Cum se fac nanofluide

Un nanofluid este un fluid proiectat care constă dintr-un fluid de bază care conține nanoparticule. Pentru sinteza nanofluidelor, este necesară o tehnică eficace și fiabilă de omogenizare și dezaglomerare pentru a asigura un grad ridicat de dispersie uniformă. Dispersoarele cu ultrasunete sunt tehnologia superioară pentru a produce nanofluide cu caracteristici excelente. Dispersia cu ultrasunete excelează prin eficiență, viteză, simplitate, fiabilitate și ușurință în utilizare.

Ce sunt nanofluidele?

Un nanofluid este un fluid care conține particule de dimensiuni nano (≺100nm), denumite în mod obișnuit nanoparticule. Nanoparticulele utilizate în nanofluide sunt de obicei fabricate din metale, oxizi, carburi sau nanotuburi de carbon. Aceste nanoparticule sunt dispersate într-un fluid de bază (de exemplu, apă, ulei etc.) pentru a obține o suspensie coloidală proiectată, adică nanofluidul. Nanofluidele prezintă proprietăți termo-fizice îmbunătățite, cum ar fi conductivitatea termică, difuzivitatea termică, vâscozitatea și coeficienții convectivi de transfer de căldură în comparație cu proprietățile materiale ale fluidului de bază.
O aplicație obișnuită a nanofluidelor este utilizarea lor ca agent de răcire sau agent frigorific. Prin adăugarea de nanoparticule la lichidele de răcire convenționale (cum ar fi apa, uleiul, etilenglicolul, polialfaolefina etc.), proprietățile termice ale lichidelor de răcire convenționale sunt îmbunătățite.

• lichide de răcire / transfer termic
• lubrifianți
• Aplicație biomedicală

Efectuarea nanofluidelor cu un omogenizator cu ultrasunete

Microstructura nanofluidelor poate fi influențată și manipulată prin aplicarea celei mai potrivite tehnologii de omogenizare și parametri de procesare. Dispersia cu ultrasunete a fost dovedită ca o tehnică extrem de eficientă și fiabilă pentru prepararea nanofluidelor. Dispersoare cu ultrasunete sunt utilizate în cercetare și industrie pentru a sintetiza, moară, dispersa și omogeniza nanoparticule cu uniformitate ridicată și o distribuție îngustă a dimensiunii particulelor. Parametrii procesului pentru sinteza nanofluidelor includ intrarea energiei cu ultrasunete, amplitudinea ultrasonică, temperatura, presiunea și aciditatea. În plus, tipurile și concentrațiile reactanților și aditivilor, precum și ordinea în care aditivii sunt adăugați la soluție, sunt factori importanți.
Este bine cunoscut faptul că proprietățile nanofluidelor depind în mare măsură de structura și forma nanomaterialelor. Prin urmare, obținerea microstructurilor controlabile ale nanofluidelor este principalul factor care contribuie la funcționalitatea și calitatea nanofluidelor. Folosind parametrii ultrasonication optimizați, ar fi amplitudinea, presiunea, temperatura și intrarea energiei (Ws / ml) este cheia pentru a produce un nanofluid stabil, uniform de înaltă calitate. Ultrasonication poate fi aplicat cu succes pentru a deaglomera și dispersa particulele în nanoparticule dispersate unice. Cu o dimensiune mai mică a particulelor, mișcarea browniană (viteza browniană), precum și interacțiunile particule-particule cresc și au ca rezultat nanofluide mai stabile. Hielscher ultrasonicators permite controlul precis asupra tuturor parametrilor importanți de procesare, poate rula continuu la amplitudini mari (24/7/365) și vin cu protocoale automate de date pentru evaluarea ușoară a tuturor rulărilor sonicare.

Ultrasonically dispersate nano-dimensiuni de siliciu

Sonicare stabilitate îmbunătățită a nanofluidelor

Pentru nanofluide, o aglomerare de nanoparticule are ca rezultat nu numai depunerea și înfundarea microcanalelor, ci și scăderea conductivității termice a nanofluidelor. Deaglomerarea și dispersia cu ultrasunete sunt aplicate pe scară largă în știința și industria materialelor. Sonicare este o tehnică dovedită pentru a pregăti nano-dispersii stabile cu o distribuție uniformă a nanoparticulelor și o mare stabilitate. Prin urmare, dispersoare cu ultrasunete Hielscher sunt tehnologia preferată, atunci când vine vorba de producția de nanofluide.

Ultrasonically produse nanofluide în cercetare

Cercetările au investigat efectele ultrasonication și parametrii cu ultrasunete asupra caracteristicilor nanofluidelor. Citiți mai multe despre descoperirile științifice privind pregătirea nanofluidului cu ultrasunete.

Efecte cu ultrasunete asupra Al2O3 Nanofluid Preparation

Noroozi et al. (2014) a constatat că la "concentrație mai mare de particule, a existat o îmbunătățire mai mare a difuzivității termice a nanofluidelor rezultate din sonicare. Mai mult decât atât, o mai mare stabilitate și îmbunătățirea difuzivității termice au fost obținute prin sonicarea nanofluidelor cu sonda sonicator de putere mai mare înainte de măsurare. Îmbunătățirea difuzivității termice a fost mai mare pentru NP-urile de dimensiuni mai mici. Acest lucru se datorează faptului că particulele mai mici au raporturi efective mai mari între suprafață și volum. Astfel, particulele mai mici au ajutat la formarea unui nanofluid stabil și sonicare cu o sondă cu ultrasunete a dus la un efect substanțial asupra difuzivității termice. (Noroozi și colab. 2014)

Instrucțiuni pas cu pas pentru producția cu ultrasunete de nanofluide Al2O3-apă

În primul rând, se cântărește masa nanoparticulelor de Al2O3 printr-o balanță electronică digitală. Apoi puneți treptat nanoparticule de Al2O3 în apa distilată cântărită și agitați amestecul Al2O3-apă. Sonicate amestecul continuu timp de 1h cu un dispozitiv de tip sondă cu ultrasunete UP400S (400W, 24kHz, a se vedea pic. stânga) pentru a produce dispersie uniformă a nanoparticulelor în apă distilată. Nanofluidele pot fi preparate la diferite fracțiuni (0,1%, 0,5% și 1%). Nu sunt necesare modificări ale agentului tensioactiv sau ale pH-ului. (Isfahani și colab., 2013)

Ultrasonically tuned Apoase ZnO nanofluide

Elcioglu et al. (2021) afirmă în studiul lor științific că "Ultrasonication este un proces esențial pentru dispersia adecvată a nanoparticulelor în fluidul de bază și stabilitate, precum și pentru proprietăți optime pentru aplicații din lumea reală." Ei au folosit ultrasonicator UP200Ht pentru a produce nanofluide ZnO / apă. Sonicare a avut efecte clare asupra tensiunii superficiale a nanofluidului apos de ZnO. Rezultatele cercetătorilor au ca rezultat concluzia că tensiunea superficială, formarea nano-filmului și alte caracteristici conexe ale oricărui nanofluid pot fi ajustate și reglate în condiții adecvate de ultrasonication.

Omogenizatoare cu ultrasunete pentru producția de nanofluide

Hielscher Ultrasonics proiectează, produce și distribuie dispersoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru toate tipurile de aplicații de omogenizare și dezaglomerare. Când vine vorba de producția de nanofluide, controlul precis sonicare și un tratament fiabil cu ultrasunete al suspensiei de nanoparticule sunt cruciale.
Hielscher Ultrasonics' procesoare vă oferă control deplin asupra tuturor parametrilor importanți de procesare, ar fi aportul de energie, intensitatea cu ultrasunete, amplitudinea, presiunea, temperatura și timpul de retenție. Astfel, puteți ajusta parametrii la condiții optimizate, ceea ce duce ulterior la nanofluide de înaltă calitate.

• Pentru orice volum / capacitate: Hielscher oferă ultrasonicators și un portofoliu larg de accesorii. Acest lucru permite configurarea sistemului cu ultrasunete ideal pentru aplicația și capacitatea de producție. De la flacoane mici cu mililitri la fluxuri de volum mare de mii de galoane pe oră, Hielscher oferă soluția cu ultrasunete potrivită pentru procesul dumneavoastră.
• Robustețe: Sistemele noastre cu ultrasunete sunt robuste și fiabile. Toate ultrasonicators Hielscher sunt construite pentru funcționarea 24/7/365 și necesită foarte puțină întreținere.
• Ușurință în utilizare: Software-ul elaborat al dispozitivelor noastre cu ultrasunete permite pre-selectarea și salvarea setărilor sonicare pentru o sonicare simplă și fiabilă. Meniul intuitiv este ușor accesibil prin intermediul unui afișaj tactil digital colorat. Controlul de la distanță al browserului vă permite să operați și să monitorizați prin orice browser de internet. Înregistrarea automată a datelor salvează parametrii procesului de orice sonicare rula pe un built-in SD-card.

Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicators noastre: