Termoiletken Nanoakışkanlara Dayalı Soğutma Sıvıları
Ultrasonik sentezlenmiş nanoakışkanlar verimli soğutucular ve ısı eşanjörü sıvıları vardır. Termoiletken nanomalzemeler ısı transferini ve ısı dağılımı kapasitesini önemli ölçüde artırır. Sonikasyon, termoiletken nanopartiküllerin sentezi ve işlevselleştirilmesinin yanı sıra soğutma uygulamaları için kararlı yüksek performanslı nanoakışkanların üretiminde iyi kurulmuştur.
Termo-Hidrolik Performans Üzerine Nanoakışkan Etkileri
Bir malzemenin termal iletkenliği, ısı iletme kabiliyetinin bir ölçüsüdür. Soğutma sıvıları ve ısı transfer sıvısı (termal sıvı veya termal yağ olarak da adlandırılır) için yüksek bir ısı iletkenliği istenir. Çok sayıda nanomalzeme mükemmel termo-iletken özellikler sunar. Nanomalzemelerin üstün termal katkısını kullanmak için, nanoakışkanlar soğutma sıvıları olarak kullanılır. Bir nanoakışkanlar, nanometre boyutundaki parçacıkların su, glikol veya yağ gibi baz sıvıda asılı kaldığı ve burada bir kolloidal çözelti oluşturdukları bir sıvıdır. Nanoakışkanlar, nanopartiküller veya daha büyük parçacıklar içermeyen sıvılara kıyasla termal iletkenlikte önemli ölçüde artabilir. Dağınık nanopartiküllerin malzeme, boyut, viskozite, yüzey yükü ve akışkan stabilitesi, nanoakışkanların termal performansını önemli ölçüde etkiler. Nanoakışkanlar, geleneksel baz akışkanlara kıyasla üstün ısı transfer performansı gösterdikleri için ısı transferi uygulamalarında hızla önem kazanmaktadır.
Ultrasonik dispersiyon, yüksek performanslı ısı transfer kapasitelerine sahip nanoakışkanlar üretmek için son derece verimli, güvenilir ve endüstriyel olarak kurulmuş bir tekniktir.
UP400St, 400W güçlü ultrasonik işlemci üstün ısı iletkenliğine sahip nanoakışkanların üretimi için.
- yüksek yüzey : önemli ölçüde daha yüksek enerji ve kütle transfer hızları için hacim oranı
- Çok iyi kolloidal stabilite için düşük kütle
- erozyonu en aza indiren düşük atalet
Bu nano boyutla ilgili özellikler, nanoakışkanlara olağanüstü termal iletkenliklerini verir. Ultrasonik dispersiyon fonksiyonel nanopartiküller ve nanoakışkanlar üretmek için en verimli tekniktir.
Üstün Termal Kanallılık ile Ultrasonik Olarak Üretilen Nanoakışkanlar
Çok sayıda nanomalzeme – CNT'ler, silika, grafen, alüminyum, gümüş, bor nitrür ve diğerleri gibi – ısı transfer sıvılarının termal elverişliliğini arttırdığı zaten kanıtlanmıştır. Aşağıda, ultrasonikasyon altında hazırlanan termo-iletken nanoakışkanlar için örnek araştırma sonuçlarını bulabilirsiniz.
Ultrason ile Alüminyum Bazlı Nanoakışkan Üretimi
Buonomo ve ark. (2015), ultrasonikasyon altında hazırlanan Al2O3 nanoakışkanlarının gelişmiş termal iletkenliğini göstermiştir.
Al2O3 nanopartiküllerini düzgün bir şekilde suya dağıtmak için, araştırmacılar Hielscher prob tipi ultrasonicator UP400S kullandılar. Ultrasonik olarak deaglomera ve dağılmış alüminyum parçacıkları, tüm nanoakışkanlar için yaklaşık 120 nm'lik bir parçacık boyutunda verildi – parçacık konsantrasyonundan bağımsız olarak. Nanoakışkanların termal iletkenliği, saf suya kıyasla daha yüksek sıcaklıklarda artıyordu. 25°C oda sıcaklığında %0,5 Al2O3 partikül konsantrasyonu ile ısıl iletkenlikteki artış sadece %0,57 civarındadır, ancak 65°C'de bu değer yaklaşık %8'e yükselir. % 4'lük hacim konsantrasyonu için, sıcaklık 25 ° C'den 65 ° C'ye yükselerek% 7.6'dan% 14.4'e çıkar.
[Bkz. Buonomo ve ark., 2015]
UP400S ile ultrasonikasyondan sonra çeşitli bor nitrür konsantrasyonuna sahip su bazlı bor nitrür nanoakışkanlarının partikül boyutu dağılımı (a)% 0.1 hBN, (b)% 0.5 hBN, (c)% 2 hBN
(Çalışma ve grafikler: © İlhan ve ark., 2016)
Sonication kullanarak Bor Nitrür bazlı Nanoakışkan Üretimi
Ilhan ve ark. (2016), altıgen bor nitrür (hBN) bazlı nanoakışkanların termal iletkenliğini araştırmıştır. Bu amaçla, ortalama çapı 70 nm olan hBN nanopartikülleri içeren bir dizi iyi dağılmış, kararlı nanoakışkanlar, ultrasonikasyon ve sodyum dodesil sülfat (SDS) ve polivinil pirolidon (PVP) gibi yüzey aktif maddeleri içeren iki aşamalı bir yöntemle üretilmektedir. Ultrasonik olarak dağılmış hBN - su nanoakışkanı, çok seyreltik parçacık konsantrasyonları için bile önemli termal iletkenlik artışı gösterir. Prob tipi ultrasonicator UP400S ile Sonication agregaların ortalama parçacık boyutunu 40-60 nm aralığına indirdi. Araştırmacılar, tedavi edilmemiş kuru durumda gözlenen büyük ve yoğun bor nitrür agregalarının, ultrasonikasyon işlemi ve yüzey aktif madde ilavesi ile kırıldığı sonucuna varmışlardır. Bu, ultrasonik dispersiyonu, çeşitli parçacık konsantrasyonlarına sahip su bazlı nanoakışkanların hazırlanması için etkili bir yöntem haline getirir.
[Bkz. İlhan ve ark., 2016]
% 0.5 parçacık hacmi konsantrasyonuna sahip ultrasonik olarak dağılmış bir etilen glikol (EG) bazlı hBN nanoakışkanın morfolojisini gösteren STEM görüntüsü.
(Çalışma ve grafikler: © İlhan ve ark., 2016)
“Ultrasonication, nanoakışkanların stabilitesini arttırmak için literatürde en yaygın kullanılan işlemdir.” [İlhan ve ark., 2016] Ve ayrıca endüstriyel üretimde, sonication günümüzde olağanüstü performansa sahip uzun vadeli kararlı nanoakışkanlar elde etmek için en etkili, güvenilir ve ekonomik tekniktir.
Soğutma Sıvısı Üretimi için Endüstriyel Ultrasonikatörler
Bilimsel Olarak Kanıtlanmış, Endüstriyel Olarak Kurulmuş – Hielscher Nanoakışkan Üretim için Ultrasonicators
Ultrasonik yüksek parçalayıcı dağıtıcılar, yüksek performanslı soğutma sıvılarının ve ısı transfer sıvılarının sürekli üretimi için güvenilir makinelerdir. Ultrasonik odaklı karıştırma verimliliği ve güvenilirliği ile bilinir – zorlu karıştırma koşulları geçerli olsa bile.
Hielscher Ultrasonics ekipmanı toksik olmayan, tehlikeli olmayan, hatta bazı gıda sınıfı nanoakışkanlar hazırlamanıza izin verir. Aynı zamanda, tüm ultrasonicators son derece verimli, güvenilir, kullanımı güvenli ve çok sağlam. 7/24 çalışma için inşa edilmiş, hatta bizim tezgah üstü ve orta boy ultrasonicators dikkate değer hacimler üretmek için yeteneklidir.
Nanoakışkanların ultrasonik üretimi hakkında daha fazla bilgi edinin veya derinlemesine danışmanlık ve ultrasonik dağıtıcı için ücretsiz bir teklif almak için hemen şimdi bizimle iletişime geçin!
Aşağıdaki tablo size bizim ultrasonicators yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesidir:
| Numune Hacmi | Akış Oranı | Önerilen Cihaz |
|---|---|---|
| 1 - 500mL | 10 - 200mL/min | UP100H |
| 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | Uıp4000hdt |
| 15 ila 150L | 3 ila 15L/dak | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha büyük | grubu UIP16000 |
Bizimle iletişime geçin! / Bize sor!
Hielscher Ultrasonik uygulamaları karıştırma, dağılım, emülsifikasyon ve laboratuvar, pilot ve endüstriyel ölçekte çıkarma için yüksek performanslı ultrasonik homojenler üretmektedir.
Edebiyat / Referanslar
- B. Buonomo, O. Manca, L. Marinelli, S. Nardini (2015): Effect of temperature and sonication time on nanofluid thermal conductivity measurements by nano-flash method. Applied Thermal Engineering 2015.
- Beybin İlhan, Melike Kurt, Hakan Ertürk (2016): Experimental investigation of heat transfer enhancement and viscosity change of hBN nanofluids. Experimental Thermal and Fluid Science, Volume 77, 2016. 272-283.
- Oldenburg, S., Siekkinen, A., Darlington, T., Baldwin, R. (2007): Optimized Nanofluid Coolants for Spacecraft Thermal Control Systems. SAE Technical Paper, 2007.
- Mehdi Keyvani, Masoud Afrand, Davood Toghraie, Mahdi Reiszadeh (2018): An experimental study on the thermal conductivity of cerium oxide/ethylene glycol nanofluid: developing a new correlation. Journal of Molecular Liquids, Volume 266, 2018, 211-217.
Bilinmesi Gereken Gerçekler
Nanoakışkanlar Soğutma ve Isı Transferi Uygulamaları için Neden İyidir?
Yeni bir soğutma sıvısı sınıfı, nano boyutlu parçacıklar için taşıyıcı sıvı görevi gören bir baz sıvıdan (örneğin, su) oluşan nanoakışkanlardır. Temel sıvıya dağılmış amaca yönelik tasarlanmış nanopartiküller (örneğin nano boyutlu CuO, alümina titanyum dioksit, karbon nanotüpler, silika veya bakır, gümüş nanoçubuklar gibi metaller), elde edilen nanoakışkanın ısı transfer kapasitesini önemli ölçüde artırabilir. Bu, nanoakışkanları olağanüstü yüksek performanslı soğutma sıvıları yapar.
Termo-iletken nanopartiküller içeren özel olarak üretilmiş nanoakışkanların kullanılması, ısı transferi ve dağılımında önemli gelişmelere izin verir; Örneğin, 55±12 nm çapında ve ortalama uzunluğu 0.5 vol.5 olan 12.8 μm ortalama uzunluktaki gümüş nanoçubuklar, suyun ısıl iletkenliğini% 68 oranında arttırdı ve gümüş nanoçubukların% 0.5 hacimlisi, etilen glikol bazlı soğutucunun ısıl iletkenliğini% 98 artırdı. % 0.1'deki alümina nanopartikülleri, suyun kritik ısı akışını% 70'e kadar artırabilir; parçacıklar, soğutulmuş nesne üzerinde yeni kabarcıkların oluşumunu teşvik eden kaba gözenekli yüzey oluşturur ve hidrofilik yapıları daha sonra buhar tabakasının oluşumunu engelleyerek onları uzaklaştırmaya yardımcı olur. Konsantrasyonu% 5'ten fazla olan nanoakışkan, Newton olmayan sıvılar gibi davranır. (bkz. (Oldenburg ve ark., 2007)
Termal kontrol sistemlerinde kullanılan soğutma sıvılarına metal nanopartiküllerin eklenmesi, baz sıvının termal iletkenliğini önemli ölçüde artırabilir. Bu tür metal nanopartikül-sıvı kompozit malzemeler nanoakışkanlar olarak adlandırılır ve soğutucu olarak kullanımları, uzay aracı termal kontrol sistemlerinin ağırlık ve güç gereksinimlerini azaltma potansiyeline sahiptir. Nanoakışkanların termal iletkenliği, kurucu nanopartiküllerin konsantrasyonuna, boyutuna, şekline, yüzey kimyasına ve toplanma durumuna bağlıdır. Nanopartikül yükleme konsantrasyonunun ve nanopartiküllerin en boy oranının su ve etilen glikol bazlı soğutucuların ısıl iletkenliği ve viskozitesi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. 55 ± 12 nm çapında ve hacimce% 0.5'lik bir konsantrasyonda ortalama 12.8 ± 8.5 μm uzunluğa sahip gümüş nanoçubuklar, suyun ısıl iletkenliğini% 68 artırdı. Etilen glikol bazlı bir soğutucunun ısıl iletkenliği, hacimce% 0.5'lik bir gümüş nanorod yükleme konsantrasyonu ile% 98 oranında arttırılmıştır. Daha uzun nanoçubuklar, termal iletkenlik üzerinde, aynı yükleme yoğunluğundaki daha kısa nanoçubuklardan daha büyük bir etkiye sahipti. Bununla birlikte, daha uzun nanoçubuklar, baz sıvının viskozitesini daha kısa nanoçubuklardan daha büyük ölçüde arttırmıştır.
(Oldenburg ve ark., 2007)
Hielscher Ultrasonics yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörler üretir laboratuvar için endüstriyel boyut.