Como fazer nanofluidos

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

O que são nanofluidos?

Um nanofluido é um fluido contendo partículas nanométricas (≺100 nm), comumente chamadas de nanopartículas. As nanopartículas usadas em nanofluidos são normalmente feitas de metais, óxidos, carbonetos ou nanotubos de carbono. Essas nanopartículas são dispersas em um fluido base (por exemplo, óleo de água, etc.) para obter uma suspensão coloidal projetada, ou seja, o nanofluido. Os nanofluidos exibem propriedades termofísicas aprimoradas, como condutividade térmica, difusividade térmica, viscosidade e coeficientes de transferência de calor por convecção em comparação com as propriedades do material do fluido base.
Uma aplicação comum de nanofluidos é seu uso como refrigerante ou refrigerante. Com a adição de nanopartículas aos refrigerantes convencionais (como água, óleo, etilenoglicol, polialfaolefina, etc.), as propriedades térmicas dos refrigerantes convencionais são melhoradas.

• líquidos de resfriamento / transferência de calor
• lubrificante
• Aplicação biomédica

Fazendo nanofluidos com um homogeneizador ultrassônico

A microestrutura dos nanofluidos pode ser influenciada e manipulada pela aplicação da tecnologia de homogeneização e dos parâmetros de processamento mais adequados. A dispersão ultrassônica foi comprovada como uma técnica altamente eficiente e confiável para a preparação de nanofluidos. Os dispersores ultrassônicos são usados em pesquisa e indústria para sintetizar, moer, dispersar e homogeneizar nanopartículas com alta uniformidade e uma distribuição estreita de tamanho de partícula. Os parâmetros do processo para a síntese de nanofluidos incluem entrada de energia ultrassônica, amplitude ultrassônica, temperatura, pressão e acidez. Além disso, os tipos e concentrações de reagentes e aditivos, bem como a ordem em que os aditivos são adicionados à solução, são fatores importantes.
É bem 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 de ultrassom otimizados, como amplitude, pressão, temperatura e entrada de energia (Ws/mL) é a chave para produzir um nanofluido estável e uniforme de alta qualidade. A ultrassonografia pode ser aplicada com sucesso para desaglomerar e dispersar partículas em nanopartículas dispersas únicas. Com tamanho de partícula menor, o movimento browniano (velocidade browniana), bem como as interações partícula-partícula, aumentam e resultam em nanofluidos mais estáveis. Os ultrasonicadores Hielscher permitem o controle preciso sobre todos os parâmetros de processamento importantes, podem funcionar continuamente em altas amplitudes (24/7/365) e vêm com protocolo automático de dados para fácil avaliação de todas as execuções de sonicação.

Sílica nanométrica dispersa por ultrassom

Sonicação melhorou a estabilidade de nanofluidos

Para nanofluidos, uma aglomeração de nanopartículas resulta não apenas no assentamento e entupimento de microcanais, mas também na diminuição da condutividade térmica dos nanofluidos. A desaglomeração e dispersão ultrassônica são amplamente aplicadas na ciência dos materiais e na indústria. A sonicação é uma técnica comprovada para preparar nanodispersões 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 produzidos por ultrassom em pesquisa

A pesquisa investigou os efeitos da ultrassonografia e dos parâmetros ultrassônicos nas características dos nanofluidos. Leia mais sobre as descobertas científicas sobre a preparação de nanofluidos ultrassônicos.

Efeitos ultrassônicos na preparação de nanofluidos 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 pela sonicação dos nanofluidos com o sonicador de sonda de maior potência antes da medição. O aumento da difusividade térmica foi maior para os NPs de menor porte. Isso ocorre porque partículas menores têm maior área de superfície efetiva para proporções de volume. Assim, partículas menores ajudaram a formar um nanofluido estável e a sonicação com uma sonda ultrassônica resultou em um efeito substancial na difusividade térmica. (Noroozi et al. 2014)

Instruções passo a passo para a produção ultrassônica de nanofluidos Al2O3-água

Primeiro, pese a massa das nanopartículas de Al2O3 por uma balança eletrônica digital. Em seguida, coloque nanopartículas de Al2O3 na água destilada pesada gradualmente e agite a mistura Al2O3-água. Sonicar a mistura continuamente por 1h com um dispositivo tipo sonda ultrassônica UP400S (400W, 24kHz, ver foto à 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 aquosos de ZnO ajustados por ultrassom

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

Homogeneizadores ultrassônicos para produção de nanofluidos

A Hielscher Ultrasonics projeta, fabrica e distribui dispersores ultrassônicos de alto desempenho para todos os tipos de aplicações de homogeneização e desaglomeração. Quando se trata da produção de nanofluidos, o controle preciso da sonicação e um tratamento ultrassônico confiável da suspensão de nanopartículas são cruciais.
Os processadores Hielscher Ultrasonics oferecem 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 ultrassônicos 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 galões por hora, a Hielscher oferece a solução ultrassônica adequada para o seu processo.
• Robustez: Nossos sistemas ultrassônicos são robustos e confiáveis. Todos os ultrasonicadores Hielscher são construídos para operação 24 horas por dia, 7 dias por semana, 365 dias por ano e requerem muito pouca manutenção.
• Facilidade de uso: O software elaborado de nossos dispositivos ultrassônicos permite a pré-seleção e o salvamento das configurações de sonicação para uma sonicação simples e confiável. O menu intuitivo é facilmente acessível através de um ecrã tátil digital colorido. O controle remoto do navegador permite que você opere e monitore através de qualquer navegador da Internet. A gravação automática de dados salva os parâmetros do processo de qualquer sonicação executada em um cartão SD integrado.

A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos: