გამაგრილებლები, რომლებიც დაფუძნებულია თერმოგამტარ ნანოსითხეებზე
ულტრაბგერითი სინთეზირებული ნანოსითხეები ეფექტური გამაგრილებლები და სითბოს გადამცვლელი სითხეებია. თერმოგამტარი ნანომასალები მნიშვნელოვნად ზრდის სითბოს გადაცემას და სითბოს გაფრქვევის შესაძლებლობებს. Sonication კარგად არის დამკვიდრებული თერმოგამტარი ნანონაწილაკების სინთეზსა და ფუნქციონალიზაციაში, ასევე სტაბილური მაღალი ხარისხის ნანოსითხეების წარმოებაში გაგრილებისთვის.
ნანოფლუიდური ზემოქმედება თერმოჰიდრავლიკურ შესრულებაზე
მასალის თბოგამტარობა არის სითბოს გატარების უნარის საზომი. გამაგრილებლებისა და სითბოს გადამცემი სითხებისთვის (ასევე უწოდებენ თერმულ სითხეს ან თერმულ ზეთს), სასურველია მაღალი თბოგამტარობა. მრავალრიცხოვანი ნანომასალა გვთავაზობს დიდ თერმოგამტარ თვისებებს. ნანომასალების უმაღლესი თერმული კონდუქტომეტრის გამოყენების მიზნით, გამაგრილებელ სითხეებად გამოიყენება ე.წ. ნანოსითხე არის სითხე, რომელშიც ნანომეტრის ზომის ნაწილაკები შეჩერებულია საბაზისო სითხეში, როგორიცაა წყალი, გლიკოლი ან ზეთი, სადაც ისინი ქმნიან კოლოიდურ ხსნარს. ნანოსითხეებს შეუძლიათ მნიშვნელოვნად გაზარდონ თბოგამტარობა ნანონაწილაკების ან უფრო დიდი ნაწილაკების გარეშე სითხეებთან შედარებით. დისპერსიული ნანონაწილაკების მასალა, ზომა, სიბლანტე, ზედაპირული მუხტი და სითხის სტაბილურობა მნიშვნელოვნად მოქმედებს ნანოსითხეების თერმულ შესრულებაზე. ნანოსითხეები სწრაფად იძენს მნიშვნელობას სითბოს გადაცემის აპლიკაციებში, რადგან ისინი აჩვენებენ სითბოს გადაცემის მაღალ ეფექტურობას ჩვეულებრივ ბაზის სითხეებთან შედარებით.
ულტრაბგერითი დისპერსია არის უაღრესად ეფექტური, საიმედო და ინდუსტრიულად დამკვიდრებული ტექნიკა ნანოსითხეების წარმოებისთვის მაღალი ხარისხის სითბოს გადაცემის შესაძლებლობებით.
- მაღალი ზედაპირი: მოცულობის თანაფარდობა მნიშვნელოვნად მაღალი ენერგიისა და მასის გადაცემის სიჩქარისთვის
- დაბალი მასა ძალიან კარგი კოლოიდური სტაბილურობისთვის
- დაბალი ინერცია, რაც ამცირებს ეროზიას
ეს ნანო ზომასთან დაკავშირებული მახასიათებლები ნანოსითხეებს ანიჭებს განსაკუთრებულ თბოგამტარობას. ულტრაბგერითი დისპერსია არის ყველაზე ეფექტური ტექნიკა ფუნქციონალიზებული ნანონაწილაკებისა და ნანოსითხეების წარმოებისთვის.
ულტრაბგერითი წარმოებული ნანოსითხეები უმაღლესი თერმული გამტარობით
მრავალრიცხოვანი ნანომასალა – როგორიცაა CNT, სილიციუმი, გრაფენი, ალუმინი, ვერცხლი, ბორის ნიტრიდი და მრავალი სხვა – უკვე დადასტურებულია, რომ გაზრდის სითბოს გადამცემი სითხეების თერმული კონდუქტომეტრულობას. ქვემოთ შეგიძლიათ იხილოთ ულტრაბგერითი მომზადების ქვეშ მომზადებული თერმოგამტარი ნანოსითხეების სამაგალითო კვლევის შედეგები.
ალუმინზე დაფუძნებული ნანოსითხის წარმოება ულტრაბგერით
ბუონომო და სხვ. (2015) აჩვენა Al2O3 ნანოსითხეების გაუმჯობესებული თერმული კონდუქტომეტრი, რომლებიც მომზადებული იყო ულტრაბგერითი გამოკვლევით.
წყალში Al2O3 ნანონაწილაკების თანაბრად დასაშლელად, მკვლევარებმა გამოიყენეს Hielscher ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი UP400S. ულტრაბგერითი დეაგლომერირებული და გაფანტული ალუმინის ნაწილაკები წარმოიქმნება ნაწილაკების ზომით დაახლოებით. 120 ნმ ყველა ნანოსითხესთვის – ნაწილაკების კონცენტრაციისგან დამოუკიდებლად. ნანოსითხეების თერმული კონდუქტომეტრი იზრდებოდა მაღალ ტემპერატურაზე სუფთა წყალთან შედარებით. 0,5% Al2O3 ნაწილაკების კონცენტრაციით ოთახის ტემპერატურაზე 25°C, თბოგამტარობის ზრდა მხოლოდ დაახლოებით 0,57%-ია, მაგრამ 65°C-ზე ეს მნიშვნელობა იზრდება დაახლოებით 8%-მდე. 4%-იანი მოცულობის კონცენტრაციისთვის, გაძლიერება მიდის 7,6%-დან 14,4%-მდე, ტემპერატურის მატებით 25°C-დან 65°C-მდე.
[იხ. ბუონომო და სხვ., 2015]
წყალზე დაფუძნებული ბორის ნიტრიდის ნანოსითხეების ნაწილაკების ზომის განაწილება ბორის ნიტრიდის სხვადასხვა კონცენტრაციით UP400S-ით ულტრაბგერითი გამოკვლევის შემდეგ (a) 0.1% hBN, (b) 0.5% hBN, (c) 2% hBN
ბორის ნიტრიდზე დაფუძნებული ნანოსითხის წარმოება სონიკაციის გამოყენებით
ილჰანი და სხვ. (2016) გამოიკვლია ექვსკუთხა ბორის ნიტრიდის (hBN) დაფუძნებული ნანოსითხეების თბოგამტარობა. ამ მიზნით კარგად დისპერსიული, სტაბილური ნანოსითხეების სერია, რომელიც შეიცავს hBN ნანონაწილაკებს საშუალო დიამეტრით 70 ნმ, იწარმოება ორეტაპიანი მეთოდით, რომელიც მოიცავს ულტრაბგერით და ზედაპირულ აქტიურ ნივთიერებებს, როგორიცაა ნატრიუმის დოდეცილ სულფატი (SDS) და პოლივინილ პიროლიდონი (PVP). ულტრაბგერითი დისპერსიული hBN-წყლის ნანოსითხე აჩვენებს მნიშვნელოვან თერმული კონდუქტომეტრულ ზრდას თუნდაც ძალიან განზავებული ნაწილაკების კონცენტრაციისთვის. ზონდის ტიპის ულტრაბგერითი UP400S-ით გაჟღერებამ შეამცირა აგრეგატების ნაწილაკების საშუალო ზომა 40-60 ნმ დიაპაზონამდე. მკვლევარები ასკვნიან, რომ ბორის ნიტრიდის დიდი და მკვრივი აგრეგატები, რომლებიც დაფიქსირდა დაუმუშავებელ მშრალ მდგომარეობაში, იშლება ულტრაბგერითი პროცესით და სურფაქტანტის დამატებით. ეს ხდის ულტრაბგერითი დისპერსიას ეფექტურ მეთოდად წყლის დაფუძნებული ნანოსითხეების მოსამზადებლად სხვადასხვა ნაწილაკების კონცენტრაციით.
[იხ. ილჰანი და სხვები, 2016]
STEM სურათი, რომელიც გვიჩვენებს ულტრაბგერითი დისპერსიული ეთილენგლიკოლის (EG)-ზე დაფუძნებული hBN ნანო სითხის მორფოლოგიას 0,5% ნაწილაკების მოცულობითი კონცენტრაციით.
“ულტრაბგერითი დამუშავება არის ყველაზე ფართოდ გამოყენებული პროცესი ლიტერატურაში ნანოსითხეების სტაბილურობის გასაზრდელად.” [Ilhan et al., 2016] და ასევე სამრეწველო წარმოებაში, sonication დღესდღეობით ყველაზე ეფექტური, საიმედო და ეკონომიური ტექნიკაა შესანიშნავი შესრულების გრძელვადიანი სტაბილური ნანოსითხეების მისაღებად.
სამრეწველო ულტრაბგერითი გამაგრილებლის წარმოებისთვის
მეცნიერულად დადასტურებული, ინდუსტრიულად დამკვიდრებული – Hielscher ულტრაბგერითი ნანოსითხის წარმოებისთვის
ულტრაბგერითი მაღალი ათვლის დისპერსერები არის საიმედო მანქანები მაღალი ხარისხის გამაგრილებლებისა და სითბოს გადამცემი სითხეების უწყვეტი წარმოებისთვის. ულტრაბგერითი შერევა ცნობილია თავისი ეფექტურობითა და საიმედოობით – მაშინაც კი, როდესაც მოქმედებს შერევის მკაცრი პირობები.
Hielscher Ultrasonics მოწყობილობა საშუალებას იძლევა მოამზადოს არატოქსიკური, არასაშიში, ზოგიერთი საკვების დონის ნანოსითხეებიც კი. ამავდროულად, ყველა ჩვენი ულტრაბგერითი არის ძალიან ეფექტური, საიმედო, უსაფრთხო და ძალიან ძლიერი. შექმნილია 24/7 მუშაობისთვის, ჩვენს სკამზე და საშუალო ზომის ულტრაბგერასაც კი შეუძლია შესანიშნავი მოცულობის წარმოება.
წაიკითხეთ მეტი ნანოსითხეების ულტრაბგერითი წარმოების შესახებ ან დაგვიკავშირდით ახლავე, რომ მიიღოთ სიღრმისეული კონსულტაცია და უფასო წინადადება ულტრაბგერითი დისპერსერისთვის!
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:
| სურათების მოცულობა | Დინების სიჩქარე | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 1-დან 500 მლ-მდე | 10-დან 200 მლ/წთ-მდე | UP100H |
| 10-დან 2000 მლ-მდე | 20-დან 400 მლ/წთ-მდე | UP200Ht, UP400 ქ |
| 0.1-დან 20ლ-მდე | 0.2-დან 4ლ/წთ-მდე | UIP2000hdT |
| 10-დან 100 ლ-მდე | 2-დან 10ლ/წთ-მდე | UIP4000hdT |
| 15-დან 150 ლ-მდე | 3-დან 15 ლ/წთ-მდე | UIP6000hdT |
| na | 10-დან 100ლ/წთ-მდე | UIP16000 |
| na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000 |
Დაგვიკავშირდით!? Გვკითხე ჩვენ!
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორების შერევას აპლიკაციების, დისპერსიის, ემულსიფიკაციისა და ექსტრაქციისთვის ლაბორატორიულ, საპილოტე და სამრეწველო მასშტაბებზე.
ლიტერატურა? ლიტერატურა
- B. Buonomo, O. Manca, L. Marinelli, S. Nardini (2015): Effect of temperature and sonication time on nanofluid thermal conductivity measurements by nano-flash method. Applied Thermal Engineering 2015.
- Beybin İlhan, Melike Kurt, Hakan Ertürk (2016): Experimental investigation of heat transfer enhancement and viscosity change of hBN nanofluids. Experimental Thermal and Fluid Science, Volume 77, 2016. 272-283.
- Oldenburg, S., Siekkinen, A., Darlington, T., Baldwin, R. (2007): Optimized Nanofluid Coolants for Spacecraft Thermal Control Systems. SAE Technical Paper, 2007.
- Mehdi Keyvani, Masoud Afrand, Davood Toghraie, Mahdi Reiszadeh (2018): An experimental study on the thermal conductivity of cerium oxide/ethylene glycol nanofluid: developing a new correlation. Journal of Molecular Liquids, Volume 266, 2018, 211-217.
ფაქტები, რომელთა ცოდნაც ღირს
რატომ არის ნანოსითხეები კარგი გაგრილებისა და სითბოს გადაცემისთვის?
გამაგრილებლების ახალი კლასი არის ნანოსითხეები, რომლებიც შედგება საბაზისო სითხისგან (მაგ. წყალი), რომელიც მოქმედებს როგორც გადამზიდავი სითხე ნანო ზომის ნაწილაკებისთვის. დანიშნულებისამებრ შემუშავებულ ნანონაწილაკებს (მაგ. ნანო ზომის CuO, ალუმინის ტიტანის დიოქსიდი, ნახშირბადის ნანომილები, სილიციუმის დიოქსიდი, ან ლითონები, როგორიცაა სპილენძი, ვერცხლის ნანოროლები) დაშლილი საბაზისო სითხეში შეიძლება მნიშვნელოვნად გაზარდოს მიღებული ნანოსითხის სითბოს გადაცემის უნარი. ეს აქცევს ნანოსითხეებს არაჩვეულებრივ მაღალი ხარისხის გამაგრილებელ სითხეებს.
თერმოგამტარ ნანონაწილაკების შემცველი სპეციალურად წარმოებული ნანოსითხეების გამოყენება სითბოს გადაცემისა და გაფრქვევის მნიშვნელოვან გაუმჯობესებას იძლევა; მაგ. ვერცხლის 55±12 ნმ დიამეტრის და 12,8 მკმ საშუალო სიგრძის 0,5 ვ.%-ზე გაზრდილი წყლის თბოგამტარობა 68%-ით, ხოლო ვერცხლის ნანოროლების 0.5 ვ.%-ით გაზრდის ეთილენ გლიკოლზე დაფუძნებული გამაგრილებლის თბოგამტარობა 98%-ით. ალუმინის ნანონაწილაკებს 0,1%-ით შეუძლიათ წყლის კრიტიკული სითბოს ნაკადი გაზარდონ 70%-ით; ნაწილაკები გაცივებულ ობიექტზე ქმნიან უხეშ ფოროვან ზედაპირს, რაც ხელს უწყობს ახალი ბუშტების წარმოქმნას, ხოლო მათი ჰიდროფილური ბუნება ხელს უწყობს მათ მოშორებას, რაც ხელს უშლის ორთქლის ფენის წარმოქმნას. ნანოსითხე, რომლის კონცენტრაცია 5%-ზე მეტია, მოქმედებს როგორც არანიუტონის სითხეები. (შდრ. (ოლდენბურგი და სხვ., 2007)
ლითონის ნანონაწილაკების დამატება გამაგრილებლებში, რომლებიც გამოიყენება თერმული კონტროლის სისტემებში, შეიძლება მკვეთრად გაზარდოს საბაზისო სითხის თბოგამტარობა. ლითონის ნანონაწილაკ-სითხის კომპოზიტურ მასალებს მოიხსენიებენ, როგორც ნანოსთხეებს და მათ გამოყენებას, როგორც გამაგრილებლებს, აქვს პოტენციალი შეამციროს კოსმოსური ხომალდის თერმული კონტროლის სისტემების წონისა და სიმძლავრის მოთხოვნები. ნანოსითხეების თერმული გამტარობა დამოკიდებულია შემადგენელი ნანონაწილაკების კონცენტრაციაზე, ზომაზე, ფორმაზე, ზედაპირის ქიმიაზე და აგრეგაციის მდგომარეობაზე. გამოკვლეული იყო ნანონაწილაკების დატვირთვის კონცენტრაციისა და ნანონაწილაკების ასპექტის თანაფარდობა წყლისა და ეთილენგლიკოლის დაფუძნებული გამაგრილებლების თბოგამტარობასა და სიბლანტეზე. ვერცხლის ნანოროლები 55 ± 12 ნმ დიამეტრით და საშუალო სიგრძით 12,8 ± 8,5 მკმ კონცენტრაციით 0,5% მოცულობითი გაზრდის წყლის თბოგამტარობას 68%-ით. ეთილენგლიკოლზე დაფუძნებული გამაგრილებლის თბოგამტარობა გაიზარდა 98%-ით ვერცხლის ნანოროლების დატვირთვის კონცენტრაციით 0.5% მოცულობით. გრძელი ნანოროლები უფრო მეტ გავლენას ახდენდნენ თბოგამტარობაზე, ვიდრე მოკლე ნანოროლები იმავე დატვირთვის სიმკვრივით. თუმცა, უფრო გრძელი ნანოროლები ასევე ზრდიდნენ საბაზისო სითხის სიბლანტეს უფრო მეტად, ვიდრე მოკლე ნანოროლები.
(ოლდენბურგი და სხვ., 2007)
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალი ხარისხის ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორებისგან ლაბორატორია რომ სამრეწველო ზომა.