applied Physics 2019.
- Elcioglu, Elif Begum; Murshed, S.M. Sohel (2021): Ultrasonically tuned surface tension and nano-film formation of aqueous ZnO nanofluids. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 72, April 2021.
- Mondragón Cazorla, Rosa; Juliá Bolívar, José Enrique; Barba Juan, Antonio; Jarque Fonfría, Juan Carlos (2012): Characterization of silica-water nanofluids dispersed with an ultrasound probe: a study of their physical properties and stability. Powder Technology Vol. 224, July 2012.