Teplonosné kvapaliny – vynikajúca účinnosť vďaka sonikovaným nanokvapalinám

Prekonajte limity tepelnej vodivosti teplonosných kvapalín! Vytvárajte stabilné nanokvapaliny pomocou ultrazvukovej dispergácie a zvyšujte tepelnú vodivosť pomocou teplonosných kvapalín s časticami nanometrových rozmerov. Sondové sonikátory Hielscher sú vysoko účinné a spoľahlivé dispergátory na výrobu nanokvapalín.

Výhody ultrazvukovej dispergácie v teplonosných kvapalinách na báze nanokvapalín

Ultrazvukovo dispergované nanokvapaliny sa vyznačujú mimoriadne rovnomernou disperziou a dlhodobou stabilitou, čím zlepšujú funkčnosť teplonosných kvapalín vďaka vyššej tepelnej vodivosti.

• Zvýšená tepelná vodivosť
  Rovnomerná disperzia zväčšuje účinnú plochu povrchu nanočastíc, ktoré interagujú s kvapalinou, čím zlepšuje prenos tepla vedením.
• Zlepšená dlhodobá stabilita
  Sonikované nanokvapaliny vykazujú výrazne zníženú sedimentáciu a aglomeráciu, čo zabezpečuje predvídateľný a stály tepelný výkon.
• Škálovateľnosť a opakovateľnosť
  Sondové sonikátory s výkonmi od 100 W do 16 kW možno škálovať na prípravu formulácií v laboratórnom meradle aj na priemyselnú výrobu, pričom umožňujú presné riadenie dodávanej energie a času spracovania.
• Kompatibilita s rôznymi kvapalinovými systémami
  Ultrazvukové spracovanie možno použiť pre široké spektrum základných kvapalín – od vody a glykolov až po oleje s vysokou teplotou varu a syntetické teplonosné kvapaliny používané v extrémnych prostrediach.

Teplonosné kvapaliny – lepšie vo forme nanokvapalín

Teplonosné kvapaliny (HTF) sú kľúčovými zložkami tepelných systémov v širokej škále priemyselných odvetví – od výroby solárnej elektrickej energie a chemickej výroby až po chladenie v automobilovom priemysle a elektronike. Ich hlavnou úlohou je účinne absorbovať, prenášať a odvádzať tepelnú energiu, udržiavať prevádzkovú stabilitu a predchádzať prehrievaniu v prostrediach s vysokými aj nízkymi teplotami.
Medzi tradičné teplonosné kvapaliny patria voda, etylénglykol, minerálne oleje a syntetické kvapaliny. S rastúcimi technologickými nárokmi na reguláciu teploty – najmä v miniaturizovaných systémoch a systémoch s vysokou hustotou výkonu – sa však limity tepelnej vodivosti konvenčných kvapalín stávajú obmedzujúcim faktorom.
Práve tu prichádzajú na rad nanokvapaliny.
Nanokvapaliny sú cielene navrhnuté koloidné suspenzie nanočastíc (zvyčajne menších ako 100 nm) v základných kvapalinách. Tieto nanočastice – oxidy kovov (napr. Al₂O₃, ZnO), kovy (napr. Cu, Ag), štruktúry na báze uhlíka (napr. grafén, uhlíkové nanorúrky) – výrazne zvyšujú tepelnú vodivosť, súčiniteľ prestupu tepla konvekciou a mernú tepelnú kapacitu kvapaliny.
Aby boli nanokvapaliny spoľahlivé a prakticky použiteľné, musia spĺňať jednu zásadnú požiadavku: dlhodobú stabilitu. Bez stabilnej a rovnomernej disperzie majú nanočastice tendenciu aglomerovať, sedimentovať alebo reagovať so základnou kvapalinou – čím sa zhoršuje nielen tepelný výkon, ale aj bezpečnosť a životnosť systému.
 

Ultrazvukové homogenizátory dokážu vytvárať stabilné nanokvapaliny, ktoré spĺňajú požiadavky na výrobu vysoko výkonných teplonosných kvapalín.

Ultrazvukové dispergátory na výrobu teplonosných kvapalín

Ultrazvukové spracovanie – konkrétne pomocou sondových sonikátorov – je osvedčená, škálovateľná metóda výroby vysoko výkonných nanokvapalín s vynikajúcou stabilitou a reprodukovateľnosťou.

Čo však robí sonikáciu takou účinnou?
Vysoko účinný mechanizmus ultrazvukovej dispergácie je založený na akustickej kavitácii: tvorbe, raste a implozívnom kolapse mikrobublín v kvapalnom prostredí pri pôsobení vysokointenzívneho nízkofrekvenčného ultrazvuku (zvyčajne pri približne 20 kHz). Tento fyzikálny jav vytvára intenzívne lokálne šmykové sily, mikroprúdy a rázové vlny, ktoré sú dostatočne silné na to, aby:

• Rozbíjali aglomeráty a agregáty nanočastíc
• Dosiahli rovnomernú disperziu nanočastíc vo viskóznych kvapalinách alebo kvapalinách s vysokým povrchovým napätím
• Uľahčovali zmáčanie povrchov častíc základnou kvapalinou
• Zmenšovali veľkosť častíc (v niektorých prípadoch až na veľkosť primárnych častíc)
• Sonikácia je navyše nechemický postup s nízkou spotrebou prísad, ktorý minimalizuje potrebu povrchovo aktívnych látok alebo dispergačných činidiel – čím zachováva fyzikálno-chemické vlastnosti kvapaliny aj nanočastíc.

 
Tu nájdete protokoly pre rôzne formulácie nanokvapalín!
Prečítajte si, ako sa sonikácia používa na zlepšovanie materiálov s fázovou premenou!
 

Ultrazvuková dispergácia nanočastíc – účinné zmenšovanie veľkosti častíc a rovnomerná disperzia

Sonikátory Hielscher na výrobu teplonosných nanokvapalín

Použitie ultrazvukovej dispergácie pri výrobe teplonosných kvapalín na báze nanokvapalín je viac než len voľbou spôsobu spracovania – je nevyhnutnosťou na dosiahnutie spoľahlivých a vysoko výkonných riešení tepelného manažmentu v náročných prostrediach. Keďže výskum neustále odhaľuje nové chemické zloženia nanočastíc a kombinácie základných kvapalín, sonikácia vyniká ako základná technika umožňujúca ich praktické využitie.
Ultrazvukové homogenizátory Hielscher sú dostupné ako stolové aj plne priemyselné dispergátory, ktoré uľahčujú lineárne zväčšovanie výrobného meradla od testovania formulácií až po komerčnú výrobu.

Ak potrebujete pomoc s technickou realizáciou, odporúčania zariadení alebo podrobné procesné parametre prispôsobené vašim konkrétnym nanokvapalinovým systémom, obráťte sa na našich špecialistov na sonikáciu.
 

Návrh, výroba a poradenstvo – kvalita vyrobená v Nemecku

Ultrazvukové prístroje Hielscher sú známe najvyššou kvalitou a najvyššími štandardmi konštrukcie. Robustnosť a jednoduchá obsluha umožňujú bezproblémovú integráciu našich ultrazvukových prístrojov do priemyselných prevádzok. Ultrazvukové prístroje Hielscher ľahko zvládajú drsné podmienky a náročné prostredia.

Hielscher Ultrasonics je spoločnosť s certifikáciou ISO a kladie osobitný dôraz na vysoko výkonné ultrazvukové prístroje s najmodernejšou technológiou a jednoduchým používaním. Ultrazvukové prístroje Hielscher samozrejme spĺňajú požiadavky CE aj požiadavky UL, CSA a RoHs.

Nasledujúca tabuľka poskytuje predstavu o približnej kapacite spracovania našich ultrazvukových prístrojov: