Si të prodhohen nanofluidet

Një nanofluid është një fluid i projektuar që përbëhet nga një fluid bazë që përmban nanogrimca. Për sintezën e nanofluideve nevojitet një teknikë efikase dhe e besueshme homogjenizimi dhe deagglomerimi për të siguruar një shkallë të lartë dispergimi uniform. Disperguesit ultrasonikë janë teknologjia superiore për prodhimin e nanofluideve me karakteristika të shkëlqyera. Dispergimi ultrasonik dallohet për efikasitetin, shpejtësinë, thjeshtësinë, besueshmërinë dhe lehtësinë e përdorimit.

Çfarë janë nanofluidet?

Një nanofluid është një fluid që përmban grimca me përmasa nanometrike (≺100nm), të quajtura zakonisht nanogrimca. Nanogrimcat e përdorura në nanofluide zakonisht përbëhen nga metale, okside, karbide ose nanotuba karboni. Këto nanogrimca dispergohen në një fluid bazë (p.sh., ujë, vaj etj.) për të përftuar një suspension koloidal të projektuar, pra nanofluidin. Nanofluidet shfaqin veti termofizike të përmirësuara, si përçueshmëria termike, difuziviteti termik, viskoziteti dhe koeficientët e transferimit konvektiv të nxehtësisë, krahasuar me vetitë materiale të fluidit bazë.
Një zbatim i zakonshëm i nanofluideve është përdorimi i tyre si fluid ftohës ose agjent frigoriferik. Duke shtuar nanogrimca në fluidet ftohëse konvencionale (si uji, vaji, etilen glikoli, polialfaolefina etj.), përmirësohen vetitë termike të këtyre fluideve ftohëse.

• lëngjet për ftohje / transferim të nxehtësisë
• lubrifikantë
• zbatime biomjekësore

Prodhimi i nanofluideve me një homogjenizues ultrasonik

Mikrostruktura e nanofluideve mund të ndikohet dhe të manipulohet nëpërmjet zbatimit të teknologjisë më të përshtatshme të homogjenizimit dhe parametrave më të përshtatshëm të përpunimit. Dispergimi ultrasonik është provuar si një teknikë shumë efikase dhe e besueshme për përgatitjen e nanofluideve. Disperguesit ultrasonikë përdoren në kërkim dhe industri për të sintetizuar, bluar, disperguar dhe homogjenizuar nanogrimca me uniformitet të lartë dhe një shpërndarje të ngushtë të madhësisë së grimcave. Parametrat e procesit për sintezën e nanofluideve përfshijnë energjinë ultrasonike të dhënë, amplitudën ultrasonike, temperaturën, presionin dhe aciditetin. Për më tepër, llojet dhe përqendrimet e reaktantëve dhe aditivëve, si edhe radha me të cilën aditivët shtohen në tretësirë, janë faktorë të rëndësishëm.
Dihet mirë se vetitë e nanofluideve varen shumë nga struktura dhe forma e nanomaterialeve. Prandaj, përftimi i mikrostrukturave të kontrollueshme të nanofluideve është faktori kryesor që kontribuon në funksionalitetin dhe cilësinë e nanofluideve. Përdorimi i parametrave të optimizuar të trajtimit me ultratinguj, si amplituda, presioni, temperatura dhe energjia e dhënë (Ws/mL), është çelësi për prodhimin e një nanofluidi të qëndrueshëm, uniform dhe me cilësi të lartë. Trajtimi me ultratinguj mund të zbatohet me sukses për të deagglomeruar dhe disperguar grimcat në nanogrimca të veçuara të disperguara. Me zvogëlimin e madhësisë së grimcave, lëvizja brauniane (shpejtësia brauniane), si edhe ndërveprimet ndërmjet grimcave, rriten dhe rezultojnë në nanofluide më të qëndrueshme. Pajisjet ultrasonike Hielscher mundësojnë kontrollin e saktë të të gjithë parametrave të rëndësishëm të përpunimit, mund të punojnë vazhdimisht me amplituda të larta (24/7/365) dhe janë të pajisura me regjistrim automatik të të dhënave për vlerësimin e lehtë të të gjitha cikleve të trajtimit me ultratinguj.

Silicë me përmasa nanometrike e disperguar me ultratinguj

Qëndrueshmëri e përmirësuar e nanofluideve përmes trajtimit me ultratinguj

Në nanofluide, aglomerimi i nanogrimcave shkakton jo vetëm sedimentimin dhe bllokimin e mikrokanaleve, por edhe uljen e përçueshmërisë termike të nanofluideve. Deagglomerimi dhe dispergimi ultrasonik zbatohen gjerësisht në shkencën e materialeve dhe në industri. Trajtimi me ultratinguj është një teknikë e provuar për përgatitjen e nanodispersioneve të qëndrueshme me një shpërndarje uniforme të nanogrimcave dhe qëndrueshmëri të lartë. Prandaj, disperguesit ultrasonikë Hielscher janë teknologjia e parapëlqyer për prodhimin e nanofluideve.

Nanofluidet e prodhuara me ultratinguj në kërkimin shkencor

Kërkimet kanë shqyrtuar efektet e trajtimit me ultratinguj dhe të parametrave ultrasonikë në karakteristikat e nanofluideve. Lexoni më shumë rreth gjetjeve shkencore mbi përgatitjen ultrasonike të nanofluideve.

Efektet ultrasonike në përgatitjen e nanofluideve Al2O3

Noroozi et al. (2014) zbuluan se me një “përqendrim më të lartë të grimcave, përmirësimi i difuzivitetit termik të nanofluideve si rezultat i trajtimit me ultratinguj ishte më i madh. Për më tepër, u përftuan qëndrueshmëri më e lartë dhe përmirësim më i madh i difuzivitetit termik duke i trajtuar nanofluidet me pajisjen ultrasonike me sondë me fuqi më të lartë përpara matjes.” Përmirësimi i difuzivitetit termik ishte më i madh për nanogrimcat me përmasa më të vogla. Kjo ndodh sepse grimcat më të vogla kanë raporte më të larta të sipërfaqes efektive ndaj vëllimit. Kështu, grimcat më të vogla ndihmuan në formimin e një nanofluidi të qëndrueshëm dhe trajtimi me një sondë ultrasonike pati një efekt të konsiderueshëm në difuzivitetin termik. (Noroozi et al. 2014)

Udhëzim hap pas hapi për prodhimin ultrasonik të nanofluideve Al2O3–ujë

Së pari, peshoni masën e nanogrimcave Al2O3 me një peshore elektronike digjitale. Pastaj shtoni gradualisht nanogrimcat Al2O3 në ujin e distiluar të peshuar dhe trazoni përzierjen Al2O3–ujë. Trajtojeni përzierjen vazhdimisht me ultratinguj për 1h me një pajisje ultrasonike të tipit me sondë UP400S (400W, 24kHz, shihni figurën majtas) për të arritur një dispergim uniform të nanogrimcave në ujë të distiluar. Nanofluidet mund të përgatiten me fraksione të ndryshme (0,1%, 0,5% dhe 1%). Nuk nevojiten surfaktantë ose ndryshime të pH-së. (Isfahani et al., 2013)

Nanofluide ujore ZnO të përshtatura me ultratinguj

Elcioglu et al. (2021) deklarojnë në studimin e tyre shkencor se “Trajtimi me ultratinguj është një proces thelbësor për dispergimin e duhur të nanogrimcave në fluidin bazë dhe për qëndrueshmërinë, si edhe për veti optimale për zbatime në praktikë.” Ata përdorën pajisjen ultrasonike UP200Ht për të prodhuar nanofluide ZnO / ujë. Trajtimi me ultratinguj pati efekte të qarta në tensionin sipërfaqësor të nanofluidit ujor ZnO. Gjetjet e studiuesve çojnë në përfundimin se tensioni sipërfaqësor, formimi i nanofilmit dhe karakteristika të tjera të lidhura të çdo nanofluidi mund të rregullohen dhe të përshtaten në kushte të përshtatshme të trajtimit me ultratinguj.

Homogjenizues ultrasonikë për prodhimin e nanofluideve

Hielscher Ultrasonics projekton, prodhon dhe shpërndan dispergues ultrasonikë me performancë të lartë për të gjitha llojet e zbatimeve të homogjenizimit dhe deagglomerimit. Për prodhimin e nanofluideve, kontrolli i saktë i trajtimit me ultratinguj dhe trajtimi ultrasonik i besueshëm i suspensionit të nanogrimcave janë thelbësorë.
Procesorët e Hielscher Ultrasonics ju japin kontroll të plotë mbi të gjithë parametrat e rëndësishëm të përpunimit, si energjia e dhënë, intensiteti ultrasonik, amplituda, presioni, temperatura dhe koha e qëndrimit. Kështu, mund t’i rregulloni parametrat për të arritur kushte të optimizuara, gjë që më pas çon në nanofluide me cilësi të lartë.

• Për çdo vëllim? kapacitet: Hielscher ofron pajisje ultrasonike dhe një gamë të gjerë aksesorësh. Kjo mundëson konfigurimin e sistemit ultrasonik ideal për zbatimin dhe kapacitetin tuaj të prodhimit. Nga flakonët e vegjël me mililitra deri te rrjedhat me vëllim të lartë prej mijëra galonësh në orë, Hielscher ofron zgjidhjen ultrasonike të përshtatshme për procesin tuaj.
• Qëndrueshmëria e ndërtimit: Sistemet tona ultrasonike janë të qëndrueshme dhe të besueshme. Të gjitha pajisjet ultrasonike Hielscher janë ndërtuar për funksionim 24/7/365 dhe kërkojnë shumë pak mirëmbajtje.
• Lehtësia e përdorimit: Softueri i avancuar i pajisjeve tona ultrasonike mundëson parazgjedhjen dhe ruajtjen e cilësimeve të trajtimit me ultratinguj për një trajtim të thjeshtë dhe të besueshëm. Menyja intuitive është lehtësisht e arritshme përmes një ekrani digjital me ngjyra dhe me prekje. Kontrolli në distancë përmes shfletuesit ju mundëson përdorimin dhe monitorimin përmes çdo shfletuesi interneti. Regjistrimi automatik i të dhënave ruan parametrat e procesit të çdo cikli të trajtimit me ultratinguj në një kartë SD të integruar.

Tabela më poshtë ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të pajisjeve tona ultrasonike: