כיצד ליצור ננו-נוזלים

ננו-נוזל הוא נוזל מהונדס המורכב מנוזל בסיס המכיל ננו-חלקיקים. לסינתזה של ננו-נוזלים, נדרשת טכניקת הומוגניזציה ופירוק יעילה ואמינה כדי להבטיח רמה גבוהה של פיזור אחיד. מפיצים קוליים הם הטכנולוגיה הטובה ביותר לייצר nanofluids עם מאפיינים מצוינים. פיזור קולי מצטיין ביעילות, מהירות, פשטות, אמינות וידידותיות למשתמש.

מהם ננו-נוזלים?

ננו-נוזל הוא נוזל המכיל חלקיקים ננומטריים (≺100nm), הנקראים בדרך כלל ננו-חלקיקים. ננו-חלקיקים המשמשים בננו-נוזלים עשויים בדרך כלל ממתכות, תחמוצות, קרבידים או ננו-צינוריות פחמן. ננו-חלקיקים אלה מתפזרים לנוזל בסיס (למשל, שמן מים וכו') על מנת לקבל תרחיף קולואידי מהונדס, כלומר הננו-נוזל. ננו-נוזלים מפגינים תכונות תרמו-פיזיקליות משופרות כגון מוליכות תרמית, דיפוזיביות תרמית, צמיגות ומקדמי העברת חום קונבקטיביים בהשוואה לתכונות החומר של נוזל הבסיס.
יישום נפוץ של ננו-נוזלים הוא השימוש בהם כנוזל קירור או קירור. על ידי הוספת ננו-חלקיקים לנוזלי קירור קונבנציונליים (כגון מים, שמן, אתילן גליקול, פוליאלפאאולפין וכו '), התכונות התרמיות של נוזלי הקירור הקונבנציונליים משתפרות.

• נוזלי קירור/העברת חום
• חומרי סיכה
• יישום ביו-רפואי

יצירת ננו-נוזלים עם הומוגנייזר על-קולי

המיקרו-מבנה של ננו-נוזלים יכול להיות מושפע ומניפולציה על ידי יישום טכנולוגיית ההומוגניזציה המתאימה ביותר ופרמטרי עיבוד. פיזור קולי הוכח כטכניקה יעילה ואמינה ביותר להכנת ננו-נוזלים. מפיצים על-קוליים משמשים במחקר ובתעשייה כדי לסנתז, לטחון, לפזר וליצור הומוגניות של ננו-חלקיקים בעלי אחידות גבוהה ופיזור גודל חלקיקים צר. פרמטרי תהליך לסינתזה של ננו-נוזלים כוללים קלט אנרגיה על-קולי, משרעת על-קולית, טמפרטורה, לחץ וחומציות. Futhermore, סוגים וריכוזים של מגיבים ותוספים, כמו גם את הסדר, שבו תוספים מתווספים לתמיסה, הם גורמים חשובים.
ידוע היטב כי תכונותיהם של ננו-נוזלים תלויות מאוד במבנה ובצורה של ננו-חומרים. לכן, השגת מיקרו-מבנים הניתנים לשליטה של הננו-נוזלים היא הגורם העיקרי התורם לפונקציונליות ולאיכות של ננו-נוזלים. שימוש בפרמטרים אולטרה-סוניים אופטימליים כגון משרעת, לחץ, טמפרטורה וקלט אנרגיה (Ws/mL) הוא המפתח לייצור ננו-נוזל יציב, אחיד באיכות גבוהה. אולטרסוניקציה יכולה להיות מיושמת בהצלחה כדי לפרק ולפזר חלקיקים לננו-חלקיקים מפוזרים בודדים. עם גודל חלקיקים קטן יותר, התנועה הבראונית (מהירות בראונית) כמו גם אינטראקציות חלקיק-חלקיק גדלות ומביאות לננו-נוזלים יציבים יותר. Hielscher ultrasonicators לאפשר שליטה מדויקת על כל הפרמטרים עיבוד חשוב, יכול לרוץ ברציפות באמפליטודות גבוהות (24/7/365) ולבוא עם פרוטוקול נתונים אוטומטי להערכה קלה של כל ריצות סוניקציה.

סיליקה בגודל ננומטרי מפוזר באולטרסאונד

סוניקציה שיפרה את היציבות של ננו-נוזלים

עבור ננו-נוזלים, הצטברות של ננו-חלקיקים גורמת לא רק ליישוב וסתימה של מיקרו-תעלות, אלא גם לירידה במוליכות התרמית של ננו-נוזלים. deagglomeration קולי ופיזור מיושמים באופן נרחב במדע החומרים ובתעשייה. סוניקציה היא טכניקה מוכחת להכנת ננו-פיזור יציב עם פיזור ננו-חלקיקים אחיד ויציבות רבה. לכן, מפיצים קוליים Hielscher הם הטכנולוגיה המועדפת, כשמדובר בייצור של nanofluids.

ננו-נוזלים המיוצרים באולטרה-סאונד במחקר

מחקרים חקרו את ההשפעות של אולטרה-סוניקציה ופרמטרים על-קוליים על המאפיינים של ננו-נוזלים. קרא עוד על ממצאים מדעיים על הכנת ננו-נוזל על-קולי.

השפעות על-קוליות על הכנת ננו-נוזל Al2O3

Noroozi et al. (2014) מצאו כי ב"ריכוז חלקיקים גבוה יותר, היה שיפור גדול יותר של הדיפוזיביות התרמית של ננו-נוזלים כתוצאה מסוניקציה. יתר על כן, יציבות רבה יותר ושיפור הדיפוזיביות התרמית הושגו על ידי סוניקציה של ננו-נוזלים עם סוניק בדיקה בהספק גבוה יותר לפני המדידה". שיפור הדיפוזיביות התרמית היה גדול יותר עבור NPs בגודל קטן יותר. הסיבה לכך היא שלחלקיקים קטנים יותר יש יחסי שטח פנים אפקטיבי גבוה יותר לנפח. לפיכך, חלקיקים קטנים יותר עזרו ליצור ננו-נוזל יציב וסוניקציה עם בדיקה על-קולית הביאה להשפעה משמעותית על הדיפוזיביות התרמית. (Noroozi et al. 2014)

הוראות שלב אחר שלב לייצור קולי של נוזלי ננו מים Al2O3

ראשית, לשקול את המסה של חלקיקי Al2O3 על ידי איזון אלקטרוני דיגיטלי. לאחר מכן הכניסו ננו-חלקיקי Al2O3 למים המזוקקים הנשקלים בהדרגה ועוררו את תערובת המים Al2O3. סוניק את התערובת ברציפות במשך שעה אחת עם התקן מסוג בדיקה קולית UP400S (400W, 24kHz, ראה תמונה משמאל) כדי לייצר פיזור אחיד של ננו-חלקיקים במים מזוקקים. ניתן להכין את הננו-נוזלים בשברים שונים (0.1%, 0.5% ו-1%). אין צורך בשינויים פעילי שטח או pH. (אספהאני ואח', 2013)

ננו-נוזלים מימיים ZnO מכווננים באולטרסאונד

Elcioglu et al. (2021) קובעים במחקרם המדעי כי "אולטרה-סוניקציה היא תהליך חיוני לפיזור תקין של ננו-חלקיקים בנוזל הבסיס וביציבותו, כמו גם לתכונות אופטימליות ליישומים בעולם האמיתי". הם השתמשו באולטרסוניקטור UP200Ht כדי לייצר ננו-נוזלים ZnO / מים. לסוניקציה היו השפעות ברורות על מתח הפנים של ננו-נוזל ZnO המימי. ממצאי החוקרים מובילים למסקנה כי מתח פני השטח, היווצרות ננו-סרט ותכונות קשורות אחרות של כל ננו-נוזל ניתנים לכוונון בתנאים אולטרה-סוניים נאותים.

הומוגנייזרים על-קוליים לייצור ננו-נוזלים

Hielscher Ultrasonics מתכננת, מייצרת ומפיצה מפיצים קוליים בעלי ביצועים גבוהים עבור כל מיני יישומי הומוגניזציה ו deagglomeration. כשמדובר בייצור ננו-נוזלים, בקרת סוניקציה מדויקת וטיפול על-קולי אמין בתרחיף הננו-חלקיקים הם קריטיים.
המעבדים של Hielscher Ultrasonics נותנים לך שליטה מלאה על כל פרמטרי העיבוד החשובים כגון קלט אנרגיה, עוצמה קולית, משרעת, לחץ, טמפרטורה וזמן שמירה. בכך, ניתן להתאים את הפרמטרים לתנאים אופטימליים, מה שמוביל לאחר מכן לננו-נוזלים באיכות גבוהה.

• עבור כל נפח / קיבולת: Hielscher מציעה ultrasonicators ותיק רחב של אביזרים. זה מאפשר את התצורה של המערכת הקולית האידיאלי עבור היישום שלך ואת יכולת הייצור. מבקבוקונים קטנים עם מיליליטרים לזרמים בנפח גבוה של אלפי גלונים לשעה, Hielscher מציעה את הפתרון הקולי המתאים לתהליך שלך.
• חוסן: המערכות האולטרסוניות שלנו חזקות ואמינות. כל האולטרסוניקטורים של Hielscher בנויים לפעולה 24/7/365 ודורשים מעט מאוד תחזוקה.
• ידידותיות למשתמש: תוכנה משוכללת של המכשירים העל-קוליים שלנו מאפשרת בחירה מראש ושמירה של הגדרות סוניקציה עבור סוניקציה פשוטה ואמינה. התפריט האינטואיטיבי נגיש בקלות באמצעות צג מגע צבעוני דיגיטלי. בקרת הדפדפן מרחוק מאפשרת לך להפעיל ולנטר באמצעות כל דפדפן אינטרנט. הקלטת נתונים אוטומטית שומרת את פרמטרי התהליך של כל הפעלת סוניקציה בכרטיס SD מובנה.

הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד שלנו: