Hur man gör nanofluider

En nanofluid är en konstruerad vätska som består av en basvätska som innehåller nanopartiklar. För syntes av nanofluider krävs en effektiv och tillförlitlig homogeniserings- och deagglomereringsteknik för att säkerställa en hög grad av enhetlig dispersion. Ultraljudsdispergeringsmedel är den överlägsna tekniken för att producera nanovätskor med utmärkta egenskaper. Ultraljudsdispersion utmärker sig genom effektivitet, hastighet, enkelhet, tillförlitlighet och användarvänlighet.

Vad är nanofluider?

En nanofluid är en vätska som innehåller partiklar i nanostorlek (≺100nm), vanligen kallade nanopartiklar. Nanopartiklar som används i nanovätskor är vanligtvis gjorda av metaller, oxider, karbider eller kolnanorör. Dessa nanopartiklar dispergeras i en basvätska (t.ex. vattenolja, etc.) för att erhålla en konstruerad kolloidal suspension, dvs. nanofluiden. Nanofluider uppvisar förbättrade termofysikaliska egenskaper såsom värmeledningsförmåga, termisk diffusivitet, viskositet och konvektiva värmeöverföringskoefficienter jämfört med materialegenskaperna hos basvätskan.
Ett vanligt användningsområde för nanofluider är att de används som kylmedel eller köldmedium. Genom tillsats av nanopartiklar till konventionella kylmedel (t.ex. vatten, olja, etylenglykol, polyalfaolefin etc.) förbättras de termiska egenskaperna hos konventionella kylmedel.

• Vätskor för kylning / värmeöverföring
• smörjmedel
• Biomedicinsk tillämpning

Att göra nanovätskor med en ultraljudshomogenisator

Mikrostrukturen hos nanofluider kan påverkas och manipuleras genom tillämpning av den mest lämpliga homogeniseringstekniken och bearbetningsparametrarna. Ultraljudsdispersion har visat sig vara en mycket effektiv och tillförlitlig teknik för framställning av nanovätska. Ultraljudsdispergeringsmedel används inom forskning och industri för att syntetisera, mala, dispergera och homogenisera nanopartiklar med hög enhetlighet och en smal partikelstorleksfördelning. Processparametrar för syntes av nanovätskor inkluderar ultraljudsenergitillförsel, ultraljudsamplitude, temperatur, tryck och surhet. Dessutom är typerna och koncentrationerna av reaktanter och tillsatser samt ordningen i vilken tillsatserna tillsätts till lösningen viktiga faktorer.
Det är välkänt att nanofluidernas egenskaper i hög grad beror på nanomaterialens struktur och form. Att erhålla kontrollerbara mikrostrukturer av nanofluiderna är därför den viktigaste faktorn som bidrar till nanofluidernas funktionalitet och kvalitet. Använda optimerade ultraljudsparametrar såsom amplitud, tryck, temperatur och energitillförsel (Ws / ml) är nyckeln till att producera en stabil, enhetlig högkvalitativ nanofluid. Ultraljud kan framgångsrikt tillämpas för att deagglomerera och dispergera partiklar i enstaka dispergerade nanopartiklar. Med mindre partikelstorlek ökar Brownsk rörelse (Brownsk hastighet) samt partikel-partikelinteraktioner och resulterar i mer stabila nanofluider. Hielscher ultraljudsapparater möjliggör exakt kontroll över alla viktiga bearbetningsparametrar, kan köras kontinuerligt vid höga amplituder (24/7/365) och kommer med automatisk dataprotokollering för enkel utvärdering av alla ultraljudsbehandling körningar.

Ultraljudsdispergerad kiseldioxid i nanostorlek

Ultraljudsbehandling Förbättrad stabilitet av nanofluider

För nanofluider leder en agglomerering av nanopartiklar inte bara till sedimentering och igensättning av mikrokanaler utan också till att nanofluidernas värmeledningsförmåga minskar. Ultraljud deagglomeration och dispersion används i stor utsträckning inom materialvetenskap och industri. Ultraljudsbehandling är en beprövad teknik för att förbereda stabila nanodispersioner med en enhetlig fördelning av nanopartiklar och stor stabilitet. Därför är Hielscher ultraljudsdispergeringsmedel den föredragna tekniken när det gäller produktion av nanofluider.

Ultraljudsproducerade nanofluider i forskning

Forskning har undersökt effekterna av ultraljud och ultraljudsparametrar på egenskaperna hos nanofluider. Läs mer om vetenskapliga rön om beredning av ultraljud nanovätska.

Ultraljud effekter på Al2O3 Nanofluid Preparation

Noroozi et al. (2014) fann att vid "högre partikelkoncentration fanns det större förbättring av den termiska diffusiviteten hos nanofluiderna till följd av ultraljudsbehandling. Dessutom erhölls större stabilitet och förbättring av termisk diffusivitet genom att sonikera nanofluiderna med sonsonisk sond med högre effekt före mätning. Förbättringen av termisk diffusivitet var större för de mindre NP:erna. Detta beror på att mindre partiklar har ett högre effektivt förhållande mellan yta och volym. Således hjälpte mindre partiklar till att bilda en stabil nanofluid och ultraljudsbehandling med en ultraljudssond resulterade i en betydande effekt på den termiska diffusiviteten. (Noroozi et al. 2014)

Steg-för-steg-instruktion för ultraljudsproduktion av Al2O3-vatten nanovätskor

Väg först massan av Al2O3-nanopartiklar med en digital elektronisk våg. Tillsätt sedan Al2O3-nanopartiklar i det vägda destillerade vattnet gradvis och rör om Al2O3-vattenblandningen. Ultraljudsbehandla blandningen kontinuerligt i 1 timme med en ultraljudssond-enhet UP400S (400W, 24kHz, se bild till vänster) för att producera enhetlig dispersion av nanopartiklar i destillerat vatten. Nanofluiderna kan framställas i olika fraktioner (0,1 %, 0,5 % och 1 %). Inga ytaktiva ämnen eller pH-förändringar behövs. (Isfahani et al., 2013)

Ultraljudsavstämda vattenhaltiga ZnO-nanovätskor

Elcioglu et al. (2021) konstaterar i sin vetenskapliga studie att "Ultraljud är en viktig process för korrekt dispersion av nanopartiklar i basvätska och stabilitet, samt för optimala egenskaper för verkliga tillämpningar." De använde ultraljudsapparaten UP200Ht för att producera ZnO / vatten nanofluider. Ultraljudsbehandling hade tydliga effekter på ytspänningen hos den vattenhaltiga ZnO-nanofluiden. Forskarnas resultat resulterar i slutsatsen att ytspänning, nano-filmbildning och andra relaterade egenskaper hos någon nanofluid kan justeras och ställas in under korrekta ultraljudsförhållanden.

Ultraljudshomogenisatorer för produktion av nanovätskor

Hielscher Ultrasonics designar, tillverkar och distribuerar högpresterande ultraljudsdispergeringsmedel för alla typer av homogeniserings- och deagglomerationsapplikationer. När det gäller produktion av nanofluider, exakt ultraljudsbehandling kontroll och en tillförlitlig ultraljudsbehandling av nanopartikelsuspensionen är avgörande.
Hielscher Ultrasonics processorer ger dig full kontroll över alla viktiga bearbetningsparametrar som energitillförsel, ultraljudsintensitet, amplitud, tryck, temperatur och retentionstid. På så sätt kan man justera parametrarna till optimerade förhållanden, vilket i sin tur leder till nanovätskor av hög kvalitet.

• För alla volymer/kapaciteter: Hielscher erbjuder ultraljudsapparater och en bred portfölj av tillbehör. Detta gör det möjligt att konfigurera det perfekta ultraljudssystemet för din applikation och produktionskapacitet. Från små flaskor med milliliter till högvolymströmmar på tusentals liter per timme, Hielscher erbjuder den lämpliga ultraljudslösningen för din process.
• Robusthet: Våra ultraljudssystem är robusta och pålitliga. Alla Hielscher ultraljudsapparater är byggda för 24/7/365 drift och kräver mycket lite underhåll.
• Användarvänlighet: Utarbetad programvara för våra ultraljudsenheter gör det möjligt att välja och spara ultraljudsbehandling inställningar för en enkel och tillförlitlig ultraljudsbehandling. Den intuitiva menyn är lätt att komma åt via en digital pekskärm i färg. Fjärrkontrollen för webbläsaren gör att du kan använda och övervaka via vilken webbläsare som helst. Automatisk datainspelning sparar processparametrarna för alla ultraljudsbehandling körs på ett inbyggt SD-kort.

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