ナノ流体の作り方

ナノ流体は、ナノ粒子を含むベース流体からなる人工流体です。ナノ流体の合成には、高度な均一分散を確保するために、効果的で信頼性の高い均質化および解凝集技術が必要です。超音波分散機は、優れた特性を持つナノ流体を製造するための優れた技術です。超音波分散は、効率、速度、単純さ、信頼性、および使いやすさによって優れています。

ナノ流体とは?

ナノ流体は、一般にナノ粒子と呼ばれるナノサイズの粒子(≺100nm)を含む流体です。ナノ流体に使用されるナノ粒子は、通常、金属、酸化物、炭化物、またはカーボンナノチューブでできています。これらのナノ粒子は、ベース流体(例えば、水、油など)に分散させて、人工的なコロイド懸濁液、すなわちナノ流体を得る。ナノ流体は、ベース流体の材料特性と比較して、熱伝導率、熱拡散率、粘度、対流熱伝達係数などの優れた熱物理的特性を示します。
ナノ流体の一般的な用途は、冷却剤または冷媒としての使用です。従来の冷却剤(水、油、エチレングリコール、ポリアルファオレフィンなど)にナノ粒子を添加することにより、従来の冷却剤の熱特性が向上します。

• 冷却/伝熱液
• 潤滑 剤
• バイオメディカルアプリケーション

超音波ホモジナイザーによるナノ流体の作製

ナノ流体の微細構造は、最適な均質化技術と処理パラメータの適用によって影響を受け、操作することができます。超音波分散液は、ナノ流体調製のための非常に効率的で信頼性の高い技術として証明されています。超音波分散機は、高い均一性と狭い粒度分布でナノ粒子を合成、粉砕、分散、均質化するために研究および産業で使用されています。ナノ流体の合成のためのプロセスパラメータには、超音波エネルギー入力、超音波振幅、温度、圧力、および酸性度が含まれます。さらに、反応物や添加剤の種類や濃度、そして溶液に添加剤を添加する順番も重要な要素です。
ナノ流体の特性がナノ材料の構造や形状に強く依存することはよく知られています。したがって、ナノ流体の制御可能な微細構造を得ることは、ナノ流体の機能性と品質に寄与する主な要因です。振幅、圧力、温度、エネルギー入力(Ws / mL)などの最適化された超音波処理パラメータを使用することは、安定した均一な高品質のナノ流体を生成するための鍵です。超音波処理は、粒子を単一の分散ナノ粒子に解凝集および分散させるために首尾よく適用することができる。粒子サイズが小さいほど、ブラウン運動(ブラウン速度)と粒子間相互作用が増加し、より安定したナノ流体が得られます。ヒールシャー超音波装置は、すべての重要な処理パラメータの正確な制御を可能にし、高振幅(24/7/365)で連続的に実行でき、すべての超音波処理の実行を容易に評価するための自動データプロトコルが付属しています。

超音波分散ナノサイズシリカ

超音波処理ナノ流体の安定性の向上

ナノ流体の場合、ナノ粒子の凝集は、マイクロチャネルの沈降と目詰まりだけでなく、ナノ流体の熱伝導率の低下ももたらします。超音波解凝集および分散は、材料科学および産業において広く適用されています。超音波処理は、均一なナノ粒子分布と優れた安定性を備えた安定したナノ分散液を調製するための実証済みの技術です。したがって、ヒールシャー超音波分散機は、ナノ流体の製造に関しては好ましい技術です。

研究における超音波生産ナノ流体

研究は、ナノ流体の特性に対する超音波処理および超音波パラメータの影響を調査した。超音波ナノ流体調製に関する科学的知見についてもっと読む。

Al2O3ナノ流体調製に対する超音波効果

Norooziら(2014)は、「粒子濃度が高いと、超音波処理に起因するナノ流体の熱拡散率が大幅に向上する」ことを発見しました。さらに、測定前に高出力プローブソニケーターでナノ流体を超音波処理することにより、より高い安定性と熱拡散率の向上が得られました。」熱拡散率の向上は、小型のNPほど大きかった。これは、粒子が小さいほど、有効表面積と体積の比率が高くなるためです。したがって、より小さな粒子は安定したナノ流体を形成するのを助け、超音波プローブによる超音波処理は熱拡散率に相当な影響を及ぼした。(Noroozi et al. 2014)

Al2O3-水ナノ流体の超音波製造のためのステップバイステップの説明

まず、Al2O3ナノ粒子の質量をデジタル電子天秤で秤量します。次に、Al2O3ナノ粒子を秤量した蒸留水に徐々に入れ、Al2O3-水混合物を攪拌します。超音波プローブ型デバイスUP400S(400W、24kHz、左図参照)で混合物を1時間連続的に超音波処理して、蒸留水中のナノ粒子を均一に分散させます。ナノ流体は、異なる画分(0.1%、0.5%、および1%)で調製できます。界面活性剤やpHの変更は必要ありません。(イスファハニ他、2013)

超音波調整された水性ZnOナノ流体

Elciogluら(2021)は、彼らの科学的研究において、「超音波処理は、ナノ粒子をベース流体に適切に分散させ、安定性を確保するため、および実際のアプリケーションに最適な特性を得るために不可欠なプロセスである」と述べています。彼らは超音波装置を使用しました UP200HtはZnO /水ナノ流体を生成するために。超音波処理は、水性ZnOナノ流体の表面張力に明確な影響を及ぼしました。研究者の調査結果は、任意のナノ流体の表面張力、ナノ膜形成および他の関連特性は、適切な超音波条件下で調整および調整することができるという結論をもたらす。

ナノ流体製造用の超音波ホモジナイザー

ヒールシャー超音波は、あらゆる種類の均質化および解凝集アプリケーション向けの高性能超音波分散機を設計、製造、販売しています。ナノ流体の製造に関しては、正確な超音波処理制御とナノ粒子懸濁液の信頼性の高い超音波処理が重要です。
ヒールシャー超音波のプロセッサは、エネルギー入力、超音波強度、振幅、圧力、温度、保持時間などのすべての重要な処理パラメータを完全に制御します。これにより、パラメータを最適な条件に調整することができ、その結果、高品質のナノ流体が得られます。

• 任意のボリューム/容量の場合: ヒールシャーは超音波装置とアクセサリーの幅広いポートフォリオを提供しています。これにより、お客様のアプリケーションと生産能力に最適な超音波システムの構成が可能になります。ミリリットルの小さなバイアルから毎時数千ガロンの大量の流れまで、ヒールシャーはあなたのプロセスに適した超音波ソリューションを提供します。
• 丈夫： 当社の超音波システムは堅牢で信頼性があります。すべてのヒールシャー超音波装置は、24/7/365操作用に構築されており、メンテナンスをほとんど必要としません。
• 使いやすさ: 当社の超音波装置の精巧なソフトウェアは、シンプルで信頼性の高い超音波処理のための超音波処理設定の事前選択と保存を可能にします。直感的なメニューは、デジタルカラータッチディスプレイから簡単にアクセスできます。リモートブラウザコントロールを使用すると、任意のインターネットブラウザを介して操作および監視できます。自動データ記録は、内蔵SDカードに任意の超音波処理実行のプロセスパラメータを保存します。

以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。