Nanofluidi on suunniteltu neste, joka koostuu nanohiukkasia sisältävästä perusnesteestä. Nanofluidien synteesissä tarvitaan tehokasta ja luotettavaa homogenisointi- ja deagglomeraatiotekniikkaa, jotta varmistetaan korkea yhtenäinen dispersioaste. Ultraäänispergointikoneet ovat ylivoimainen tekniikka tuottaa nanofluideja, joilla on erinomaiset ominaisuudet. Ultraääni dispersio on erinomainen tehokkuuden, nopeuden, yksinkertaisuuden, luotettavuuden ja käyttäjäystävällisyyden ansiosta.

Mitä nanofluidit ovat?

Nanofluidi on nanokokoisia hiukkasia (≺ 100nm) sisältävä neste, jota kutsutaan yleisesti nanohiukkasiksi. Nanofluideissa käytettävät nanohiukkaset on tyypillisesti valmistettu metalleista, oksideista, karbideista tai hiilinanoputkista. Nämä nanohiukkaset hajotetaan perusnesteeseen (esim. vesiöljyyn jne.), jotta saadaan suunniteltu kolloidinen suspensio eli nanofluidi. Nanofluideilla on parannetut lämpöfyysiset ominaisuudet, kuten lämmönjohtavuus, terminen diffuusio, viskositeetti ja konvektiiviset lämmönsiirtokertoimet verrattuna perusnesteen materiaaliominaisuuksiin.
Nanofluidien yleinen käyttö on niiden käyttö jäähdytysnesteenä tai kylmäaineena. Kun nanohiukkasia lisätään perinteisiin jäähdytysaineihin (kuten veteen, öljyyn, eteeniglykoliin, polyalfaolefiiniin jne.), tavanomaisten jäähdytysaineiden lämpöominaisuuksia parannetaan.

Nanofluidien tekeminen ultraäänihomygenisaattorilla

Nanofluidien mikrorakenteeseen voidaan vaikuttaa ja sitä voidaan manipuloida sopivimman homogenointiteknologian ja prosessointiparametrien avulla. Ultraääni dispersio on osoittautunut erittäin tehokkaaksi ja luotettavaksi tekniikaksi nanofluidien valmistukseen. Ultraäänihävikin dispergointiaineita käytetään tutkimuksessa ja teollisuudessa nanohiukkasten syntetisoimiseen, jyrsimiseen, hajottamiseen ja homogenisoimiseen, joilla on korkea yhtenäisyys ja kapea hiukkaskokojakauma. Nanofluidien synteesin prosessiparametreja ovat ultraäänienergian syöttö, ultraääniammattudi, lämpötila, paine ja happamuus. Lisäksi reatistien 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 säätökelpoisten mikrorakenteiden hankkiminen on tärkein nanofluidien toimivuutta ja laatua edistävä tekijä. Optimoituja ultrasonication-parametreja, kuten amplitudia, painetta, lämpötilaa ja energiapanosta (Ws/ml), käytetään avain vakaan, tasaisen korkealaatuisen nanofluidin tuottamiseen. Ultrasonication voidaan onnistuneesti soveltaa deagglomeraatti ja hajottaa hiukkasia yksi dispergoitunut nanohiukkasia. Pienemmällä hiukkaskoolla brownialainen liike (brownialainen nopeus) sekä hiukkasten ja hiukkasten vuorovaikutukset lisääntyvät ja johtavat vakaampaan nanofluidiin. Hielscher-ultraääniastiat mahdollistavat kaikkien tärkeiden prosessointiparametrien tarkan hallinnan, voivat suorittaa jatkuvasti korkeilla amplitudilla (24/7/365) ja mukana tulee automaattinen dataprotokolla, joka helpottaa kaikkien sonikaatioajojen arviointia.

Ultraäänellä hajonnut nanokokoinen piidioksidi

Sonikaatio Nanofluidien parempi stabiilisuus

Nanofluidien nanohiukkasten taajama johtaa mikrokanavien asutuksen ja tukkeutumiseen sekä nanofluidien lämmönjohtavuuden vähenemiseen. Ultraääni deagglomeraatio ja dispersio ovat laajalti käytössä materiaalitieteessä ja teollisuudessa. Sonikaatio on todistettu tekniikka, jolla valmistetaan stabiilit nano-dispersiot, joilla on yhtenäinen nanohiukkasjakauma ja suuri stabiilius. Siksi Hielscher-ultraääni-dispergointikoneet ovat ensisijainen tekniikka nanofluidien tuotannossa.

Ultraäänellä tuotetut nanofluidit tutkimuksessa

Tutkimuksessa on selvitetty ultraäänen ja ultraääniparametrien vaikutuksia nanofluidien ominaisuuksiin. Lue lisää ultraääninanofluidivalmisteen tieteellisistä löydöksistä.

Ultraäänivaikutukset Al2O3 Nanofluid -valmisteen

Noroozi et al. (2014) havaitsi, että "suuremmalla hiukkaspitoisuudella sonikaatiosta johtuva nanofluidien lämpödiheksyys tehostui. Lisäksi saavutetaan parempi stabiilisuus ja lämpödifusiivisuuden tehostaminen äänittämällä nanofluidit korkeamman tehon anturin sonicatorilla ennen mittausta." Termisen difusivisuuden tehostaminen oli suurempaa pienikokoisilla NAP:illa. Tämä johtuu siitä, että pienemmillä hiukkasilla on suurempi tehokas pinta-ala ja tilavuussuhde. Niinpä pienemmät hiukkaset auttoivat muodostamaan stabiilin nanofluidin ja sonikaatio ultraääniluotaimella, mikä aiheutti merkittävän vaikutuksen lämpödiheysvoimaan. (Noroozi ym. 2014)

Vaiheittainen ohje Al2O3-veden nanonesteiden ultraäänituotannolle

Punnitse ensin Al2O3-nanohiukkasten massa digitaalisella elektronisella tasapainolla. Laita sitten Al2O3-nanohiukkaset punnittuun tislattuun veteen vähitellen ja sekoita Al2O3-vesiseos. Sonicate seos jatkuvasti 1h ultraääni anturityyppinen laite UP400S (400W, 24kHz, katso kuva vasemmalla) tuottaa tasainen dispersio nanohiukkasia tislattu vesi. Nanofluidit voidaan valmistaa eri jakeilla (0,1%, 0,5% ja 1%). Pinta-aktiivisen tai pH:n muutoksia ei tarvita. (Isfahani ym., 2013)

Ultraäänellä viritetyt vesimäiset ZnO Nanofluidit

Elcioglu et al. (2021) todetaan tieteellisessä tutkimuksessaan, että "Ultrasonication on olennainen prosessi nanohiukkasten asianmukaiselle leviämiseen perusnesteessä ja stabiilisyyteen sekä optimaalisiin ominaisuuksiin tosielämän sovelluksissa." He käyttivät ultraäänilaitetta UP200Ht ZnO / vesinanofluidien tuottamiseen. Sonikaatiolla oli selviä vaikutuksia vesi-ZnO-nanofluidin pintajännitteitä. Tutkijoiden havaintojen perusteella voidaan päätellä, että nanofluidin pintajännitystä, nanokalvon muodostumista ja muita siihen liittyviä ominaisuuksia voidaan säätää ja virittää asianmukaisissa ultraääniolosuhteissa.

Ultraääni homogenisaattorit Nanofluidin tuotantoon

Hielscher Ultrasonics suunnittelee, valmistaa ja jakelee korkealaatuisia ultraäänispersiojia kaikenlaisiin homogenointi- ja deagglomeraatiosovelluksiin. Nanofluidien tuotannossa nanohiukkassuspension tarkka sonikaatiokontraatio ja luotettava ultraäänikäsittely ovat ratkaisevan tärkeitä.
Hielscher Ultrasonicsin prosessorit antavat sinulle täyden hallinnan kaikista tärkeistä prosessointiparametreista, kuten energiansyötöstä, ultraäänivoimasta, amplitudista, paineesta, lämpötilasta ja retentioajasta. Näin voit säätää parametrit optimoituihin olosuhteisiin, mikä johtaa myöhemmin korkealaatuisiin nanofluideihin.

• Mikä tahansa tilavuus / kapasiteetti: Hielscher tarjoaa ultraäänilaitteita ja laajan valikoiman lisävarusteita. Tämä mahdollistaa ihanteellisen ultraäänijärjestelmän konfiguraation sovelluksellesi ja tuotantokapasiteetillesi. Hielscher tarjoaa prosessillesi sopivan ultraääniratkaisun pienistä millilitroilla olevista injektiopulloista tuhansien gallonojen suuriin virroihin tunnissa.
• Kestävyys: Ultraäänijärjestelmämme ovat kestäviä ja luotettavia. Kaikki Hielscher ultrasonicators on rakennettu 24/7/365 käyttöä varten ja vaativat hyvin vähän huoltoa.
• Käyttäjäystävällisyys: Ultraäänilaitteidemme hienostunut ohjelmisto mahdollistaa sonikaatioasetusten esivalinnan ja tallentamisen yksinkertaiseen ja luotettavaan sonikaatioon. Intuitiivinen valikko on helposti saatavilla digitaalisen värillisen kosketusnäytön kautta. Etäselaimen säätimen avulla voit käyttää ja valvoa minkä tahansa internetselaimen kautta. Automaattinen tietojen tallennus tallentaa sisäänrakennetun SD-kortin minkä tahansa sonikaatioajon prosessiparametrit.

Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista: