Como fazer nanofluidas

Um nanofluido é um fluido projetado que consiste em um fluido base contendo nanopartículas. Para a síntese de nanofluidos, é necessária uma técnica eficaz e confiável de homogeneização e desagressão para garantir um alto grau de dispersão uniforme. Dispersores ultrassônicos são a tecnologia superior para produzir nanofluidos com excelentes características. A dispersão ultrassônica se destaca pela eficiência, velocidade, simplicidade, confiabilidade e simpatia pelo usuário.

O que são nanofluidas?

Um nanofluido é um fluido contendo partículas nano-dimensionadas (≺100nm), comumente chamado de nanopartículas. Nanopartículas usadas em nanofluidos são tipicamente feitas de metais, óxidos, carbonetos ou nanotubos de carbono. Estas nanopartículas são dispersas em um fluido base (por exemplo, óleo de água, etc.) a fim de obter uma suspensão coloidal projetada, ou seja, o nanofluido. Os nanofluidos apresentam propriedades termofísicas aprimoradas, como condutividade térmica, difusividade térmica, viscosidade e coeficientes de transferência de calor convectivos em comparação com as propriedades materiais do fluido base.
Uma aplicação comum de nanofluidas é o seu uso como refrigerante ou refrigerante. Pela adição de nanopartículas aos refrigerantes convencionais (como água, óleo, etileno glicol, polialfatofina etc.), as propriedades térmicas dos refrigerantes convencionais são melhoradas.

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Ultrasonic dispersion is a well established technique to prepare nanofluids.

Ultrasonic homogeneizador UP400St para a produção de nanofluidas

Fazendo nanofluidos com um homogeneizador ultrassônico

A microestrutura dos nanofluidos pode ser influenciada e manipulada pela aplicação da tecnologia de homogeneização mais adequada e parâmetros de processamento. A dispersão ultrassônica tem sido comprovada como uma técnica altamente eficiente e confiável para a preparação de nanofluidos. Dispersores ultrassônicos são usados em pesquisas e indústrias para sintetizar, moer, dispersar e homogeneizar nanopartículas com alta uniformidade e uma distribuição estreita do tamanho das partículas. Os parâmetros de processo para a síntese de nanofluidos incluem entrada de energia ultrassônica, amplitude ultrassônica, temperatura, pressão e acidez. Futhermore, os tipos e concentrações de reagentes e aditivos, bem como a ordem, na qual os aditivos são adicionados à solução, são fatores importantes.
É sabido que as propriedades dos nanofluidos dependem fortemente da estrutura e forma dos nanomateriais. Portanto, a obtenção de microestruturas controláveis dos nanofluidos é o principal fator que contribui para a funcionalidade e qualidade dos nanofluidos. O uso de parâmetros otimizados de ultrassonização, como amplitude, pressão, temperatura e entrada de energia (Ws/mL) é a chave para produzir um nanofluido estável e uniforme de alta qualidade. A ultrassônica pode ser aplicada com sucesso para desagglomerar e dispersar partículas em nanopartículas dispersas únicas. Com menor tamanho de partícula, o movimento browniano (velocidade browniana) bem como as interações partículas aumentam e resultam em nanofluidos mais estáveis. Os ultrassonicadores hielscher permitem o controle preciso sobre todos os parâmetros de processamento importantes, podem ser executados continuamente em altas amplitudes (24/7/365) e vêm com protocolos automáticos de dados para fácil avaliação de todas as corridas de sônicação.

Ultrasonic dispersion is a reliable technique to produce nanoparticles such as nano-silica for nanofluids

Sílica nano-dimensionada ultrasonicamente dispersa

Sonication Melhorou a Estabilidade dos Nanofluidos

Para os nanofluidos, uma aglomeração de nanopartículas resulta não apenas na liquidação e entupimento de microcanais, mas também na diminuição da condutividade térmica dos nanofluidos. A desagresso e dispersão ultrassônicas são amplamente aplicadas na ciência material e na indústria. A sônicação é uma técnica comprovada para preparar nano-dispersões estáveis com uma distribuição uniforme de nanopartículas e grande estabilidade. Portanto, os dispersores ultrassônicos hielscher são a tecnologia preferida, quando se trata da produção de nanofluidos.

Nanofluidos ultrasonicamente produzidos em pesquisa

Pesquisas investigaram os efeitos da ultrassonização e parâmetros ultrassônicos nas características dos nanofluidos. Leia mais sobre descobertas científicas sobre a preparação de nanofluidas ultrassônicas.

Dispersão Ultrasônica de Nanotubos de Carbono: O ultrasssônico Hielscher UP400S (400W) dispersa e desembaraça CNTs de forma rápida e eficiente em nanotubos únicos.

Ultrassonicator UP200St (200W) dispersando carbono preto na água usando 1%wt Tween80 como surfactante

 

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Efeitos ultrassônicos na preparação de nanofluidas Al2O3

Noroozi et al. (2014) descobriram que, em "maior concentração de partículas, houve maior aumento da difusividade térmica dos nanofluidos resultantes da sonicação. Além disso, maior estabilidade e aumento da difusividade térmica foram obtidos por sonicação dos nanofluidos com o sônico de sonda de maior potência antes da medição." O aprimoramento da difusividade térmica foi maior para os NPs de menor porte. Isso ocorre porque partículas menores têm maiores proporções de superfície eficaz para a proporção de volume. Assim, partículas menores ajudaram a formar um nanofluido estável e a sonicação com uma sonda ultrassônica resultou em um efeito substancial sobre a difusividade térmica. (Noroozi et al. 2014)

Instrução passo a passo para a produção ultrassônica de nano fluidos de água Al2O3

Ultrasonicator UP400St dispersing nanoparticles for nanofluid productionPrimeiro, pesar a massa de nanopartículas Al2O3 por um equilíbrio eletrônico digital. Em seguida, coloque as nanopartículas Al2O3 na água destilada pesada gradualmente e agitar a mistura de água Al2O3. Sonicar a mistura continuamente por 1h com um dispositivo ultrassônico tipo sonda UP400S (400W, 24kHz, ver pic. esquerda) para produzir dispersão uniforme de nanopartículas em água destilada. Os nanofluidos podem ser preparados em diferentes frações (0,1%, 0,5% e 1%). Não são necessárias alterações de surfactante ou pH. (Isfahani et al., 2013)

Nanofluidos Aquos ZnO ultrasonicamente sintonizados

Elcioglu et al. (2021) afirmam em seu estudo científico que "A ultrassonicação é um processo essencial para a dispersão adequada de nanopartículas no fluido básico e estabilidade, bem como para propriedades ideais para aplicações do mundo real". Eles usaram o ultrassonicador UP200Ht para produzir ZnO / nanofluidos de água. A sonicação teve efeitos claros na tensão superficial do aquoso nanofluido ZnO. Os achados dos pesquisadores resultam na conclusão de que a tensão superficial, a formação de nano-filmes e outras características relacionadas de qualquer nanofluido podem ser ajustadas e ajustadas sob condições adequadas de ultrassonização.

Vantagens dos Ultrassonicadores Hielscher para Nanofluids

  • altamente eficiente
  • Dispersão confiável de nanopartículas
  • Tecnologia de ponta
  • Adaptável à sua aplicação
  • 100% linear escalável para qualquer capacidade
  • Disponível facilmente
  • económicamente viáveis
  • Seguro e fácil de usar

Homogeneizadores ultrassônicos para produção de nanofluidas

Controle preciso sobre os parâmetros do processo ultrassônico por Hielscher Ultrasonics' software inteligenteHielscher Ultrasonics projeta, fabrica e distribui dispersores ultrassônicos de alto desempenho para todos os tipos de aplicações de homogeneização e desagregão. Quando se trata da produção de nanofluidos, o controle preciso da sonicação e um tratamento ultrassônico confiável da suspensão das nanopartículas são cruciais.
Os processadores hielscher ultrasonics dão controle total sobre todos os parâmetros de processamento importantes, como entrada de energia, intensidade ultrassônica, amplitude, pressão, temperatura e tempo de retenção. Assim, você pode ajustar os parâmetros para condições otimizadas, o que leva posteriormente a nanofluidos de alta qualidade.

  • Para qualquer volume/capacidade: A Hielscher oferece ultrassonicadores e um amplo portfólio de acessórios. Isso permite a configuração do sistema ultrassônico ideal para sua aplicação e capacidade de produção. De pequenos frascos com mililitros a fluxos de alto volume de milhares de litros por hora, a Hielscher oferece a solução ultrassônica adequada para o seu processo.
  • Robustez: Nossos sistemas ultrassônicos são robustos e confiáveis. Todos os ultrassonicadores Hielscher são construídos para operação 24/7/365 e requerem muito pouca manutenção.
  • Simpatia do usuário: O software elaborado de nossos dispositivos ultrassônicos permite a pré-seleção e a economia de configurações de sônica para uma sônica simples e confiável. O menu intuitivo é facilmente acessível através de um touch-display de cor digital. O controle remoto do navegador permite que você opere e monitore através de qualquer navegador de internet. O registro automático de dados salva os parâmetros de processo de qualquer sonicação executada em um cartão SD embutido.

A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
1 a 500mL 10 a 200 mL / min UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 00,2 a 4 L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 de 10L / min UIP4000hdT
n / D. 10 a 100L / min UIP16000
n / D. maior aglomerado de UIP16000

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Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratoria, piloto e industrial.

Literatura / Referências



Hielscher Ultrasonics supplies high-performance ultrasonic homogenizers from lab to industrial size.

Ultrassônicos de alto desempenho! A gama de produtos da Hielscher abrange todo o espectro desde o ultrassônico de laboratório compacto sobre unidades de bancada até sistemas ultrassônicos industriais completos.