नैनोफ्लुइड कैसे बनाएँ

नैनोफ्लुइड एक अभिकल्पित द्रव है, जिसमें नैनोकणों वाला एक आधार द्रव होता है। नैनोफ्लुइड के संश्लेषण के लिए एक प्रभावी और विश्वसनीय समांगीकरण तथा विगुच्छन तकनीक की आवश्यकता होती है, ताकि उच्च स्तर का एकसमान परिक्षेपण सुनिश्चित हो सके। उत्कृष्ट विशेषताओं वाले नैनोफ्लुइड के उत्पादन के लिए अल्ट्रासोनिक परिक्षेपक श्रेष्ठ तकनीक हैं। अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण दक्षता, गति, सरलता, विश्वसनीयता और उपयोग में सुगमता के मामले में उत्कृष्ट है।

नैनोफ्लुइड क्या हैं?

नैनोफ्लुइड एक ऐसा द्रव है जिसमें नैनो आकार के कण (≺100nm) होते हैं, जिन्हें सामान्यतः नैनोकण कहा जाता है। नैनोफ्लुइड में उपयोग किए जाने वाले नैनोकण आम तौर पर धातुओं, ऑक्साइडों, कार्बाइडों या कार्बन नैनोट्यूबों से बने होते हैं। इन नैनोकणों को एक आधार द्रव (जैसे पानी, तेल आदि) में परिक्षेपित किया जाता है, ताकि एक अभिकल्पित कोलॉइडी निलंबन, अर्थात नैनोफ्लुइड, प्राप्त हो सके। आधार द्रव के भौतिक गुणों की तुलना में नैनोफ्लुइड में ऊष्मीय चालकता, ऊष्मीय विसरणशीलता, श्यानता और संवहनी ऊष्मा अंतरण गुणांकों जैसे ऊष्मीय-भौतिक गुण बेहतर होते हैं।
नैनोफ्लुइड का एक सामान्य अनुप्रयोग शीतलक या प्रशीतक के रूप में उनका उपयोग है। पारंपरिक शीतलकों (जैसे पानी, तेल, एथिलीन ग्लाइकॉल, पॉलीअल्फाओलेफिन आदि) में नैनोकण मिलाने से इन शीतलकों के ऊष्मीय गुण बेहतर होते हैं।

• शीतलन / ऊष्मा अंतरण द्रव
• स्नेहक
• जैवचिकित्सकीय अनुप्रयोग

अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र से नैनोफ्लुइड बनाना

सबसे उपयुक्त समांगीकरण तकनीक और प्रसंस्करण मापदंडों का उपयोग करके नैनोफ्लुइड की सूक्ष्मसंरचना को प्रभावित और नियंत्रित किया जा सकता है। अल्ट्रासोनिक परिक्षेपण नैनोफ्लुइड तैयार करने की एक अत्यंत दक्ष और विश्वसनीय तकनीक सिद्ध हुआ है। अनुसंधान और उद्योग में अल्ट्रासोनिक परिक्षेपकों का उपयोग उच्च एकरूपता और संकीर्ण कण आकार वितरण वाले नैनोकणों के संश्लेषण, पिसाई, परिक्षेपण और समांगीकरण के लिए किया जाता है। नैनोफ्लुइड के संश्लेषण के प्रक्रिया मापदंडों में अल्ट्रासोनिक ऊर्जा निवेश, अल्ट्रासोनिक आयाम, तापमान, दाब और अम्लता शामिल हैं। इसके अतिरिक्त, अभिकारकों और योजकों के प्रकार तथा सांद्रताएँ, और योजकों को विलयन में मिलाने का क्रम भी महत्वपूर्ण कारक हैं।
यह सर्वविदित है कि नैनोफ्लुइड के गुण नैनोपदार्थों की संरचना और आकृति पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं। इसलिए, नैनोफ्लुइड की नियंत्रित की जा सकने वाली सूक्ष्मसंरचनाएँ प्राप्त करना उनकी कार्यक्षमता और गुणवत्ता में योगदान देने वाला मुख्य कारक है। आयाम, दाब, तापमान और ऊर्जा निवेश (Ws/mL) जैसे अनुकूलित अल्ट्रासोनिकेशन मापदंडों का उपयोग एक स्थिर, एकसमान और उच्च गुणवत्ता वाला नैनोफ्लुइड बनाने की कुंजी है। कणों के गुच्छों को तोड़कर उन्हें अलग-अलग परिक्षेपित नैनोकणों के रूप में परिक्षेपित करने के लिए अल्ट्रासोनिकेशन का सफलतापूर्वक उपयोग किया जा सकता है। कणों का आकार छोटा होने पर ब्राउनी गति (ब्राउनी चाल) और कणों के बीच पारस्परिक क्रियाएँ बढ़ती हैं, जिसके परिणामस्वरूप अधिक स्थिर नैनोफ्लुइड बनते हैं। Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर सभी महत्वपूर्ण प्रसंस्करण मापदंडों पर सटीक नियंत्रण प्रदान करते हैं, उच्च आयामों पर लगातार (24/7/365) चल सकते हैं और सभी सोनिकेशन प्रक्रियाओं के आसान मूल्यांकन के लिए स्वचालित डेटा अभिलेखन की सुविधा के साथ आते हैं।

अल्ट्रासोनिक विधि से परिक्षेपित नैनो आकार की सिलिका

सोनिकेशन से नैनोफ्लुइड की बेहतर स्थिरता

नैनोफ्लुइड में नैनोकणों के गुच्छ बनने से न केवल कण नीचे बैठते हैं और सूक्ष्मचैनल अवरुद्ध होते हैं, बल्कि नैनोफ्लुइड की ऊष्मीय चालकता भी घटती है। पदार्थ विज्ञान और उद्योग में अल्ट्रासोनिक विगुच्छन और परिक्षेपण का व्यापक उपयोग होता है। एकसमान नैनोकण वितरण और उत्कृष्ट स्थिरता वाले स्थिर नैनोपरिक्षेपण तैयार करने के लिए सोनिकेशन एक सिद्ध तकनीक है। इसलिए, नैनोफ्लुइड के उत्पादन के लिए Hielscher अल्ट्रासोनिक परिक्षेपक पसंदीदा तकनीक हैं।

अनुसंधान में अल्ट्रासोनिक विधि से उत्पादित नैनोफ्लुइड

अनुसंधान में नैनोफ्लुइड की विशेषताओं पर अल्ट्रासोनिकेशन और अल्ट्रासोनिक मापदंडों के प्रभावों की जाँच की गई है। अल्ट्रासोनिक विधि से नैनोफ्लुइड तैयार करने से संबंधित वैज्ञानिक निष्कर्षों के बारे में और पढ़ें।

Al2O3 नैनोफ्लुइड की तैयारी पर अल्ट्रासोनिक प्रभाव

Noroozi et al. (2014) ने पाया कि “कणों की अधिक सांद्रता पर, सोनिकेशन से नैनोफ्लुइड की ऊष्मीय विसरणशीलता में अधिक वृद्धि हुई। इसके अलावा, मापन से पहले अधिक शक्ति वाले प्रोब सोनिकेटर से नैनोफ्लुइड का सोनिकेशन करने पर अधिक स्थिरता और ऊष्मीय विसरणशीलता में अधिक वृद्धि प्राप्त हुई।” छोटे आकार के नैनोकणों (NPs) के लिए ऊष्मीय विसरणशीलता में वृद्धि अधिक थी। इसका कारण यह है कि छोटे कणों के प्रभावी पृष्ठीय क्षेत्रफल और आयतन का अनुपात अधिक होता है। इस प्रकार, छोटे कणों ने स्थिर नैनोफ्लुइड बनाने में सहायता की और अल्ट्रासोनिक प्रोब से सोनिकेशन करने का ऊष्मीय विसरणशीलता पर पर्याप्त प्रभाव पड़ा। (Noroozi et al. 2014)

Al2O3-पानी नैनोफ्लुइड के अल्ट्रासोनिक उत्पादन के लिए चरणबद्ध निर्देश

सबसे पहले, डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक तुला से Al2O3 नैनोकणों का द्रव्यमान तौलें। फिर तौले हुए आसुत जल में Al2O3 नैनोकण धीरे-धीरे डालें और Al2O3-पानी मिश्रण को हिलाएँ। आसुत जल में नैनोकणों का एकसमान परिक्षेपण तैयार करने के लिए अल्ट्रासोनिक प्रोब प्रकार के उपकरण UP400S (400W, 24kHz, बाईं ओर का चित्र देखें) से मिश्रण का लगातार 1h तक सोनिकेशन करें। नैनोफ्लुइड विभिन्न अंशों (0.1%, 0.5%, और 1%) पर तैयार किए जा सकते हैं। किसी पृष्ठसक्रिय पदार्थ या pH में बदलाव की आवश्यकता नहीं है। (Isfahani et al., 2013)

अल्ट्रासोनिक विधि से समायोजित जलीय ZnO नैनोफ्लुइड

Elcioglu et al. (2021) अपने वैज्ञानिक अध्ययन में कहते हैं कि “आधार द्रव में नैनोकणों के उचित परिक्षेपण और स्थिरता के साथ-साथ वास्तविक अनुप्रयोगों के लिए इष्टतम गुण प्राप्त करने हेतु अल्ट्रासोनिकेशन एक आवश्यक प्रक्रिया है।” उन्होंने ZnO / पानी नैनोफ्लुइड बनाने के लिए अल्ट्रासोनिकेटर UP200Ht का उपयोग किया। जलीय ZnO नैनोफ्लुइड के पृष्ठ तनाव पर सोनिकेशन के स्पष्ट प्रभाव थे। शोधकर्ताओं के निष्कर्षों से यह निष्कर्ष निकलता है कि उपयुक्त अल्ट्रासोनिकेशन परिस्थितियों में किसी भी नैनोफ्लुइड के पृष्ठ तनाव, नैनोफिल्म निर्माण और अन्य संबंधित विशेषताओं को समायोजित तथा अनुकूलित किया जा सकता है।

नैनोफ्लुइड उत्पादन के लिए अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र

Hielscher Ultrasonics सभी प्रकार के समांगीकरण और विगुच्छन अनुप्रयोगों के लिए उच्च प्रदर्शन वाले अल्ट्रासोनिक परिक्षेपकों का अभिकल्पन, निर्माण और वितरण करता है। नैनोफ्लुइड के उत्पादन में सटीक सोनिकेशन नियंत्रण और नैनोकण निलंबन का विश्वसनीय अल्ट्रासोनिक उपचार अत्यंत महत्वपूर्ण हैं।
Hielscher Ultrasonics के प्रोसेसर आपको ऊर्जा निवेश, अल्ट्रासोनिक तीव्रता, आयाम, दाब, तापमान और अवधारण समय जैसे सभी महत्वपूर्ण प्रसंस्करण मापदंडों पर पूर्ण नियंत्रण प्रदान करते हैं। इससे आप मापदंडों को अनुकूलित परिस्थितियों के अनुसार समायोजित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च गुणवत्ता वाले नैनोफ्लुइड बनते हैं।

• किसी भी आयतन के लिए? क्षमता: Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर और सहायक उपकरणों की एक व्यापक श्रृंखला प्रदान करता है। इससे आपके अनुप्रयोग और उत्पादन क्षमता के लिए आदर्श अल्ट्रासोनिक प्रणाली का विन्यास संभव होता है। मिलीलीटर मात्रा वाली छोटी शीशियों से लेकर प्रति घंटे हजारों गैलन के उच्च आयतन वाले प्रवाहों तक, Hielscher आपकी प्रक्रिया के लिए उपयुक्त अल्ट्रासोनिक समाधान प्रदान करता है।
• मजबूती: हमारी अल्ट्रासोनिक प्रणालियाँ मजबूत और विश्वसनीय हैं। सभी Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर 24/7/365 संचालन के लिए बनाए जाते हैं और उन्हें बहुत कम रखरखाव की आवश्यकता होती है।
• उपयोग में सुगमता: हमारे अल्ट्रासोनिक उपकरणों का सुविकसित सॉफ्टवेयर सरल और विश्वसनीय सोनिकेशन के लिए सोनिकेशन सेटिंग्स को पहले से चुनने और सहेजने की सुविधा देता है। सहज मेनू का डिजिटल रंगीन टच-डिस्प्ले से आसानी से उपयोग किया जा सकता है। दूरस्थ ब्राउज़र नियंत्रण आपको किसी भी इंटरनेट ब्राउज़र के माध्यम से संचालन और निगरानी करने की सुविधा देता है। स्वचालित डेटा अभिलेखन किसी भी सोनिकेशन प्रक्रिया के मापदंडों को अंतर्निर्मित SD-कार्ड पर सहेजता है।

नीचे दी गई तालिका हमारे अल्ट्रासोनिकेटरों की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है: