Kuinka tehdä nanofluideja

Nanofluidi on valmistettu neste, joka koostuu nanohiukkasia sisältävästä perusnesteestä. Nanofluidien synteesiä varten tarvitaan tehokas ja luotettava homogenointi- ja deagglomerointitekniikka korkean tasaisen dispersion varmistamiseksi. Ultraäänidispergointilaitteet ovat ylivoimainen tekniikka nanofluidien tuottamiseksi, joilla on erinomaiset ominaisuudet. Ultraäänidispersio on erinomainen tehokkuudella, nopeudella, yksinkertaisuudella, luotettavuudella ja käyttäjäystävällisyydellä.

Mitä nanofluidit ovat?

Nanofluidi on neste, joka sisältää nanokokoisia hiukkasia (≺100 nm), joita kutsutaan yleisesti nanohiukkasiksi. Nanofluideissa käytetyt nanohiukkaset valmistetaan tyypillisesti metalleista, oksideista, karbideista tai hiilinanoputkista. Nämä nanohiukkaset dispergoidaan perusnesteeseen (esim. vesiöljyyn jne.), jotta saadaan muokattu kolloidinen suspensio eli nanofluidi. Nanofluideilla on parannetut termofysikaaliset ominaisuudet, kuten lämmönjohtavuus, terminen diffuusio, viskositeetti ja konvektiiviset lämmönsiirtokertoimet verrattuna perusnesteen materiaaliominaisuuksiin.
Nanofluidien yleinen käyttö on niiden käyttö jäähdytysnesteenä tai kylmäaineena. Lisäämällä nanohiukkasia tavanomaisiin jäähdytysnesteisiin (kuten veteen, öljyyn, etyleeniglykoliin, polyalfaolefiiniin jne.) tavanomaisten jäähdytysnesteiden lämpöominaisuudet paranevat.

• jäähdytys- / lämmönsiirtonesteet
• Voiteluaineet
• Biolääketieteellinen sovellus

Nanofluidien valmistus ultraäänihomogenisaattorilla

Nanofluidien mikrorakenteeseen voidaan vaikuttaa ja sitä voidaan manipuloida soveltamalla sopivinta homogenointitekniikkaa ja prosessointiparametreja. Ultraäänidispersio on osoittautunut erittäin tehokkaaksi ja luotettavaksi tekniikaksi nanofluidien valmistukseen. Ultraäänidispergointiaineita käytetään tutkimuksessa ja teollisuudessa syntetisoimaan, jauhamaan, hajottamaan ja homogenoimaan nanohiukkasia, joilla on suuri yhtenäisyys ja kapea hiukkaskokojakauma. Nanofluidien synteesin prosessiparametreja ovat ultraäänienergian syöttö, ultraääniamplitudi, lämpötila, paine ja happamuus. Lisäksi reagenssien ja lisäaineiden tyypit ja pitoisuudet sekä järjestys, jossa lisäaineet lisätään liuokseen, ovat tärkeitä tekijöitä.
On tunnettua, että nanofluidien ominaisuudet riippuvat voimakkaasti nanomateriaalien rakenteesta ja muodosta. Siksi nanofluidien hallittavien mikrorakenteiden saaminen on tärkein tekijä, joka edistää nanofluidien toimivuutta ja laatua. Optimoitujen ultraääniparametrien, kuten amplitudin, paineen, lämpötilan ja energian syötön (Ws / ml), käyttö on avain vakaan, yhtenäisen korkealaatuisen nanofluidin tuottamiseen. Ultrasonicationia voidaan menestyksekkäästi soveltaa deagglomeraattiin ja hajottaa hiukkaset yksittäisiksi dispergoituneiksi nanohiukkasiksi. Pienemmällä hiukkaskoolla Brownin liike (Brownin nopeus) sekä hiukkasten ja hiukkasten vuorovaikutukset lisääntyvät ja johtavat vakaampiin nanofluideihin. Hielscher-ultraääniastiat mahdollistavat kaikkien tärkeiden käsittelyparametrien tarkan hallinnan, voivat toimia jatkuvasti suurilla amplitudilla (24/7/365) ja niissä on automaattinen dataprotokolla, joka helpottaa kaikkien sonikaatioajojen arviointia.

Ultraäänellä dispergoitu nanokokoinen piidioksidi

Sonikaatio paransi nanofluidien vakautta

Nanofluidien osalta nanohiukkasten kasautuminen johtaa paitsi mikrokanavien laskeutumiseen ja tukkeutumiseen myös nanofluidien lämmönjohtavuuden vähenemiseen. Ultraäänideagglomeraatiota ja dispersiota käytetään laajalti materiaalitieteessä ja teollisuudessa. Sonikaatio on todistettu tekniikka stabiilien nanodispersioiden valmistamiseksi tasaisella nanohiukkasjakaumalla ja suurella vakaudella. Siksi Hielscherin ultraäänidispergointilaitteet ovat edullinen tekniikka nanofluidien tuotannossa.

Ultraäänellä tuotetut nanofluidit tutkimuksessa

Tutkimuksessa on tutkittu ultrasonication- ja ultraääniparametrien vaikutuksia nanofluidien ominaisuuksiin. Lue lisää ultraääninanofluidivalmisteen tieteellisistä havainnoista.

Ultraäänivaikutukset Al2O3-nanofluidivalmistukseen

Noroozi et al. (2014) havaitsivat, että klo “Suuremmilla hiukkaspitoisuuksilla nanonesteiden lämpödiffuusiokyky parani enemmän sonikaation seurauksena. Lisäksi nanonesteiden stabiilisuus ja lämpödiffuusiokyky paranivat, kun nanonesteet sonikoitiin suuremman tehon koettimen sonikaattorilla ennen mittausta.” Lämpödiffuusiokyvyn paraneminen oli suurempaa pienempikokoisilla NP:illä. Tämä johtuu siitä, että pienemmillä hiukkasilla on suurempi tehollinen pinta-alan ja tilavuuden suhde. Näin ollen pienemmät hiukkaset auttoivat muodostamaan stabiilin nanonesteen, ja ultraäänisondilla tapahtuva sonikointi vaikutti merkittävästi lämpödiffuusiokykyyn. (Noroozi et al. 2014)

Vaiheittainen ohje Al2O3-vesi-nanofluidien ultraäänituotantoon

Punnitse ensin Al2O3-nanohiukkasten massa digitaalisella elektronisella vaa'alla. Laita sitten Al2O3-nanohiukkaset punnittuun tislattuun veteen vähitellen ja sekoita Al2O3-vesiseosta. Sonikoidaan seosta jatkuvasti 1 tunnin ajan ultraäänianturityyppisellä laitteella UP400S (400W, 24kHz, katso kuva vasemmalla) nanohiukkasten tasaisen dispersion tuottamiseksi tislattuun veteen. Nanofluidit voidaan valmistaa eri fraktioissa (0,1%, 0,5% ja 1%). Pinta-aktiivisen aineen tai pH:n muutoksia ei tarvita. (Isfahani et ai., 2013)

Ultraäänellä viritetyt ZnO-nanofluidit

Elcioglu et al. (2021) toteavat tieteellisessä tutkimuksessaan, että “Ultraäänihoito on olennainen prosessi, jolla varmistetaan nanohiukkasten asianmukainen dispergoituminen perusnesteeseen ja vakaus sekä optimaaliset ominaisuudet reaalimaailman sovelluksia varten.” He käyttivät ultraäänilaitetta UP200Ht ZnO/vesi-nanonesteiden tuottamiseen. Sonikaatiolla oli selviä vaikutuksia vesipitoisen ZnO-nanofluidin pintajännitykseen. Tutkijoiden havainnot johtavat johtopäätökseen, että pintajännitystä, nanokalvojen muodostumista ja muita siihen liittyviä nanonesteen ominaisuuksia voidaan säätää ja virittää asianmukaisissa ultraäänitehostusolosuhteissa.

Ultraäänihomogenisaattorit nanofluidien tuotantoon

Hielscher Ultrasonics suunnittelee, valmistaa ja jakelee korkean suorituskyvyn ultraäänidispergointilaitteita kaikenlaisiin homogenisointi- ja deagglomeraatiosovelluksiin. Nanofluidien tuotannossa nanohiukkassuspension tarkka sonikaatiovalvonta ja luotettava ultraäänikäsittely ovat ratkaisevan tärkeitä.
Hielscher Ultrasonics’ prosessorit antavat sinulle täyden hallinnan kaikkiin tärkeisiin käsittelyparametreihin, kuten energian syöttöön, ultraäänen voimakkuuteen, amplitudiin, paineeseen, lämpötilaan ja viipymäaikaan. Näin voit säätää parametrit optimaalisiin olosuhteisiin, mikä johtaa myöhemmin korkealaatuisiin nanonesteisiin.

• Minkä tahansa tilavuuden? kapasiteetin osalta: Hielscher tarjoaa ultraäänilaitteita ja laajan valikoiman lisävarusteita. Tämä mahdollistaa ihanteellisen ultraäänijärjestelmän konfiguroinnin sovelluksellesi ja tuotantokapasiteetillesi. Pienistä millilitraa sisältävistä injektiopulloista suuriin tilavuuksiin, jotka ovat tuhansia gallonaa tunnissa, Hielscher tarjoaa sopivan ultraääniratkaisun prosessillesi.
• Rotevuus: Ultraäänijärjestelmämme ovat vankkoja ja luotettavia. Kaikki Hielscher-ultraäänilaitteet on rakennettu 24/7/365 käyttöön ja vaativat hyvin vähän huoltoa.
• Käyttäjäystävällisyys: Ultraäänilaitteidemme kehitetty ohjelmisto mahdollistaa sonikaatioasetusten esivalinnan ja tallentamisen yksinkertaiseen ja luotettavaan sonikaatioon. Intuitiivinen valikko on helposti käytettävissä digitaalisen värillisen kosketusnäytön kautta. Selaimen etäohjauksen avulla voit käyttää ja valvoa minkä tahansa Internet-selaimen kautta. Automaattinen tietojen tallennus tallentaa minkä tahansa sonikoinnin prosessiparametrit sisäänrakennetulle SD-kortille.

Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista: