Nanofluid je inženirska tekočina, ki je sestavljena iz osnovne tekočine, ki vsebuje nanodelce. Za sintezo nanofluidov je potrebna učinkovita in zanesljiva tehnika homogenizacije in deaglomeracije, da se zagotovi visoka stopnja enotne disperzije. Ultrazvočni razpršilci so vrhunska tehnologija za proizvodnjo nanofluidov z odličnimi značilnostmi. Ultrazvočna disperzija se odlično razlikuje po učinkovitosti, hitrosti, lahkotnosti, zanesljivosti in prijaznosti uporabnika.

Kaj so nanofluid?

Nanofluid je tekočina, ki vsebuje nano-velikosti delcev (≺100nm), ki se običajno imenujejo nanodelci. Nanodelci, ki se uporabljajo v nanofluidih, so običajno izdelani iz kovin, oksidov, karbidov ali ogljikovih nanocevk. Ti nanodelci se razpršijo v bazno tekočino (npr. vodno olje itd.), da se pridobi inženirsko koloidno vzmetenje, to je nanofluid. Nanofluidi v primerjavi z lastnostmi materiala osnovne tekočine izkažejo okrepljene termo fizikalne lastnosti, kot so toplotna prevodnost, toplotna difuznost, viskoznost in konvektivni koeficienti prenosa toplote.
Pogosta uporaba nanofluidov je njihova uporaba kot hladilno ali hladilno sredstva. Z dodatkom nanodelcev k konvencionalnim hladilnim sredstva (kot so voda, olje, etileni glikol, polialfaolefin itd.) se izboljšajo toplotne lastnosti konvencionalnih hladilnih snovi.

• tekočine za hlajenje / prenos toplote
• Maziva
• biološka uporaba

Izdelava nanofluidov z ultrazvočnim homogenizerjem

Na mikrostrukturo nanofluidov lahko vplivamo in manipuliramo z uporabo najbolj primernih homogenizacijskih tehnologij in parametrov obdelave. Ultrazvočna disperzija se je izkazala kot zelo učinkovita in zanesljiva tehnika priprave nanofluidov. Ultrazvočni razpršilci se uporabljajo v raziskavah in industriji za sintezo, mlin, razpršitev in homogenizacijo nanodelcev z visoko enotnostjo in ozko porazdelitev velikosti delcev. Procesni parametri za sintezo nanofluidov vključujejo ultrazvočni vnos energije, ultrazvočno amplitude, temperaturo, tlak in kislost. Futhermore, vrste in koncentracije reaaktivatov in dodatkov kot tudi vrstni red, v katerem so dodatki dodani raztopini, so pomembni dejavniki.
Znano je, da so lastnosti nanofluidov močno odvisne od strukture in oblike nanomaterialov. Zato je pridobivanje kontroliranih mikrostruktur nanofluidov glavni dejavnik, ki prispeva k funkcionalnosti in kakovosti nanofluidov. Uporaba optimiziranih ultrasonication parametrov, kot so amplituda, tlak, temperatura in vnos energije (Ws/mL) je ključ za proizvodnjo stabilen, enoten visokokakovostni nanofluid. Ultrasonication se lahko uspešno nanaša na deaglomerat in razprši delce v enojne razpršene nanodelce. Z manjšo velikostjo delcev, Brownian gibanja (Brownian hitrost) in interakcije delcev delcev poveča in povzročijo stabilnejši nanofluidi. Hielscher ultrasonicatorji omogočajo natančen nadzor nad vsemi pomembnimi parametri obdelave, lahko neprekinjeno deluje pri visokih amplitudah (24/7/365) in prihajajo z avtomatskim protokolom podatkov za enostavno vrednotenje vseh sonication tekov.

Ultrazvočno razpršen nano-velika silicijev dioksid

Sonication Izboljšana stabilnost nanofluidov

Pri nanofluidih aglomeracija nanodelcev ne vodi le v poselitev in zamašitev mikrokanlov, temveč tudi zmanjšanje toplotne prevodnosti nanofluidov. Ultrazvočna deagglomeration in dispersion se široko uporabljajo v materialni znanosti in industriji. Sonication je dokazana tehnika za pripravo stabilne nano-disperzije z enotno porazdelitvijo nanodelcev in veliko stabilnostjo. Zato so Hielscher ultrazvočni razpršilci prednostna tehnologija, ko gre za proizvodnjo nanofluidov.

Ultrazvočno proizvedeni nanofluidov v raziskavah

Raziskave so raziskale učinke ultrazvočnih in ultrazvočnih parametrov na značilnosti nanofluidov. Preberite več o znanstvenih ugotovitvah o ultrazvočni pripravi nanofluidov.

Ultrazvočni učinki na Al2O3 Nanofluid priprava

Noroozi et al. (2014) je ugotovil, da je bilo pri "višji koncentraciji delcev večje povečanje toplotne difuzivnosti nanofluidov, ki so posledica sonikacije. Poleg tega je bila večja stabilnost in povečanje toplotne difusljivosti pridobljena s sonikatnostjo nanofluidov z sonikatorjem sonde z višjo močjo pred merjenjem." Povečanje toplotne difusivity je bilo večje za manjše NP. To je zato, ker imajo manjši delci višje učinkovito površino in prostornino razmerja. Tako so manjši delci pomagali tvoriti stabilen nanofluid in sonication z ultrazvočno sondo je povzročilo precejšen učinek na toplotno difusivity. (Noroozi et al. 2014)

Postopna navodila za ultrazvočno proizvodnjo al2O3-vodnih nano tekočin

Najprej tehtajte maso nanodelcev Al2O3 z digitalnim elektronskim ravnovesjem. Nato damo Al2O3 nanodelce v tehtano destilirano vodo postopoma in agitiramo zmes Al2O3-vode. Zmes neprekinjeno sonicirajte 1h z ultrazvočno napravo tipa sonde UP400S (400W, 24kHz, glejte sliko. levo), da ustvarite enotno disperzijo nanodelcev v destilirano vodo. Nanofluidi se lahko pripravijo na različnih frakcijah (0,1 %, 0,5 % in 1 %). Površinsko aktivna snov ali pH spremembe niso potrebne. (Isfahani et al., 2013)

Ultrazvočno ugasnjeno Aqueous ZnO Nanofluids

Elcioglu et al. (2021) v svoji znanstveni študiji navesti, da je "Ultrasonication bistven proces za pravilno disperzijo nanodelcev v osnovni tekočini in stabilnosti, kot tudi za optimalne lastnosti za aplikacije v realnem svetu." Uporabili so ultrasonicator UP200Ht za proizvodnjo ZnO / vode nanofluidov. Sonication je imela jasne učinke na površinsko napetost vodenega nanofluida ZnO. Raziskovalci ugotovijo, da je mogoče površinsko napetost, nano-filmsko nastanek in druge sorodne lastnosti katerega koli nanofluida prilagoditi in utišati pod primernimi ultrasonikacijnimi pogoji.

Ultrazvočni homogenizatorji za proizvodnjo nanofluidov

Hielscher Ultrasonics designs, proizvaja in distribuira visoko zmogljivost ultrazvočnih razpršilcev za vse vrste homogenizacije in deagglomeration aplikacije. Ko gre za proizvodnjo nanofluidov, sta natančna kontrola sonikacije in zanesljivo ultrazvočno zdravljenje suspenzije nanodelcev ključnega pomena.
Hielscher Ultrasonics's procesorji vam dajejo popoln nadzor nad vsemi pomembnimi parametri obdelave, kot so vnos energije, ultrazvočna intenzivnost, amplituda, tlak, temperatura in čas zadrževanja. S tem lahko parametre prilagodite optimiziranim pogojem, kar vodi nato do visokokakovostnih nanofluidov.

• Za vsako prostornino / zmogljivost: Hielscher ponuja ultrasonicatorje in širok portfelj dodatkov. To omogoča konfiguracijo idealnega ultrazvočnega sistema za vašo aplikacijo in proizvodno zmogljivost. Od majhnih vial z mililitri do visokih volumnih tokov tisoč galonov na uro, Hielscher ponuja primerno ultrazvočno rešitev za vaš proces.
• Robustnosti: Naši ultrazvočni sistemi so robustni in zanesljivi. Vsi Hielscher ultrasonicatorji so zgrajeni za delovanje 24/7/365 in zahtevajo zelo malo vzdrževanja.
• Prijaznost: Izdelana programska oprema naših ultrazvočnih naprav omogoča predizbiro in shranjevanje nastavitev sonication za preprosto in zanesljivo sonication. Intuitivni meni je zlahka dostopen prek digitalnega barvnega zaslona na dotik. Daljinski upravljalnik brskalnika vam omogoča delovanje in spremljanje prek katerega koli internetnega brskalnika. S samodejnim snemanjem podatkov se shranijo parametri postopka za katero koli sonication run na vgrajeni SD kartici.

V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators: