Termojuhtivatel nanovedelikel põhinevad jahutusvedelikud

Ultraheli abil sünteesitud nanovedelikud on tõhusad jahutusvedelikud ja soojusvaheti vedelikud. Termojuhtivad nanomaterjalid suurendavad oluliselt soojusülekannet ja soojuse hajutamise võimet. Ultraheli töötlus (sonikeerimine) on hästi väljakujunenud termojuhtivate nanoosakeste sünteesis ja funktsionaliseerimises ning samuti stabiilsete, suure jõudlusega nanovedelike tootmisel jahutusrakenduste jaoks.

Nanovedelike mõju termohüdraulilisele jõudlusele

Materjali soojusjuhtivus on mõõt selle võimele soojust juhtida. Jahutusvedelike ja soojuskandjate (nimetatakse ka soojusvedelikuks või soojusõliks) puhul on soovitav kõrge soojusjuhtivus. Paljudel nanomaterjalidel on suurepärased termojuhtivad omadused. Nanomaterjalide ülimat soojusjuhtivust ära kasutades kasutatakse jahutusvedelikena nn nanovedelikke. Nanovedelik on vedelik, milles nanomeetrise suurusega osakesed on suspendeeritud baasvedelikus, näiteks vees, glükoolis või õlis, kus nad moodustavad kolloidse lahuse. Nanovedelike soojusjuhtivus võib oluliselt suureneda võrreldes vedelikega, milles puuduvad nanoosakesed või suuremad osakesed. Dispergeeritud nanoosakeste materjal, suurus, viskoossus, pinnalaeng ja vedeliku stabiilsus mõjutavad nanovedelike termilist jõudlust oluliselt. Nanovedelike tähtsus soojusülekande rakendustes kasvab kiiresti, kuna nende soojusülekande jõudlus on parem kui tavapärastel baasvedelikel.
Ultraheli dispergeerimine on väga tõhus, usaldusväärne ja tööstuslikult väljakujunenud tehnika nanovedelike tootmiseks, millel on suure jõudlusega soojusülekande võime.

Ultraheliga sünteesitud nanovedelikud on tõhusad jahutus- ja soojusvahetusvedelikud. Soojust juhtivad nanomaterjalid suurendavad märkimisväärselt soojusülekande- ja soojuse hajutamise võimet. Ultrahelitöötlus on laialdaselt kasutusel nii soojust juhtivate nanoosakeste sünteesimisel ja funktsionaliseerimisel kui ka stabiilsete ja suure jõudlusega nanovedelike tootmisel jahutusrakendusteks.

Ultraheli töötlus võimaldab kasutada nanosuuruses osakeste eeliseid, näiteks:

• suur pindala ja ruumala suhe oluliselt suuremate energia- ja massiülekandekiiruste jaoks
• väike mass väga hea kolloidse stabiilsuse jaoks
• väike inerts, mis minimeerib erosiooni

Need nanosuurusega seotud omadused annavad nanovedelikele erakordse soojusjuhtivuse. Ultraheli dispergeerimine on kõige tõhusam tehnika funktsionaliseeritud nanoosakeste ja nanovedelike tootmiseks.

Ultraheli abil toodetud nanovedelikud ülima soojusjuhtivusega

Arvukate nanomaterjalide – nagu CNT-d, ränidioksiid, grafeen, alumiinium, hõbe, boornitriid ja paljud teised – kohta on juba tõestatud, et need suurendavad soojuskandjate soojusjuhtivust. Allpool leiate näidisuuringute tulemusi ultraheli töötluse abil valmistatud termojuhtivate nanovedelike kohta.

Alumiiniumipõhiste nanovedelike tootmine ultraheliga

Buonomo et al. (2015) näitasid ultraheli töötluse abil valmistatud Al2O3 nanovedelike paranenud soojusjuhtivust.
Al2O3 nanoosakeste ühtlaseks dispergeerimiseks vette kasutasid teadlased Hielscheri sondtüüpi ultraheli seadet UP400S. Ultraheli abil deaglomeratsioonile allutatud ja dispergeeritud alumiiniumiosakeste suuruseks saadi kõigi nanovedelike puhul ligikaudu 120 nm – sõltumata osakeste kontsentratsioonist. Nanovedelike soojusjuhtivus suurenes kõrgematel temperatuuridel võrreldes puhta veega. Al2O3 osakeste kontsentratsiooni 0,5% korral toatemperatuuril 25°C on soojusjuhtivuse kasv vaid umbes 0,57%, kuid 65°C juures suureneb see väärtus umbes 8%-ni. Ruumalakontsentratsiooni 4% korral kasvab paranemine 7,6%-lt 14,4%-ni, kui temperatuur tõuseb 25°C-lt 65°C-ni.
[cf. Buonomo et al., 2015]

Boornitriidipõhiste nanovedelike tootmine sonikeerimise abil

Ilhan jt (2016) uurisid heksagonaalsel booriniitriidil (hBN) põhinevate nanovedelike soojusjuhtivust. Selleks valmistati hästi dispergeeritud stabiilsete nanovedelike seeria, mis sisaldavad hBN-nanoosakesi keskmise läbimõõduga 70 nm, kasutades kaheetapilist meetodit, mis hõlmab ultraheli töötlust ja pindaktiivseid aineid, näiteks naatriumdodetsüülsulfaati (SDS) ja polüvinüülpürrolidooni (PVP). Ultrahelis dispergeeritud hBN–vee nanovedelik näitab soojusjuhtivuse märkimisväärset kasvu isegi väga lahjade osakeste kontsentratsioonide korral. Sondtüüpi ultraheli homogenisaatoriga UP400S sonikeerimine vähendas agregaatide keskmist osakeste suurust vahemikuni 40–60 nm. Teadlased järeldavad, et suured ja tihedad booriniitriidi agregaadid, mida täheldati töötlemata kuivas olekus, lõhutakse ultraheli töötluse ja pindaktiivse aine lisamise abil. See muudab ultraheli dispergeerimise tõhusaks meetodiks vesipõhiste nanovedelike valmistamisel erinevate osakeste kontsentratsioonidega.
[cf. Ilhan et al., 2016]

“Ultraheli töötlus on kirjanduses kõige laiemalt kasutatav protsess nanovedelike stabiilsuse suurendamiseks.” [Ilhan et al., 2016] Ka tööstuslikus tootmises on sonikeerimine tänapäeval kõige tõhusam, töökindlam ja ökonoomsem meetod, et saada pikaajaliselt stabiilseid nanovedelikke, millel on silmapaistev jõudlus.

Tööstuslikud sonikaatorid jahutusvedelike tootmiseks

Teaduslikult tõestatud, tööstuslikult väljakujunenud – Hielscheri sonikaatorid nanovedelike tootmiseks
Ultraheli kõrgnihkega dispergeerijad on töökindlad masinad suure jõudlusega jahutusvedelike ja soojusülekandevedelike pidevaks tootmiseks. Ultrahelil põhinev segamine on tuntud oma tõhususe ja töökindluse poolest – isegi nõudlike segamistingimuste korral.
Hielscher Ultrasonics’i seadmed võimaldavad valmistada mittetoksilisi, ohtlikke aineid mittesisaldavaid, mõned isegi toidukvaliteediga nanovedelikke. Samal ajal on kõik meie sonikaatorid väga tõhusad, töökindlad, ohutud kasutada ja väga vastupidavad. Need on ehitatud 24/7 töörežiimiks ning isegi meie laua- ja keskmise suurusega sonikaatorid suudavad toota märkimisväärseid koguseid.
Lugege lähemalt nanovedelike ultraheli abil tootmise kohta või võtke meiega kohe ühendust, et saada põhjalik konsultatsioon ja tasuta pakkumine ultraheli dispergeerija kohta!

Alloleval tabelil on näidatud meie sonikaatorite ligikaudne töötlemisvõimsus:

Selles videos näitame 2 kilovati võimsusega ultrahelisüsteemi pidevtöötluseks läbipuhutavas kapis. Hielscher tarnib ultraheliseadmeid peaaegu kõigile tööstusharudele, sealhulgas keemia-, farmaatsia- ja kosmeetikatööstusele, naftakeemilisteks protsessideks ning lahustipõhiseks ekstraheerimiseks. See läbipuhutav roostevabast terasest kapp on ette nähtud kasutamiseks plahvatusohtlikes piirkondades. Selleks saab klient puhuda suletud kapist läbi lämmastikku või värsket õhku, et vältida tuleohtlike gaaside või aurude sisenemist kappi.