En nanofluid er en manipuleret væske, der består af en basisvæske, der indeholder nanopartikler. Til syntese af nanofluider kræves der en effektiv og pålidelig homogeniserings- og deagglomerationsteknik for at sikre en høj grad af ensartet spredning. Ultralyds dispersers er den overlegne teknologi til at producere nanofluider med fremragende egenskaber. Ultralydsspredning udmærker sig ved effektivitet, hastighed, enkelhed, pålidelighed og brugervenlighed.

Hvad er Nanofluids?

En nanofluid er en væske, der indeholder partikler i nanostørrelse (≺100nm), almindeligvis kaldet nanopartikler. Nanopartikler, der anvendes i nanofluider, er typisk lavet af metaller, oxider, karbider eller kulstofnanorør. Disse nanopartikler spredes i en basisvæske (f.eks. vandolie osv.) for at opnå en manipuleret kolloidaffjedring, dvs. nanofluiden. Nanofluider udviser forbedrede termo-fysiske egenskaber såsom termisk ledningsevne, termisk diffusitet, viskositet og konvektive varmeoverførselskoefficienter sammenlignet med grundvæskens 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.

• Køle-/varmeoverførselsvæsker
• Smøremidler
• Biomedicinsk anvendelse

Gør Nanofluids med en ultralyd homogenisator

Nanofluidernes mikrostruktur kan påvirkes og manipuleres ved anvendelse af den bedst egnede homogeniseringsteknologi og behandlingsparametre. Ultralydsspredning er blevet bevist som en yderst effektiv og pålidelig teknik til nanofluid forberedelse. Ultralyds dispersers bruges i forskning og industri til at syntetisere, mølle, sprede og homogenisere nanopartikler med høj ensartethed og en smal partikelstørrelsesfordeling. Procesparametre for syntese af nanofluider omfatter ultralydsenergiindgang, ultralyds amplitude, temperatur, tryk og surhedsgrad. Desuden er typerne og koncentrationerne af reaktanter og tilsætningsstoffer samt den rækkefølge, hvori tilsætningsstofferne tilsættes til opløsningen, vigtige faktorer.
Det er velkendt, at nanofluidernes egenskaber i høj grad afhænger af nanomaterialernes struktur og form. Derfor er opnåelse af kontrollerbare mikrostrukturer af nanofluiderne den vigtigste faktor, der bidrager til nanofluidernes funktionalitet og kvalitet. Brug af optimerede ultralydsparametre som amplitude, tryk, temperatur og energiinput (WS/mL) er nøglen til at producere et stabilt, ensartet nanofluid af høj kvalitet. Ultralydbehandling kan med succes anvendes til deagglomerat og sprede partikler i enkelt spredte nanopartikler. Med mindre partikelstørrelse øges Brownian-bevægelse (Brownian-hastighed) samt partikelpartikelinteraktioner og resulterer i mere stabile nanofluider. Hielscher ultralydsapparater giver den præcise kontrol over alle vigtige behandlingsparametre, kan køre kontinuerligt ved høje amplituder (24/7/365) og kommer med automatisk dataprotokollering for nem evaluering af alle sonikeringskørsler.

Ultralyd spredt nano-størrelse silica

Sonikering forbedret stabilitet af nanofluider

For nanofluider resulterer en agglomeration af nanopartikler ikke kun i afvikling og tilstopning af mikrokanaler, men også i faldende termisk ledningsevne af nanofluider. Ultralydsdeagglomeration og spredning anvendes i vid udstrækning inden for materialevidenskab og industri. Sonikering er en gennemprøvet teknik til at forberede stabile nano-dispersioner med en ensartet nanopartikelfordeling og stor stabilitet. Derfor er Hielscher ultralyds dispergeringsmidler den foretrukne teknologi, når det kommer til produktion af nanofluider.

Ultralydproducerede nanofluider i forskning

Forskning har undersøgt virkningerne af ultralyds- og ultralydsparametre på nanofluidernes egenskaber. Læs mere om videnskabelige resultater på ultralyd nanofluid forberedelse.

Ultralyd virkninger på Al2O3 Nanofluid Forberedelse

Noroozi et al. (2014) fandt, at der ved "højere partikelkoncentration var større forbedring af nanofluidernes termiske diffusitet som følge af sonikering. Desuden blev der opnået større stabilitet og forbedring af termisk diffusitet ved at sonikere nanofluiderne med den højere effektsondesonoator før måling." Termisk diffusitetsforbedring var større for de mindre NPs. 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 ultralydsonde resulterede i en betydelig effekt på den termiske diffusitet. (Noroozi et al. 2014)

Trinvis instruktion til ultralydsproduktion af Al2O3-vand nanovæsker

Først skal du veje massen af Al2O3 nanopartikler ved hjælp af en digital elektronisk balance. Derefter sættes Al2O3 nanopartikler gradvist i det vejede destillerede vand og omrører Al2O3-vandblandingen. Sonicate blandingen kontinuerligt for 1h med en ultralyd sonde-type enhed UP400S (400W, 24kHz, se pic. venstre) til at producere ensartet spredning af nanopartikler i destilleret vand. Nanofluiderne kan fremstilles på forskellige fraktioner (0,1%, 0,5% og 1%). Ingen overfladeaktive eller pH-ændringer er nødvendige. (Isfahani et al., 2013)

Ultralyd tunet vandig ZnO Nanofluids

Elcioglu et al. (2021) anfører i deres videnskabelige undersøgelse, at "Ultralydbehandling er en vigtig proces for korrekt spredning af nanopartikler i basisvæske og stabilitet samt for optimale egenskaber til applikationer i den virkelige verden." De brugte ultralydsoptageren 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, nano-film dannelse og andre relaterede træk ved enhver nanofluid kan justeres og tunet under ordentlig ultralydsdannelse betingelser.

Ultralyd homogenisatorer til Nanofluid Produktion

Hielscher Ultrasonics designer, producerer og distribuerer højtydende ultralyds dispersers til alle former for homogeniserings- og deagglomereringsapplikationer. Når det kommer til produktion af nanofluider, er præcis sonikeringskontrol og en pålidelig ultralydsbehandling af nanopartikelaffjedringen afgørende.
Hielscher Ultrasonics' processorer giver dig fuld kontrol over alle vigtige behandlingsparametre såsom energiinput, ultralydsintensitet, amplitude, tryk, temperatur og retentionstid. Derved kan du justere parametrene til optimerede forhold, hvilket efterfølgende fører til nanofluider af høj kvalitet.

• For enhver mængde / kapacitet: Hielscher tilbyder ultralydsapparater 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 gallons i timen tilbyder Hielscher den passende ultralydsløsning til din proces.
• Robusthed: Vores ultralydssystemer er robuste og pålidelige. Alle Hielscher ultralydsapparater er bygget til 24/7/365 drift og kræver meget lidt vedligeholdelse.
• Brugervenlighed: Udarbejdet software af vores ultralydsenheder gør det muligt at vælge og gemme sonikeringsindstillinger for en enkel og pålidelig sonikering. Den intuitive menu er let tilgængelig via en digital farvet touch-display. Fjernbetjeningen browserstyring giver dig mulighed for at betjene og overvåge via enhver internetbrowser. Automatisk dataregistrering gemmer procesparametrene for enhver sonikering, der køres på et indbygget SD-kort.

Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater: