Cara Membuat Nanofluida

Nanofluida adalah fluida hasil rekayasa yang terdiri atas fluida dasar yang mengandung nanopartikel. Untuk sintesis nanofluida, diperlukan teknik homogenisasi dan deaglomerasi yang efektif dan andal guna memastikan dispersi dengan tingkat keseragaman yang tinggi. Disperser ultrasonik merupakan teknologi unggulan untuk menghasilkan nanofluida dengan karakteristik yang sangat baik. Dispersi ultrasonik unggul dalam efisiensi, kecepatan, kesederhanaan, keandalan, dan kemudahan penggunaan.

Apa Itu Nanofluida?

Nanofluida adalah fluida yang mengandung partikel berukuran nano (≺100nm), yang umumnya disebut nanopartikel. Nanopartikel yang digunakan dalam nanofluida biasanya terbuat dari logam, oksida, karbida, atau tabung nano karbon. Nanopartikel ini didispersikan ke dalam fluida dasar (misalnya, air, minyak, dll.) untuk memperoleh suspensi koloid hasil rekayasa, yaitu nanofluida. Nanofluida menunjukkan peningkatan sifat termofisika seperti konduktivitas termal, difusivitas termal, viskositas, dan koefisien perpindahan panas konvektif dibandingkan dengan sifat material fluida dasarnya.
Salah satu aplikasi umum nanofluida adalah penggunaannya sebagai cairan pendingin atau refrigeran. Penambahan nanopartikel ke dalam cairan pendingin konvensional (seperti air, minyak, etilena glikol, polialfaolefin, dll.) meningkatkan sifat termal cairan pendingin konvensional tersebut.

• cairan pendingin / perpindahan panas
• pelumas
• aplikasi biomedis

Membuat Nanofluida dengan Homogenizer Ultrasonik

Struktur mikro nanofluida dapat dipengaruhi dan dimanipulasi melalui penerapan teknologi homogenisasi dan parameter pemrosesan yang paling sesuai. Dispersi ultrasonik telah terbukti sebagai teknik yang sangat efisien dan andal untuk pembuatan nanofluida. Disperser ultrasonik digunakan dalam penelitian dan industri untuk menyintesis, menggiling, mendispersikan, dan menghomogenkan nanopartikel dengan keseragaman tinggi dan distribusi ukuran partikel yang sempit. Parameter proses untuk sintesis nanofluida meliputi masukan energi ultrasonik, amplitudo ultrasonik, suhu, tekanan, dan keasaman. Selain itu, jenis dan konsentrasi reaktan serta aditif, maupun urutan penambahan aditif ke dalam larutan, merupakan faktor penting.
Telah diketahui bahwa sifat nanofluida sangat bergantung pada struktur dan bentuk material nano. Oleh karena itu, memperoleh struktur mikro nanofluida yang dapat dikendalikan merupakan faktor utama yang berkontribusi terhadap fungsionalitas dan kualitas nanofluida. Penggunaan parameter ultrasonikasi yang dioptimalkan, seperti amplitudo, tekanan, suhu, dan masukan energi (Ws/mL), merupakan kunci untuk menghasilkan nanofluida berkualitas tinggi yang stabil dan seragam. Ultrasonikasi dapat diterapkan dengan berhasil untuk mendeaglomerasi dan mendispersikan partikel menjadi nanopartikel tunggal yang terdispersi. Dengan ukuran partikel yang lebih kecil, gerak Brown (kecepatan Brown) serta interaksi antarpartikel meningkat dan menghasilkan nanofluida yang lebih stabil. Ultrasonikator Hielscher memungkinkan pengendalian yang presisi atas semua parameter pemrosesan penting, dapat beroperasi terus-menerus pada amplitudo tinggi (24/7/365), dan dilengkapi pencatatan data otomatis untuk memudahkan evaluasi setiap proses sonikasi.

Silika berukuran nano yang didispersikan secara ultrasonik

Stabilitas Nanofluida yang Ditingkatkan melalui Sonikasi

Pada nanofluida, aglomerasi nanopartikel tidak hanya mengakibatkan pengendapan dan penyumbatan saluran mikro, tetapi juga penurunan konduktivitas termal nanofluida. Deaglomerasi dan dispersi ultrasonik diterapkan secara luas dalam ilmu material dan industri. Sonikasi merupakan teknik yang terbukti untuk membuat dispersi nano yang stabil dengan distribusi nanopartikel yang seragam dan stabilitas yang sangat baik. Oleh karena itu, disperser ultrasonik Hielscher merupakan teknologi pilihan untuk produksi nanofluida.

Nanofluida yang Diproduksi secara Ultrasonik dalam Penelitian

Penelitian telah mengkaji pengaruh ultrasonikasi dan parameter ultrasonik terhadap karakteristik nanofluida. Baca lebih lanjut tentang temuan ilmiah mengenai pembuatan nanofluida secara ultrasonik.

Pengaruh Ultrasonik terhadap Pembuatan Nanofluida Al2O3

Noroozi et al. (2014) menemukan bahwa pada “konsentrasi partikel yang lebih tinggi, peningkatan difusivitas termal nanofluida akibat sonikasi menjadi lebih besar. Selain itu, stabilitas yang lebih tinggi dan peningkatan difusivitas termal diperoleh dengan melakukan sonikasi pada nanofluida menggunakan sonikator probe berdaya lebih tinggi sebelum pengukuran.” Peningkatan difusivitas termal lebih besar pada nanopartikel (NP) berukuran lebih kecil. Hal ini karena partikel yang lebih kecil memiliki rasio luas permukaan efektif terhadap volume yang lebih tinggi. Dengan demikian, partikel yang lebih kecil membantu membentuk nanofluida yang stabil, dan sonikasi dengan probe ultrasonik memberikan pengaruh yang besar terhadap difusivitas termal. (Noroozi et al. 2014)

Petunjuk Langkah demi Langkah untuk Produksi Nanofluida Al2O3-Air secara Ultrasonik

Pertama, timbang massa nanopartikel Al2O3 menggunakan neraca elektronik digital. Kemudian masukkan nanopartikel Al2O3 secara bertahap ke dalam air suling yang telah ditimbang dan aduk campuran Al2O3-air tersebut. Lakukan sonikasi pada campuran secara terus-menerus selama 1h dengan perangkat ultrasonik tipe probe UP400S (400W, 24kHz, lihat gambar di sebelah kiri) untuk menghasilkan dispersi nanopartikel yang seragam dalam air suling. Nanofluida dapat dibuat pada fraksi yang berbeda (0,1%, 0,5%, dan 1%). Tidak diperlukan surfaktan atau perubahan pH. (Isfahani et al., 2013)

Nanofluida ZnO Berbasis Air yang Disetel secara Ultrasonik

Elcioglu et al. (2021) menyatakan dalam studi ilmiah mereka bahwa “Ultrasonikasi merupakan proses esensial untuk dispersi nanopartikel yang baik dalam fluida dasar dan stabilitas, serta untuk sifat yang optimal bagi aplikasi di dunia nyata.” Mereka menggunakan ultrasonikator UP200Ht untuk menghasilkan nanofluida ZnO / air. Sonikasi memberikan pengaruh yang jelas terhadap tegangan permukaan nanofluida ZnO berbasis air. Temuan para peneliti menghasilkan kesimpulan bahwa tegangan permukaan, pembentukan film nano, dan karakteristik terkait lainnya dari nanofluida apa pun dapat diatur dan disetel dalam kondisi ultrasonikasi yang tepat.

Homogenizer Ultrasonik untuk Produksi Nanofluida

Hielscher Ultrasonics merancang, memproduksi, dan mendistribusikan disperser ultrasonik berkinerja tinggi untuk segala jenis aplikasi homogenisasi dan deaglomerasi. Dalam produksi nanofluida, pengendalian sonikasi yang presisi dan perlakuan ultrasonik yang andal terhadap suspensi nanopartikel sangatlah penting.
Prosesor Hielscher Ultrasonics memberi Anda kendali penuh atas semua parameter pemrosesan penting seperti masukan energi, intensitas ultrasonik, amplitudo, tekanan, suhu, dan waktu retensi. Dengan demikian, Anda dapat menyesuaikan parameter ke kondisi yang dioptimalkan, yang selanjutnya menghasilkan nanofluida berkualitas tinggi.

• Untuk volume berapa pun? kapasitas: Hielscher menawarkan ultrasonikator dan beragam aksesori. Hal ini memungkinkan konfigurasi sistem ultrasonik yang ideal untuk aplikasi dan kapasitas produksi Anda. Dari vial kecil berisi beberapa mililiter hingga aliran bervolume tinggi sebesar ribuan galon per jam, Hielscher menawarkan solusi ultrasonik yang sesuai untuk proses Anda.
• Ketangguhan: Sistem ultrasonik kami tangguh dan andal. Semua ultrasonikator Hielscher dibuat untuk pengoperasian 24/7/365 dan hanya memerlukan sedikit perawatan.
• Kemudahan penggunaan: Perangkat lunak canggih pada perangkat ultrasonik kami memungkinkan pemilihan awal dan penyimpanan pengaturan sonikasi agar sonikasi berlangsung dengan mudah dan andal. Menu yang intuitif mudah diakses melalui layar sentuh digital berwarna. Kendali jarak jauh melalui peramban memungkinkan Anda mengoperasikan dan memantau melalui peramban internet apa pun. Pencatatan data otomatis menyimpan parameter proses setiap pelaksanaan sonikasi pada kartu SD bawaan.

Tabel di bawah ini memberikan gambaran tentang perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: