Kako napraviti nanofluide
Nanofluid je projektirana tekućina koja se sastoji od osnovne tekućine koja sadrži nanočestice. Za sintezu nanofluida potrebna je učinkovita i pouzdana tehnika homogenizacije i deaglomeracije kako bi se osigurao visok stupanj jednolike disperzije. Ultrazvučni raspršivači su vrhunska tehnologija za proizvodnju nanofluida s izvrsnim karakteristikama. Ultrazvučna disperzija ističe se učinkovitošću, brzinom, jednostavnošću, pouzdanošću i lakoćom korištenja.
Što su nanofluidi?
Nanofluid je tekućina koja sadrži čestice nano veličine (≺100 nm), koje se obično nazivaju nanočestice. Nanočestice koje se koriste u nanofluidima obično su izrađene od metala, oksida, karbida ili ugljikovih nanocijevi. Te se nanočestice raspršuju u baznu tekućinu (npr. vodeno ulje, itd.) kako bi se dobila konstruirana koloidna suspenzija, tj. nanofluid. Nanofluidi pokazuju poboljšana termofizička svojstva kao što su toplinska vodljivost, toplinska difuznost, viskoznost i koeficijenti konvektivnog prijenosa topline u usporedbi sa svojstvima materijala osnovne tekućine.
Uobičajena primjena nanofluida je njihova uporaba kao rashladnog sredstva ili sredstva za hlađenje. Dodavanjem nano-čestica konvencionalnim rashladnim tekućinama (kao što su voda, ulje, etilen glikol, polialfaolefin itd.), poboljšana su toplinska svojstva konvencionalnih rashladnih tekućina.
Ultrazvučni homogenizator UP400St za proizvodnju nanofluida
- tekućine za hlađenje / prijenos topline
- maziva
- biomedicinska primjena
Izrada nanofluida s ultrazvučnim homogenizatorom
Na mikrostrukturu nanofluida može se utjecati i manipulirati primjenom najprikladnije tehnologije homogenizacije i parametara obrade. Ultrazvučna disperzija se pokazala kao vrlo učinkovita i pouzdana tehnika za pripremu nanofluida. Ultrazvučni raspršivači koriste se u istraživanju i industriji za sintetiziranje, mljevenje, raspršivanje i homogeniziranje nanočestica visoke ujednačenosti i uske distribucije veličine čestica. Parametri procesa za sintezu nanofluida uključuju unos ultrazvučne energije, ultrazvučnu amplitudu, temperaturu, tlak i kiselost. Nadalje, vrste i koncentracije reaktanata i aditiva, kao i redoslijed kojim se aditivi dodaju u otopinu, važni su čimbenici.
Dobro je poznato da svojstva nanofluida uvelike ovise o strukturi i obliku nanomaterijala. Stoga je dobivanje kontroliranih mikrostruktura nanofluida glavni čimbenik koji doprinosi funkcionalnosti i kvaliteti nanofluida. Korištenje optimiziranih parametara ultrazvučne obrade kao što su amplituda, tlak, temperatura i unos energije (Ws/mL) ključ je za proizvodnju stabilne, jednolike nanofluide visoke kvalitete. Ultrasonication se može uspješno primijeniti na deaglomeraciju i raspršiti čestice u pojedinačne raspršene nanočestice. S manjom veličinom čestica, Brownovo gibanje (Browniova brzina) kao i interakcije čestica-čestica se povećavaju i rezultiraju stabilnijim nanofluidima. Hielscherovi ultrazvučni uređaji omogućuju preciznu kontrolu nad svim važnim parametrima obrade, mogu kontinuirano raditi pri visokim amplitudama (24/7/365) i dolaze s automatskim protokoliranjem podataka za jednostavnu procjenu svih pokreta sonikacije.
Ultrazvučno raspršen silicij nano veličine
Sonikacija poboljšana stabilnost nanofluida
Za nanofluide, aglomeracija nanočestica rezultira ne samo taloženjem i začepljenjem mikrokanala, već i smanjenjem toplinske vodljivosti nanofluida. Ultrazvučna deaglomeracija i disperzija naširoko se primjenjuju u znanosti o materijalima i industriji. Sonikacija je dokazana tehnika za pripremu stabilnih nano-disperzija s ravnomjernom raspodjelom nanočestica i velikom stabilnošću. Stoga su Hielscher ultrazvučni raspršivači preferirana tehnologija kada je u pitanju proizvodnja nanofluida.
Ultrazvučno proizvedene nanofluide u istraživanju
Istraživanja su istraživala učinke ultrazvuka i ultrazvučnih parametara na karakteristike nanofluida. Pročitajte više o znanstvenim otkrićima o ultrazvučnoj pripremi nanofluida.
Ultrazvučni učinci na pripremu nanofluida Al2O3
Noroozi i sur. (2014.) otkrili su da je pri „višoj koncentraciji čestica, došlo do većeg povećanja toplinske difuznosti nanofluida kao rezultat sonikacije. Štoviše, veća stabilnost i povećanje toplinske difuzije dobiveni su sonikacijom nanofluida sonikatorom veće snage prije mjerenja.” Povećanje toplinske difuzije bilo je veće za NP manje veličine. To je zato što manje čestice imaju veći omjer efektivne površine i volumena. Stoga su manje čestice pomogle u stvaranju stabilnog nanofluida, a sonikacija ultrazvučnom sondom rezultirala je značajnim učinkom na toplinsku difuznost. (Noroozi i dr. 2014.)
Korak po korak upute za ultrazvučnu proizvodnju nano tekućina Al2O3-voda
Prvo izvažite masu nanočestica Al2O3 digitalnom elektronskom vagom. Zatim postupno stavite nanočestice Al2O3 u izvaganu destiliranu vodu i promiješajte smjesu Al2O3-voda. Tretirajte smjesu kontinuirano ultrazvučno tijekom 1 sata s uređajem tipa ultrazvučne sonde UP400S (400 W, 24 kHz, vidi sliku lijevo) kako biste proizveli jednoliku disperziju nanočestica u destiliranoj vodi. Nanofluidi se mogu pripremiti u različitim frakcijama (0,1%, 0,5% i 1%). Nisu potrebne promjene tenzida ili pH. (Isfahani i sur., 2013.)
Ultrazvučno podešeni vodeni ZnO nanofluidi
Elcioglu i sur. (2021.) navode u svojoj znanstvenoj studiji da je "ultrazvučna obrada bitan proces za pravilnu disperziju nanočestica u osnovnoj tekućini i stabilnost, kao i za optimalna svojstva za primjene u stvarnom svijetu." Koristili su ultrazvučni uređaj UP200Ht za proizvodnju nanofluida ZnO / voda. Sonikacija je imala jasne učinke na površinsku napetost vodene nanofluide ZnO. Nalazi istraživača rezultiraju zaključkom da se površinska napetost, formiranje nano-filma i druge povezane značajke bilo kojeg nanofluida mogu podesiti i ugoditi pod odgovarajućim uvjetima ultrazvučne obrade.
- Visoko učinkovit
- Pouzdana disperzija nanočestica
- Najnovija tehnologija
- Prilagodljivo vašoj aplikaciji
- 100% linearno skalabilan na bilo koji kapacitet
- Lako dostupan
- Isplativ
- Siguran i jednostavan za korištenje
Ultrazvučni homogenizatori za proizvodnju nanofluida
Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira ultrazvučne raspršivače visokih performansi za sve vrste aplikacija za homogenizaciju i deaglomeraciju. Kada je riječ o proizvodnji nanofluida, precizna kontrola sonikacije i pouzdana ultrazvučna obrada suspenzije nanočestica su ključni.
Procesori Hielscher Ultrasonics daju vam punu kontrolu nad svim važnim parametrima obrade kao što su unos energije, ultrazvučni intenzitet, amplituda, tlak, temperatura i vrijeme zadržavanja. Time možete prilagoditi parametre optimiziranim uvjetima, što kasnije dovodi do visokokvalitetnih nanofluida.
- Za bilo koji volumen / kapacitet: Hielscher nudi ultrazvučne uređaje i širok portfelj dodatne opreme. To omogućuje konfiguraciju idealnog ultrazvučnog sustava za vašu primjenu i proizvodni kapacitet. Od malih bočica s mililitrima do velikih volumenskih tokova od tisuća galona na sat, Hielscher nudi odgovarajuće ultrazvučno rješenje za vaš proces.
- Robusnost: Naši ultrazvučni sustavi su robusni i pouzdani. Svi Hielscher ultrasonicators su napravljeni za rad 24/7/365 i zahtijevaju vrlo malo održavanja.
- Jednostavnost korištenja: Razrađen softver naših ultrazvučnih uređaja omogućuje predodabir i spremanje postavki sonikacije za jednostavnu i pouzdanu sonikaciju. Intuitivni izbornik lako je dostupan putem digitalnog zaslona u boji osjetljivog na dodir. Daljinsko upravljanje preglednikom omogućuje vam upravljanje i praćenje putem bilo kojeg internetskog preglednika. Automatsko snimanje podataka sprema parametre procesa bilo koje ultrazvučne obrade na ugrađenu SD karticu.
Donja tablica daje vam naznaku približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen serije | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml/min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| na | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| na | veći | klaster od UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore za aplikacije miješanja, disperziju, emulzifikaciju i ekstrakciju u laboratorijskim, pilotskim i industrijskim razmjerima.
Literatura / Reference
- Noroozi, Monir; Radiman, Shahidan; Zakaria Azmi (2014): Influence of Sonication on the Stability and Thermal Properties of Al2O3 Nanofluids. Journal of Nanomaterials 2014.
- Isfahani, A. H. M.; Heyhat, M. M. (2013): Experimental Study of Nanofluids Flow in a Micromodel as Porous Medium. International Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9/2, 2013. 77-84.
- Asadi, Amin; Ibrahim M. Alarifi (2020): Effects of ultrasonication time on stability, dynamic viscosity, and pumping power management of MWCNT-water nanofluid: an experimental study. Scientific Reports 2020.
- Adio, Saheed A.; Sharifpur, Mohsen; Meyer, Josua P. (2016): Influence of ultrasonication energy on the dispersion consistency of Al2O3–glycerol nanofluid based on viscosity data, and model development for the required ultrasonication energy density. Journal of Experimental Nanoscience Vol. 11, No. 8; 2016. 630-649.
- Jan, Ansab; Mir, Burhan; Mir, Ahmad A. (2019): Hybrid Nanofluids: An Overview of their Synthesis and Thermophysical properties. Applied Physics 2019.
- Elcioglu, Elif Begum; Murshed, S.M. Sohel (2021): Ultrasonically tuned surface tension and nano-film formation of aqueous ZnO nanofluids. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 72, April 2021.
- Mondragón Cazorla, Rosa; Juliá Bolívar, José Enrique; Barba Juan, Antonio; Jarque Fonfría, Juan Carlos (2012): Characterization of silica-water nanofluids dispersed with an ultrasound probe: a study of their physical properties and stability. Powder Technology Vol. 224, July 2012.
Ultrazvuk visokih performansi! Hielscherov asortiman proizvoda pokriva cijeli spektar od kompaktnog laboratorijskog ultrazvučnog uređaja preko stolnih jedinica do potpuno industrijskih ultrazvučnih sustava.