Hielscher Ultrasonics
Vi diskuterar gärna din process.
Ring oss: +49 3328 437-420
Maila oss: info@hielscher.com

Kylmedel baserade på termoledande nanofluider

Ultraljudssyntetiserade nanovätskor är effektiva kylmedel och värmeväxlarvätskor. Värmeledande nanomaterial ökar värmeöverföringen och värmeavledningskapaciteten avsevärt. Ultraljudsbehandling är väl etablerad i syntes och funktionalisering av termoledande nanopartiklar samt produktion av stabila högpresterande nanofluider för kylningsapplikationer.

Nanofluidiska effekter på termohydraulisk prestanda

Värmeledningsförmågan hos ett material är ett mått på dess förmåga att leda värme. För kylmedel och värmeöverföringsvätska (även kallad termisk vätska eller termisk olja) önskas en hög värmeledningsförmåga. Många nanomaterial har utmärkta värmeledande egenskaper. För att utnyttja nanomaterialens överlägsna värmeförmåga används så kallade nanofluider som kylvätskor. En nanofluid är en vätska, i vilken nanometerstora partiklar suspenderas i basvätskan som vatten, glykol eller olja, där de bildar en kolloidal lösning. Nanofluider kan avsevärt öka sin värmeledningsförmåga jämfört med vätskor utan nanopartiklar eller större partiklar. Material, storlek, viskositet, ytladdning och vätskestabilitet hos de dispergerade nanopartiklarna påverkar nanofluidernas termiska prestanda avsevärt. Nanofluider blir allt viktigare i värmeöverföringstillämpningar eftersom de uppvisar överlägsen värmeöverföringsprestanda jämfört med konventionella basvätskor.
Ultraljudsdispersion är en mycket effektiv, pålitlig och industriellt etablerad teknik för att producera nanofluider med högpresterande värmeöverföringskapacitet.

Ultraljudssyntetiserade nanovätskor är effektiva kylmedel och värmeväxlarvätskor. Värmeledande nanomaterial ökar värmeöverföringen och värmeavledningskapaciteten avsevärt. Ultraljudsbehandling är väl etablerad i syntes och funktionalisering av termoledande nanopartiklar samt produktion av stabila högpresterande nanofluider för kylningsapplikationer.

Ultraljudsdispergering av kolnanorör (CNT) i polyetylenglykol (PEG)

Miniatyr av video

Begäran om information




Observera vår integritetspolicy.




UP400St för dispersion av nanopartiklar till nanofluider.

UP400St, en 400 W kraftfull ultraljudsprocessor för produktion av nanofluider med överlägsen värmeledningsförmåga.

Ultraljud gör det möjligt att släppa loss fördelarna med partiklar i nanostorlek, t.ex.

  • En hög yta : volymförhållande för betydligt högre energi- och massöverföringshastigheter
  • Låg massa för mycket god kolloidal stabilitet
  • Låg tröghet, vilket minimerar erosion

Dessa egenskaper i nanostorlek ger nanofluider deras exceptionella värmeledningsförmåga. Ultraljudsdispersion är den mest effektiva tekniken för att producera funktionaliserade nanopartiklar och nanofluider.

Ultraljudsproducerade nanovätskor med överlägsen termisk konduktivitet

Många nanomaterial – såsom CNT, kiseldioxid, grafen, aluminium, silver, bornitrid och många andra – har redan visat sig öka den termiska konduktiviteten hos värmeöverföringsvätskor. Nedan hittar du exempel på forskningsresultat för termoledande nanofluider framställda under ultraljud.

Aluminiumbaserad nanofluidproduktion med ultraljud

Buonomo et al. (2015) visade den förbättrade värmeledningsförmågan hos Al2O3 nanofluider, som framställdes under ultraljud.
För att sprida Al2O3 nanopartiklar jämnt i vatten använde forskarna Hielscher-sond-typ ultraljudsapparat UP400S. Ultraljudsdeagglomererade och dispergerade aluminiumpartiklar erhållna i en partikelstorlek på ca 120 nm för alla nanofluider – oberoende av partikelkoncentrationen. Värmeledningsförmågan hos nanovätskor ökade vid högre temperaturer jämfört med rent vatten. Med 0,5 % Al2O3-partikelkoncentration vid rumstemperatur på 25 °C är ökningen av värmeledningsförmågan endast cirka 0,57 %, men vid 65 °C ökar detta värde till cirka 8 %. För en volymkoncentration på 4 % går förbättringen från 7,6 % till 14,4 %, med en temperatur som stiger från 25 °C till 65 °C.
[jfr Buonomo et al., 2015]

Ultraljudsdispersion är en mycket effektiv metod för att producera vattenhaltiga bononnitridnanofluider med överlägsen värmeledningsförmåga.

Partikelstorleksfördelning av vattenbaserade bornitrid nanofluider med olika bornitrid koncentration efter ultraljud med UP400S (a) 0,1% hBN, (b) 0,5% hBN, (c) 2% hBN
(Studie och grafer: © Ilhan et al., 2016)

Bornitrid-baserad nanofluid produktion med hjälp av ultraljudsbehandling

Ilhan et al. (2016) undersökte värmeledningsförmågan hos hexagonal bornitrid (hBN) baserade nanofluider. För detta ändamål produceras en serie väl dispergerade, stabila nanofluider, innehållande hBN-nanopartiklar med en medeldiameter på 70 nm, med en tvåstegsmetod som involverar ultraljud och ytaktiva ämnen såsom natriumdodecylsulfat (SDS) och polyvinylpyrrolidon (PVP). Den ultraljudsdispergerade hBN-vattennanovätskan visar en signifikant ökning av värmeledningsförmågan även för mycket utspädda partikelkoncentrationer. Ultraljudsbehandling med sond-typ ultraljudsapparat UP400S minskade den genomsnittliga partikelstorleken på aggregat ner till 40–60 nm intervall. Forskarna drar slutsatsen att stora och täta bornitridaggregat, som observerades i obehandlat torrt tillstånd, bryts med ultraljudsprocess och tillsats av ytaktiva ämnen. Detta gör ultraljudsdispersion till en effektiv metod för framställning av vattenbaserade nanofluider med olika partikelkoncentrationer.
[jfr Ilhan et al., 2016]

Bilden från sveptransmissionselektronmikroskopet (STEM) visar ultraljudsdispergerad bornitrid i etylenglykol. För ultraljudsdispersion användes UP400S. Den resulterande nanovätskan har hög värmeledningsförmåga.

STEM-bild som visar morfologin hos en ultraljudsdispergerad etylenglykol (EG)-baserad hBN-nanofluid med 0,5 % partikelvolymkoncentration.
(Studie och grafer: © Ilhan et al., 2016)

Ultraljudsdispersion av nano-kiseldioxid: Hielscher ultraljudshomogenisator UP400St sprider kiseldioxidnanopartiklar snabbt och effektivt till en enhetlig nanodispersion.

Ultraljudsdispersion av nano-kiseldioxid med hjälp av ultraljudsapparaten UP400St

Miniatyr av video

Begäran om information




Observera vår integritetspolicy.




“Ultraljud är den mest använda processen i litteraturen för att öka stabiliteten hos nanofluider.” [Ilhan et al., 2016] Och även i industriell produktion, ultraljudsbehandling är numera den mest effektiva, pålitliga och ekonomiska tekniken för att erhålla långsiktigt stabila nanofluider med enastående prestanda.

Industriella ultraljudsapparater för kylvätskeproduktion

Vetenskapligt bevisat, industriellt etablerat – Hielscher ultraljudsapparater för nanofluidproduktion
Högpresterande ultraljudsapparater är pålitliga och mycket effektiva inline blandningssystem för produktion av termoledande nanofluider.Ultraljudsdispergeringsmedel med hög skjuvning är pålitliga maskiner för kontinuerlig produktion av högpresterande kylmedel och värmeöverföringsvätskor. Ultraljudsdriven blandning är känd för sin effektivitet och tillförlitlighet – även när krävande blandningsförhållanden råder.
Hielscher Ultrasonics utrustning gör det möjligt att förbereda giftfria, icke-farliga, vissa till och med nanovätskor av livsmedelskvalitet. Samtidigt är alla våra ultraljudsapparater mycket effektiva, pålitliga, säkra att använda, och mycket robusta. Byggd för 24/7 drift, även våra bänkskivor och medelstora ultraljudsapparater kan producera anmärkningsvärda volymer.
Läs mer om ultraljudsproduktion av nanofluider eller kontakta oss redan nu för att få en fördjupad konsultation och ett kostnadsfritt förslag på en ultraljudsdispergier!

Tabellen nedan ger dig en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater:

Batchvolym Flöde Rekommenderade enheter
1 till 500 ml 10 till 200 ml/min UP100H
10 till 2000 ml 20 till 400 ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 till 20L 0.2 till 4L/min UIP2000hdT
10 till 100L 2 till 10L/min UIP4000hdT
15 till 150L 3 till 15 l/min UIP6000hdT
N.A. 10 till 100 L/min UIP16000
N.A. Större kluster av UIP16000

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan för att begära ytterligare information om ultraljudsprocessorer, applikationer och pris. Vi diskuterar gärna din process med dig och erbjuder dig ett ultraljudssystem som uppfyller dina krav!









Observera våra integritetspolicy.




I den här videon visar vi dig ett ultraljudssystem på 2 kilowatt för inline-drift i ett rensbart skåp. Hielscher levererar ultraljudsutrustning till nästan alla industrier, såsom den kemiska industrin, läkemedel, kosmetika, petrokemiska processer samt för lösningsmedelsbaserade extraktionsprocesser. Detta rensningsbara skåp i rostfritt stål är designat för drift i farliga områden. För detta ändamål kan det förseglade skåpet rensas av kunden med kväve eller frisk luft för att förhindra att brandfarliga gaser eller ångor kommer in i skåpet.

2x 1000 watt ultraljudsapparater i rensbart skåp för installation i farliga områden

Miniatyr av video

Homogenisatorer med ultraljudshög skjuvning används i laboratorier, bänkskivor, piloter och industriell bearbetning.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer för blandningsapplikationer, dispersion, emulgering och extraktion i labb-, pilot- och industriell skala.



Litteratur / Referenser

Fakta som är värda att veta

Varför är nanofluider bra för kylning och värmeöverföring?

En ny klass av kylmedel är nanofluider som består av en basvätska (t.ex. vatten), som fungerar som bärarvätska för partiklar i nanostorlek. Specialdesignade nanopartiklar (t.ex. CuO i nanostorlek, titandioxid av aluminiumoxid, kolnanorör, kiseldioxid eller metaller som koppar, silvernanostavar) som sprids i basvätskan kan avsevärt förbättra värmeöverföringskapaciteten hos den resulterande nanovätskan. Detta gör nanofluider till extraordinära högpresterande kylvätskor.
Användning av specifikt tillverkade nanovätskor som innehåller termoledande nanopartiklar möjliggör betydande förbättringar av värmeöverföring och avledning; T.ex. silvernanostavar med en diameter på 55±12 nm och en genomsnittlig längd på 12,8 μm vid 0,5 volymprocent ökade vattnets värmeledningsförmåga med 68 %, och 0,5 volymprocent silvernanostavar ökade värmeledningsförmågan hos etylenglykolbaserad kylvätska med 98 %. Nanopartiklar av aluminiumoxid vid 0,1 % kan öka det kritiska värmeflödet av vatten med så mycket som 70 %; Partiklarna bildar en grov porös yta på det kylda föremålet, vilket uppmuntrar bildandet av nya bubblor, och deras hydrofila natur hjälper sedan till att trycka bort dem, vilket hindrar bildandet av ångskiktet. Nanofluid med en koncentration på mer än 5 % fungerar som icke-newtonska vätskor. (jfr (Oldenburg et al., 2007)

Tillsatsen av metallnanopartiklar till kylmedel som används i termiska kontrollsystem kan dramatiskt öka basvätskans värmeledningsförmåga. Sådana metallnanopartikel-vätskekompositmaterial kallas nanofluider och deras användning som kylmedel har potential att minska vikten och effektkraven för rymdfarkosters termiska kontrollsystem. Värmeledningsförmågan hos nanofluider är beroende av koncentrationen, storleken, formen, ytkemin och aggregeringstillståndet hos de ingående nanopartiklarna. Effekterna av nanopartiklarnas belastningskoncentration och nanopartiklarnas aspektförhållande på värmeledningsförmågan och viskositeten hos vatten och etylenglykolbaserade kylmedel undersöktes. Silvernanostavar med en diameter på 55 ± 12 nm och en genomsnittlig längd på 12,8 ± 8,5 μm vid en koncentration av 0,5 volymprocent ökade vattnets värmeledningsförmåga med 68 %. Värmeledningsförmågan hos ett etylenglykolbaserat kylmedel ökades med 98 % med en silvernanorodbelastningskoncentration på 0,5 volymprocent. Längre nanostavar hade en större effekt på värmeledningsförmågan än kortare nanostavar vid samma belastningsdensitet. Längre nanostavar ökade dock också viskositeten hos basvätskan i större utsträckning än kortare nanostavar.
(Oldenburg et al., 2007)


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer från labb till industriell storlek.

Vi diskuterar gärna din process.

Let's get in contact.