Како направити нанофлуиде

Нанофлуид је наменски развијен флуид који се састоји од базног флуида који садржи наночестице. За синтезу нанофлуида потребна је делотворна и поуздана техника хомогенизације и деагломерације како би се обезбедио висок степен равномерности дисперзије. Ултразвучни диспергатори представљају супериорну технологију за производњу нанофлуида са одличним карактеристикама. Ултразвучно дисперговање се истиче ефикасношћу, брзином, једноставношћу, поузданошћу и лакоћом употребе.

Шта су нанофлуиди?

Нанофлуид је флуид који садржи честице нанометарских димензија (≺100nm), које се обично називају наночестице. Наночестице које се користе у нанофлуидима обично су израђене од метала, оксида, карбида или угљеничних наноцеви. Ове наночестице се диспергују у базном флуиду (нпр. води, уљу итд.) како би се добила наменски развијена колоидна суспензија, тј. нанофлуид. Нанофлуиди показују побољшана термофизичка својства, као што су топлотна проводљивост, топлотна дифузивност, вискозност и коефицијенти конвективног преноса топлоте, у поређењу са својствима материјала базног флуида.
Уобичајена примена нанофлуида је њихова употреба као расхладне течности или расхладног средства. Додавањем наночестица конвенционалним расхладним течностима (као што су вода, уље, етилен-гликол, полиалфаолефин итд.) побољшавају се топлотна својства конвенционалних расхладних течности.

• течностима за хлађење / пренос топлоте
• мазивима
• биомедицинској примени

Израда нанофлуида ултразвучним хомогенизатором

На микроструктуру нанофлуида може се утицати и њоме управљати применом најпогодније технологије хомогенизације и параметара обраде. Ултразвучно дисперговање се показало као веома ефикасна и поуздана техника за припрему нанофлуида. Ултразвучни диспергатори се користе у истраживању и индустрији за синтезу, млевење, дисперговање и хомогенизацију наночестица уз висок степен уједначености и уску расподелу величине честица. Процесни параметри за синтезу нанофлуида обухватају унос ултразвучне енергије, амплитуду ултразвука, температуру, притисак и киселост. Поред тога, врсте и концентрације реактаната и адитива, као и редослед додавања адитива у раствор, представљају важне факторе.
Добро је познато да својства нанофлуида снажно зависе од структуре и облика наноматеријала. Стога је добијање микроструктура нанофлуида које се могу контролисати главни фактор који доприноси функционалности и квалитету нанофлуида. Примена оптимизованих параметара ултразвучне обраде, као што су амплитуда, притисак, температура и унос енергије (Ws/mL), кључна је за производњу стабилног, уједначеног нанофлуида високог квалитета. Ултразвучна обрада се може успешно применити за деагломерацију и дисперговање честица у појединачне дисперговане наночестице. Са смањењем величине честица повећавају се Брауново кретање (Браунова брзина) и међусобне интеракције честица, што доводи до стабилнијих нанофлуида. Ултразвучни уређаји Hielscher омогућавају прецизну контролу свих важних параметара обраде, могу непрекидно да раде при високим амплитудама (24/7/365) и опремљени су аутоматским бележењем података ради лаке процене свих циклуса ултразвучне обраде.

Ултразвучно диспергован силицијум-диоксид нанометарских димензија

Побољшана стабилност нанофлуида ултразвучном обрадом

Код нанофлуида, агломерација наночестица доводи не само до таложења и зачепљења микроканала већ и до смањења топлотне проводљивости нанофлуида. Ултразвучна деагломерација и дисперговање имају широку примену у науци о материјалима и индустрији. Ултразвучна обрада је доказана техника за припрему стабилних нанодисперзија са равномерном расподелом наночестица и великом стабилношћу. Зато су ултразвучни диспергатори Hielscher преферирана технологија за производњу нанофлуида.

Ултразвучно произведени нанофлуиди у истраживању

Истраживања су испитивала утицаје ултразвучне обраде и параметара ултразвука на карактеристике нанофлуида. Прочитајте више о научним сазнањима о ултразвучној припреми нанофлуида.

Утицаји ултразвука на припрему нанофлуида са Al2O3

Noroozi et al. (2014) утврдили су да је при „већој концентрацији честица побољшање топлотне дифузивности нанофлуида услед ултразвучне обраде било веће. Поред тога, већа стабилност и побољшање топлотне дифузивности постигнути су ултразвучном обрадом нанофлуида помоћу ултразвучног уређаја са сондом веће снаге пре мерења.“ Побољшање топлотне дифузивности било је веће код мањих наночестица. То је зато што мање честице имају већи однос ефективне површине према запремини. Тако су мање честице допринеле формирању стабилног нанофлуида, а обрада ултразвучном сондом имала је знатан утицај на топлотну дифузивност. (Noroozi et al. 2014)

Упутство корак по корак за ултразвучну производњу нанофлуида Al2O3–вода

Најпре измерите масу наночестица Al2O3 помоћу дигиталне електронске ваге. Затим постепено додајте наночестице Al2O3 у одмерену дестиловану воду и мешајте смешу Al2O3–вода. Смешу непрекидно обрађујте ултразвуком током 1h помоћу ултразвучног уређаја са сондом UP400S (400W, 24kHz, видети слику лево) да бисте добили равномерну дисперзију наночестица у дестилованој води. Нанофлуиди се могу припремити са различитим уделима (0,1%, 0,5% и 1%). Нису потребни сурфактанти нити промене pH. (Isfahani et al., 2013)

Водени нанофлуиди са ZnO чија су својства подешена ултразвуком

Elcioglu et al. (2021) у својој научној студији наводе да је „ултразвучна обрада неопходан процес за правилно дисперговање наночестица у базном флуиду и стабилност, као и за оптимална својства за примене у стварним условима.“ Користили су ултразвучни уређај UP200Ht за производњу нанофлуида ZnO / вода. Ултразвучна обрада је имала јасне утицаје на површински напон воденог нанофлуида са ZnO. Налази истраживача доводе до закључка да се површински напон, формирање нанофилма и друга сродна својства било ког нанофлуида могу прилагођавати и подешавати при одговарајућим условима ултразвучне обраде.

Ултразвучни хомогенизатори за производњу нанофлуида

Hielscher Ultrasonics пројектује, производи и дистрибуира ултразвучне диспергаторе високих перформанси за све врсте примена хомогенизације и деагломерације. За производњу нанофлуида пресудни су прецизна контрола ултразвучне обраде и поуздан ултразвучни третман суспензије наночестица.
Процесори компаније Hielscher Ultrasonics пружају вам потпуну контролу над свим важним параметрима обраде, као што су унос енергије, интензитет ултразвука, амплитуда, притисак, температура и време задржавања. Тиме можете подесити параметре тако да се постигну оптимизовани услови, што затим доводи до добијања висококвалитетних нанофлуида.

• За сваку запремину? Капацитет: Hielscher нуди ултразвучне уређаје и широк асортиман додатне опреме. То омогућава конфигурисање идеалног ултразвучног система за вашу примену и производни капацитет. Од малих бочица са милилитарским количинама до токова велике запремине од више хиљада галона на сат, Hielscher нуди одговарајуће ултразвучно решење за ваш процес.
• Робусност: Наши ултразвучни системи су робусни и поуздани. Сви ултразвучни уређаји Hielscher израђени су за рад 24/7/365 и захтевају врло мало одржавања.
• Лакоћа употребе: Разрађен софтвер наших ултразвучних уређаја омогућава претходни избор и чување подешавања за једноставну и поуздану ултразвучну обраду. Интуитивном менију лако се приступа преко дигиталног екрана у боји осетљивог на додир. Даљинско управљање преко прегледача омогућава вам да управљате уређајем и надгледате га путем било ког интернет прегледача. Аутоматско бележење података чува процесне параметре сваког циклуса ултразвучне обраде на уграђеној SD картици.

Табела испод даје оријентациони преглед приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја: