วิธีผลิตของไหลนาโน

ของไหลนาโนเป็นของไหลที่ออกแบบทางวิศวกรรม ซึ่งประกอบด้วยของไหลฐานที่มีอนุภาคนาโนอยู่ภายใน การสังเคราะห์ของไหลนาโนต้องใช้เทคนิคการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและการสลายกลุ่มอนุภาคที่มีประสิทธิผลและเชื่อถือได้ เพื่อให้มั่นใจว่าอนุภาคกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในระดับสูง เครื่องกระจายอนุภาคด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคโนโลยีที่เหนือกว่าสำหรับการผลิตของไหลนาโนที่มีคุณลักษณะยอดเยี่ยม การกระจายอนุภาคด้วยอัลตราโซนิกมีความโดดเด่นด้านประสิทธิภาพ ความรวดเร็ว ความเรียบง่าย ความน่าเชื่อถือ และความสะดวกในการใช้งาน

ของไหลนาโนคืออะไร?

ของไหลนาโนเป็นของไหลที่มีอนุภาคขนาดนาโน (≺100nm) ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าอนุภาคนาโน อนุภาคนาโนที่ใช้ในของไหลนาโนมักทำจากโลหะ ออกไซด์ คาร์ไบด์ หรือท่อนาโนคาร์บอน อนุภาคนาโนเหล่านี้ถูกกระจายลงในของไหลฐาน (เช่น น้ำ น้ำมัน เป็นต้น) เพื่อให้ได้สารแขวนลอยคอลลอยด์ที่ออกแบบทางวิศวกรรม หรือก็คือของไหลนาโน ของไหลนาโนมีสมบัติทางกายภาพเชิงความร้อนที่ดีขึ้น เช่น สภาพนำความร้อน สภาพแพร่ความร้อน ความหนืด และสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนแบบพา เมื่อเทียบกับสมบัติของวัสดุที่เป็นของไหลฐาน
การใช้งานทั่วไปอย่างหนึ่งของของไหลนาโนคือการใช้เป็นสารหล่อเย็นหรือสารทำความเย็น การเติมอนุภาคนาโนลงในสารหล่อเย็นทั่วไป (เช่น น้ำ น้ำมัน เอทิลีนไกลคอล พอลิแอลฟาโอเลฟิน เป็นต้น) ช่วยปรับปรุงสมบัติทางความร้อนของสารหล่อเย็นทั่วไปให้ดีขึ้น

• ของเหลวสำหรับการหล่อเย็น / การถ่ายเทความร้อน
• สารหล่อลื่น
• การใช้งานทางชีวการแพทย์

การผลิตของไหลนาโนด้วยเครื่องทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยอัลตราโซนิก

โครงสร้างจุลภาคของของไหลนาโนสามารถได้รับอิทธิพลและปรับเปลี่ยนได้โดยใช้เทคโนโลยีการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและพารามิเตอร์กระบวนการที่เหมาะสมที่สุด การกระจายอนุภาคด้วยอัลตราโซนิกได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพสูงและเชื่อถือได้สำหรับการเตรียมของไหลนาโน เครื่องกระจายอนุภาคด้วยอัลตราโซนิกใช้ในงานวิจัยและอุตสาหกรรมเพื่อสังเคราะห์ บด กระจาย และทำให้อนุภาคนาโนเป็นเนื้อเดียวกัน โดยมีความสม่ำเสมอสูงและการกระจายขนาดอนุภาคในช่วงแคบ พารามิเตอร์กระบวนการสำหรับการสังเคราะห์ของไหลนาโน ได้แก่ พลังงานอัลตราโซนิกที่ป้อนเข้า แอมพลิจูดอัลตราโซนิก อุณหภูมิ ความดัน และความเป็นกรด นอกจากนี้ ชนิดและความเข้มข้นของสารตั้งต้นและสารเติมแต่ง ตลอดจนลำดับการเติมสารเติมแต่งลงในสารละลายก็เป็นปัจจัยสำคัญ
เป็นที่ทราบกันดีว่าสมบัติของของไหลนาโนขึ้นอยู่กับโครงสร้างและรูปร่างของวัสดุนาโนอย่างมาก ดังนั้น การได้โครงสร้างจุลภาคของของไหลนาโนที่ควบคุมได้จึงเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อสมรรถนะและคุณภาพของของไหลนาโน การใช้พารามิเตอร์การใช้อัลตราโซนิกที่ปรับให้เหมาะสม เช่น แอมพลิจูด ความดัน อุณหภูมิ และพลังงานที่ป้อนเข้า (Ws/mL) เป็นกุญแจสำคัญในการผลิตของไหลนาโนคุณภาพสูงที่เสถียรและสม่ำเสมอ สามารถใช้อัลตราโซนิกเพื่อสลายกลุ่มอนุภาคและกระจายอนุภาคให้เป็นอนุภาคนาโนเดี่ยวที่กระจายตัวได้อย่างมีประสิทธิผล เมื่อขนาดอนุภาคเล็กลง การเคลื่อนที่แบบบราวน์ (อัตราเร็วแบบบราวน์) และปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ของไหลนาโนมีเสถียรภาพมากขึ้น เครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher ช่วยให้ควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการที่สำคัญทั้งหมดได้อย่างแม่นยำ สามารถทำงานอย่างต่อเนื่องที่แอมพลิจูดสูง (24/7/365) และมีระบบบันทึกข้อมูลอัตโนมัติเพื่อให้ประเมินการใช้อัลตราโซนิกทุกรอบได้ง่าย

ซิลิกาขนาดนาโนที่กระจายตัวด้วยอัลตราโซนิก

การใช้อัลตราโซนิกช่วยเพิ่มเสถียรภาพของของไหลนาโน

สำหรับของไหลนาโน การรวมกลุ่มของอนุภาคนาโนไม่เพียงทำให้เกิดการตกตะกอนและการอุดตันของช่องทางขนาดไมโครเท่านั้น แต่ยังทำให้สภาพนำความร้อนของของไหลนาโนลดลงด้วย การสลายกลุ่มอนุภาคและการกระจายอนุภาคด้วยอัลตราโซนิกถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในวัสดุศาสตร์และอุตสาหกรรม การใช้อัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่ได้รับการพิสูจน์แล้วสำหรับการเตรียมระบบกระจายตัวของอนุภาคนาโนที่เสถียร โดยมีการกระจายอนุภาคนาโนอย่างสม่ำเสมอและมีเสถียรภาพสูง ดังนั้น เครื่องกระจายอนุภาคด้วยอัลตราโซนิกของ Hielscher จึงเป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมสำหรับการผลิตของไหลนาโน

ของไหลนาโนที่ผลิตด้วยอัลตราโซนิกในงานวิจัย

งานวิจัยได้ศึกษาผลของการใช้อัลตราโซนิกและพารามิเตอร์อัลตราโซนิกต่อคุณลักษณะของของไหลนาโน อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับข้อค้นพบทางวิทยาศาสตร์ด้านการเตรียมของไหลนาโนด้วยอัลตราโซนิก

ผลของอัลตราโซนิกต่อการเตรียมของไหลนาโน Al2O3

Noroozi และคณะ (2014) พบว่า เมื่อมี “ความเข้มข้นของอนุภาคสูงขึ้น สภาพแพร่ความร้อนของของไหลนาโนที่เกิดจากการใช้อัลตราโซนิกจะเพิ่มขึ้นมากกว่าเดิม นอกจากนี้ การใช้เครื่องอัลตราโซนิกแบบโพรบที่มีกำลังสูงกว่ากับของไหลนาโนก่อนการวัด ยังทำให้ได้เสถียรภาพที่สูงขึ้นและสภาพแพร่ความร้อนที่เพิ่มขึ้นมากกว่าเดิม” การเพิ่มขึ้นของสภาพแพร่ความร้อนมีมากกว่าในกรณีของอนุภาคนาโน (NPs) ที่มีขนาดเล็กกว่า เนื่องจากอนุภาคที่เล็กกว่ามีอัตราส่วนพื้นที่ผิวที่มีประสิทธิผลต่อปริมาตรสูงกว่า ดังนั้น อนุภาคที่เล็กกว่าจึงช่วยให้เกิดของไหลนาโนที่เสถียร และการใช้อัลตราโซนิกด้วยโพรบอัลตราโซนิกส่งผลอย่างมากต่อสภาพแพร่ความร้อน (Noroozi และคณะ 2014)

คำแนะนำทีละขั้นตอนสำหรับการผลิตของไหลนาโน Al2O3–น้ำด้วยอัลตราโซนิก

ขั้นแรก ชั่งมวลของอนุภาคนาโน Al2O3 ด้วยเครื่องชั่งอิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล จากนั้นค่อย ๆ เติมอนุภาคนาโน Al2O3 ลงในน้ำกลั่นที่ชั่งไว้แล้ว และกวนส่วนผสม Al2O3–น้ำ ใช้อัลตราโซนิกกับส่วนผสมอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 1h ด้วยเครื่องอัลตราโซนิกแบบโพรบ UP400S (400W, 24kHz ดูภาพด้านซ้าย) เพื่อให้อนุภาคนาโนกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในน้ำกลั่น สามารถเตรียมของไหลนาโนที่สัดส่วนต่าง ๆ ได้ (0.1%, 0.5% และ 1%) ไม่จำเป็นต้องใช้สารลดแรงตึงผิวหรือปรับเปลี่ยนค่า pH (Isfahani และคณะ, 2013)

ของไหลนาโน ZnO ในน้ำที่ปรับด้วยอัลตราโซนิก

Elcioglu และคณะ (2021) ระบุในงานศึกษาทางวิทยาศาสตร์ของพวกเขาว่า “การใช้อัลตราโซนิกเป็นกระบวนการที่จำเป็นสำหรับการกระจายอนุภาคนาโนในของไหลฐานอย่างเหมาะสมและการสร้างเสถียรภาพ รวมถึงการให้ได้สมบัติที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานจริง” พวกเขาใช้เครื่องอัลตราโซนิก UP200Ht เพื่อผลิตของไหลนาโน ZnO / น้ำ การใช้อัลตราโซนิกส่งผลอย่างชัดเจนต่อแรงตึงผิวของของไหลนาโน ZnO ในน้ำ ข้อค้นพบของนักวิจัยนำไปสู่ข้อสรุปว่าแรงตึงผิว การเกิดฟิล์มนาโน และคุณลักษณะอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องของของไหลนาโนทุกชนิดสามารถปรับและควบคุมได้ภายใต้สภาวะการใช้อัลตราโซนิกที่เหมาะสม

เครื่องทำให้เป็นเนื้อเดียวกันด้วยอัลตราโซนิกสำหรับการผลิตของไหลนาโน

Hielscher Ultrasonics ออกแบบ ผลิต และจัดจำหน่ายเครื่องกระจายอนุภาคด้วยอัลตราโซนิกสมรรถนะสูงสำหรับการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันและการสลายกลุ่มอนุภาคทุกประเภท สำหรับการผลิตของไหลนาโน การควบคุมการใช้อัลตราโซนิกอย่างแม่นยำและการบำบัดสารแขวนลอยอนุภาคนาโนด้วยอัลตราโซนิกอย่างเชื่อถือได้มีความสำคัญอย่างยิ่ง
เครื่องประมวลผลของ Hielscher Ultrasonics ช่วยให้คุณควบคุมพารามิเตอร์กระบวนการที่สำคัญทั้งหมดได้อย่างเต็มที่ เช่น พลังงานที่ป้อนเข้า ความเข้มของอัลตราโซนิก แอมพลิจูด ความดัน อุณหภูมิ และเวลาพำนัก คุณจึงสามารถปรับพารามิเตอร์ให้ได้สภาวะที่เหมาะสมที่สุด ซึ่งนำไปสู่ของไหลนาโนคุณภาพสูง

• สำหรับทุกปริมาตร? ทุกกำลังการผลิต: Hielscher มีเครื่องอัลตราโซนิกและอุปกรณ์เสริมให้เลือกหลากหลาย จึงสามารถจัดระบบอัลตราโซนิกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานและกำลังการผลิตของคุณได้ ตั้งแต่ขวดขนาดเล็กที่มีปริมาตรระดับมิลลิลิตรไปจนถึงกระแสการไหลปริมาณสูงระดับหลายพันแกลลอนต่อชั่วโมง Hielscher มีโซลูชันอัลตราโซนิกที่เหมาะสมสำหรับกระบวนการของคุณ
• ความทนทาน: ระบบอัลตราโซนิกของเราทนทานและเชื่อถือได้ เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher ทุกเครื่องสร้างขึ้นเพื่อการทำงานแบบ 24/7/365 และต้องการการบำรุงรักษาน้อยมาก
• ความสะดวกในการใช้งาน: ซอฟต์แวร์ที่พัฒนาอย่างพิถีพิถันของเครื่องอัลตราโซนิกของเราช่วยให้เลือกและบันทึกการตั้งค่าการใช้อัลตราโซนิกไว้ล่วงหน้าได้ เพื่อให้ใช้อัลตราโซนิกได้อย่างเรียบง่ายและเชื่อถือได้ เมนูที่เข้าใจง่ายสามารถเข้าถึงได้สะดวกผ่านจอสัมผัสดิจิทัลแบบสี ระบบควบคุมระยะไกลผ่านเบราว์เซอร์ช่วยให้คุณสั่งงานและตรวจติดตามผ่านอินเทอร์เน็ตเบราว์เซอร์ใดก็ได้ ระบบบันทึกข้อมูลอัตโนมัติจะบันทึกพารามิเตอร์กระบวนการของการใช้อัลตราโซนิกทุกรอบลงในการ์ด SD ที่ติดตั้งอยู่ในเครื่อง

ตารางด้านล่างแสดงกำลังการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา: