Hogyan készítsünk nanofluidokat

A nanofluid olyan mesterséges folyadék, amely nanorészecskéket tartalmazó alapfolyadékból áll. A nanofluidok szintéziséhez hatékony és megbízható homogenizálási és deagglomerációs technikára van szükség a magas fokú egyenletes diszperzió biztosítása érdekében. Az ultrahangos diszpergálószerek a kiváló technológia kiváló tulajdonságokkal rendelkező nanofluidok előállítására. Az ultrahangos diszperzió kiemelkedik a hatékonysággal, a sebességgel, az egyszerűséggel, a megbízhatósággal és a felhasználóbarátsággal.

Mik azok a nanofluidok?

A nanofluid nanoméretű részecskéket (≺100nm) tartalmazó folyadék, amelyet általában nanorészecskéknek neveznek. A nanofluidokban használt nanorészecskék jellemzően fémekből, oxidokból, karbidokból vagy szén nanocsövekből készülnek. Ezeket a nanorészecskéket egy alapfolyadékba (pl. víz, olaj stb.) diszpergálják, hogy mesterséges kolloid szuszpenziót, azaz nanofluidot kapjanak. A nanofluidok fokozott termofizikai tulajdonságokkal rendelkeznek, mint például a hővezető képesség, a termikus diffúzió, a viszkozitás és a konvektív hőátadási együtthatók az alapfolyadék anyagtulajdonságaihoz képest.
A nanofluidok gyakori alkalmazása hűtőközegként vagy hűtőközegként való felhasználásuk. A nanorészecskék hagyományos hűtőfolyadékokhoz (például vízhez, olajhoz, etilénglikolhoz, polialfaolefinhez stb.) történő hozzáadásával a hagyományos hűtőfolyadékok termikus tulajdonságai javulnak.

• hűtő / hőátadó folyadékok
• Kenőanyagok
• orvosbiológiai alkalmazás

Nanofluidok készítése ultrahangos homogenizátorral

A nanofluidok mikroszerkezete a legmegfelelőbb homogenizációs technológia és feldolgozási paraméterek alkalmazásával befolyásolható és manipulálható. Az ultrahangos diszperzió rendkívül hatékony és megbízható technikának bizonyult a nanofluid előkészítéséhez. Az ultrahangos diszpergálószereket a kutatásban és az iparban használják nanorészecskék szintetizálására, őrlésére, diszpergálására és homogenizálására nagy egyenletességgel és keskeny részecskeméret-eloszlással. A nanofluidok szintézisének folyamatparaméterei közé tartozik az ultrahangos energiabevitel, az ultrahangos amplitúdó, a hőmérséklet, a nyomás és a savasság. A futhermore, a reagensek és adalékanyagok típusai és koncentrációja, valamint az adalékanyagok oldathoz való hozzáadásának sorrendje fontos tényezők.
Köztudott, hogy a nanofluidok tulajdonságai nagymértékben függnek a nanoanyagok szerkezetétől és alakjától. Ezért a nanofluidok szabályozható mikroszerkezetének megszerzése a fő tényező, amely hozzájárul a nanofluidok funkcionalitásához és minőségéhez. Az optimalizált ultrahangos paraméterek, például amplitúdó, nyomás, hőmérséklet és energiabevitel (Ws / ml) használata a kulcs a stabil, egyenletes, kiváló minőségű nanofluid előállításához. Az ultrahangos kezelés sikeresen alkalmazható a részecskék deagglomerálására és diszpergálására egyetlen diszpergált nanorészecskévé. Kisebb részecskemérettel a Brown-mozgás (Brown-sebesség), valamint a részecske-részecske kölcsönhatások növekednek, és stabilabb nanofluidokat eredményeznek. A Hielscher ultrahangos készülékek lehetővé teszik az összes fontos feldolgozási paraméter pontos ellenőrzését, folyamatosan nagy amplitúdókkal működhetnek (24/7/365), és automatikus adatprotokollal rendelkeznek az összes szonikációs futás könnyű értékeléséhez.

Ultrahanggal diszpergált nanoméretű szilícium-dioxid

Sonication Javított stabilitás nanofluidok

A nanofluidok esetében a nanorészecskék agglomerációja nemcsak a mikrocsatornák leülepedését és eltömődését eredményezi, hanem a nanofluidok hővezető képességének csökkenését is. Az ultrahangos deagglomerációt és diszperziót széles körben alkalmazzák az anyagtudományban és az iparban. Sonication egy bevált technika stabil nano-diszperziók előállítására egyenletes nanorészecske-eloszlással és nagy stabilitással. Ezért a Hielscher ultrahangos diszpergálószerek az előnyben részesített technológia, amikor nanofluidok előállításáról van szó.

Ultrahanggal előállított nanofluidok a kutatásban

A kutatás megvizsgálta az ultrahangos és ultrahangos paraméterek hatását a nanofluidok jellemzőire. További információ az ultrahangos nanofluid készítmény tudományos eredményeiről.

Ultrahangos hatások az Al2O3 nanofluid készítményre

Noroozi et al. (2014) megállapította, hogy a “magasabb részecskekoncentráció esetén a szonikálás hatására a nanofolyadékok hődiffúziós képessége nagyobb mértékben növekedett. Ezenkívül nagyobb stabilitást és a termikus diffúziós képesség fokozódását eredményezte a nanofolyadékok mérés előtti, nagyobb teljesítményű szondás szonikátorral történő szonikálása.” A kisebb méretű NP-k esetében a termikus diffúzió fokozódása nagyobb volt. Ennek oka, hogy a kisebb részecskéknek nagyobb az effektív felület/térfogat aránya. Így a kisebb részecskék segítették a stabil nanofolyadék kialakulását, és az ultrahangos szondával történő szonikálás jelentős hatást eredményezett a termikus diffúziós képességre. (Noroozi et al. 2014)

Lépésről-lépésre útmutató az Al2O3-víz nanofolyadékok ultrahangos előállításához

Először mérjük meg az Al2O3 nanorészecskék tömegét digitális elektronikus mérleggel. Ezután fokozatosan tegyen Al2O3 nanorészecskéket a lemért desztillált vízbe, és keverje össze az Al2O3-víz keveréket. Sonicate a keveréket folyamatosan 1h ultrahangos szonda típusú eszköz UP400S (400W, 24kHz, lásd a képet balra), hogy egyenletes diszperziót hozzon létre a nanorészecskék desztillált vízben. A nanofluidok különböző frakciókban állíthatók elő (0,1%, 0,5% és 1%). Nincs szükség felületaktív anyag vagy pH-változásra. (Isfahani et al., 2013)

Ultrahanggal hangolt vizes ZnO nanofluidok

Elcioglu et al. (2021) tudományos tanulmányukban megállapítják, hogy “Az ultrahangosítás alapvető fontosságú folyamat a nanorészecskék megfelelő diszperziója és stabilitása, valamint a valós alkalmazásokhoz szükséges optimális tulajdonságok elérése érdekében.” Az UP200Ht ultrahangos készüléket használták ZnO/víz nanofolyadékok előállítására. A szonikációnak egyértelmű hatása volt a vizes ZnO nanofolyadék felületi feszültségére. A kutatók eredményei azt a következtetést eredményezik, hogy a felületi feszültség, a nanofilmek kialakulása és más kapcsolódó jellemzők bármely nanofolyadék esetében beállíthatók és hangolhatók megfelelő ultrahangos körülmények között.

Ultrahangos homogenizátorok nanofluid termeléshez

Hielscher Ultrasonics tervez, gyárt és forgalmaz nagy teljesítményű ultrahangos diszpergálószereket mindenféle homogenizációs és deagglomerációs alkalmazásokhoz. Amikor a nanofluidok előállításáról van szó, a pontos ultrahangos vezérlés és a nanorészecske-szuszpenzió megbízható ultrahangos kezelése döntő fontosságú.
Hielscher Ultrasonics’ A processzorok teljes körű ellenőrzést biztosítanak minden fontos feldolgozási paraméter, például az energiabevitel, az ultrahang intenzitása, az amplitúdó, a nyomás, a hőmérséklet és a tartózkodási idő felett. Ezáltal a paramétereket optimális feltételekhez állíthatja be, ami később kiváló minőségű nanofolyadékokhoz vezet.

• Bármilyen térfogat? kapacitás esetén: A Hielscher ultrahangos készülékeket és kiegészítők széles portfólióját kínálja. Ez lehetővé teszi az ideális ultrahangos rendszer konfigurálását az alkalmazáshoz és a termelési kapacitáshoz. A milliliteres kis injekciós üvegektől a több ezer gallon / óra nagy térfogatú áramokig a Hielscher megfelelő ultrahangos megoldást kínál a folyamathoz.
• Erőteljesség: Ultrahangos rendszereink robusztusak és megbízhatóak. Minden Hielscher ultrasonicators épített 24/7/365 működés és igényel nagyon kevés karbantartás.
• Felhasználóbarát: Ultrahangos készülékeink kidolgozott szoftvere lehetővé teszi az ultrahangos beállítások előzetes kiválasztását és mentését egy egyszerű és megbízható szonikáláshoz. Az intuitív menü könnyen elérhető a digitális színes érintőképernyőn keresztül. A távoli böngészővezérlés lehetővé teszi bármely internetböngészőn keresztüli működtetést és felügyeletet. Az automatikus adatrögzítés elmenti a beépített SD-kártyán futó szonikálás folyamatparamétereit.

Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását: