Як виготовляти нанорідини

Нанорідина — це інженерна рідина, яка складається з основної рідини, що містить наночастинки. Для синтезу нанорідин необхідна ефективна та надійна техніка гомогенізації та деагломерації для забезпечення високого ступеня рівномірного дисперсування. Ультразвукові диспергатори є найкращою технологією для виробництва нанорідин з чудовими характеристиками. Ультразвукова дисперсія відрізняється ефективністю, швидкістю, простотою, надійністю і зручністю для користувача.

Що таке нанорідини?

Нанорідина — це рідина, що містить нанорозмірні частинки (≺100 нм), які зазвичай називають наночастинками. Наночастинки, що використовуються в нанорідинах, зазвичай складаються з металів, оксидів, карбідів або вуглецевих нанотрубок. Ці наночастинки диспергують у базову рідину (наприклад, воду, масло тощо), щоб отримати інженерну колоїдну суспензію, тобто нанорідину. Нанорідини демонструють покращені теплофізичні властивості, такі як теплопровідність, термічна дифузія, в'язкість та коефіцієнти конвективного теплопередачі порівняно з властивостями матеріалу основної рідини.
Поширеним застосуванням нанорідин є їх використання в якості охолоджуючої рідини або холодоагенту. Шляхом додавання наночастинок до звичайних охолоджуючих рідин (таких як вода, олія, етиленгліколь, поліальфаолефін тощо) покращуються теплові властивості звичайних охолоджуючих рідин.

• Охолоджуючі / теплоносійні рідини
• Змащення
• Біомедичне застосування

Виготовлення нанорідин за допомогою ультразвукового гомогенізатора

На мікроструктуру нанорідин можна впливати та маніпулювати шляхом застосування найбільш підходящої технології гомогенізації та параметрів обробки. Ультразвукова дисперсія зарекомендувала себе як високоефективний і надійний метод приготування нанорідин. Ультразвукові диспергатори використовуються в дослідженнях і промисловості для синтезу, подрібнення, диспергування та гомогенізації наночастинок з високою однорідністю та вузьким розподілом частинок за розміром. Параметри процесу синтезу нанорідин включають ультразвукове введення енергії, амплітуду ультразвуку, температуру, тиск і кислотність. Важливими факторами є фтермореагенти, типи та концентрації реагентів та присадок, а також порядок, у якому добавки додаються до розчину.
Добре відомо, що властивості нанорідин сильно залежать від структури і форми наноматеріалів. Таким чином, отримання контрольованих мікроструктур нанорідин є основним фактором, що сприяє функціональності та якості нанорідин. Використання оптимізованих параметрів ультразвуку, таких як амплітуда, тиск, температура та вхідна енергія (Ws/mL), є ключем до отримання стабільної, однорідної високоякісної нанорідини. Ультразвук може бути успішно застосований для деагломерату і диспергування частинок на однодисперсні наночастинки. При меншому розмірі частинок броунівський рух (броунівська швидкість), а також взаємодія частинок-частинок збільшуються і призводять до більш стабільних нанорідин. Ультразвукові апарати Hielscher дозволяють точно контролювати всі важливі параметри обробки, можуть працювати безперервно з високими амплітудами (24/7/365) і поставляються з автоматичним протоколізуванням даних для легкої оцінки всіх прогонів звуку.

Ультразвуковий дисперсний нанорозмірний кремнезем

Ультразвуковий звук покращує стабільність нанорідин

Для нанорідин агломерація наночастинок призводить не тільки до осідання та закупорки мікроканалів, але й до зменшення теплопровідності нанорідин. Ультразвукова деагломерація і дисперсія широко застосовуються в матеріалознавстві і промисловості. Ультразвук – це перевірена методика приготування стабільних нанодисперсій з рівномірним розподілом наночастинок і великою стабільністю. Тому ультразвукові диспергатори Hielscher є кращою технологією, коли мова йде про виробництво нанорідин.

Ультразвукові нанорідини в дослідженнях

У дослідженнях було вивчено вплив ультразвуку та ультразвукових параметрів на характеристики нанорідин. Дізнайтеся більше про наукові відкриття щодо приготування ультразвукових нанорідин.

Ультразвуковий вплив на приготування нанорідини Al2O3

Noroozi et al. (2014) виявили, що при «вищій концентрації частинок спостерігалося більше посилення теплової дифузії нанорідин, отриманих в результаті ультразвуку. Крім того, більша стабільність і підвищення термічної дифузійності були отримані шляхом ультразвукування нанорідин за допомогою зондового сонника більшої потужності перед вимірюванням». Підвищення термічної дифузії було більшим для НЧ меншого розміру. Це пов'язано з тим, що менші частинки мають більш високе співвідношення ефективної площі поверхні до об'єму. Таким чином, менші частинки допомогли сформувати стабільну нанорідину, а ультразвукове дослідження за допомогою ультразвукового зонда призвело до значного впливу на термічну дифузію. (Noroozi et al. 2014)

Покрокова інструкція по ультразвуковому виробництву нанорідин Al2O3-water

Спочатку зважте масу наночастинок Al2O3 за допомогою цифрових електронних ваг. Потім поступово помістіть наночастинки Al2O3 у зважену дистильовану воду та перемішайте суміш Al2O3-води. Безперервно звукуйте суміш протягом 1 год за допомогою ультразвукового приладу зондового типу UP400S (400 Вт, 24 кГц, див. рис. ліворуч) для отримання рівномірного розсіювання наночастинок у дистильованій воді. Нанорідини можна готувати на різних фракціях (0,1%, 0,5% і 1%). Жодні зміни поверхнево-активної речовини або рН не потрібні. (Ісфахані та ін., 2013)

Ультразвуково налаштовані водні нанорідини ZnO

Elcioglu et al. (2021) у своєму науковому дослідженні зазначають, що «ультразвук є важливим процесом для правильного диспергування наночастинок у базовій рідині та стабільності, а також для оптимальних властивостей для застосування в реальному світі». Вони використовували ультразвуковий апарат UP200Ht для виробництва нанорідин ZnO / води. Ультразвуковий звук мав чіткий вплив на поверхневий натяг водної нанорідини ZnO. Результати дослідників дозволяють зробити висновок, що поверхневий натяг, формування наноплівки та інші пов'язані з ним особливості будь-якої нанорідини можна регулювати та налаштовувати за належних умов ультразвуку.

Ультразвукові гомогенізатори для виробництва нанорідин

Hielscher Ultrasonics розробляє, виробляє та розповсюджує високоефективні ультразвукові диспергатори для всіх видів гомогенізації та деагломерації. Коли справа доходить до виробництва нанорідин, точний контроль ультразвуку та надійна ультразвукова обробка суспензії наночастинок мають вирішальне значення.
Процесори Hielscher Ultrasonics дають вам повний контроль над усіма важливими параметрами обробки, такими як вхідна енергія, інтенсивність ультразвуку, амплітуда, тиск, температура та час утримання. Таким чином, ви можете налаштувати параметри під оптимізовані умови, що згодом призводить до отримання високоякісних нанорідин.

• Для будь-якого обсягу / ємності: Hielscher пропонує ультразвукові апарати та широкий асортимент аксесуарів. Це дозволяє конфігурувати ідеальну ультразвукову систему для вашого застосування та виробничих потужностей. Від невеликих флаконів з мілілітрами до потоків великого об'єму в тисячі галонів на годину, Hielscher пропонує відповідне ультразвукове рішення для вашого процесу.
• Надійності: Наші ультразвукові системи міцні та надійні. Всі ультразвукові апарати Hielscher створені для роботи 24/7/365 і вимагають дуже незначного обслуговування.
• Зручність у використанні: Розроблене програмне забезпечення наших ультразвукових апаратів дозволяє здійснювати попередній вибір і збереження налаштувань ультразвуку для простого і надійного проведення ультразвукового дослідження. Інтуїтивно зрозуміле меню легко доступне за допомогою цифрового кольорового сенсорного дисплея. Віддалене керування браузером дозволяє керувати та контролювати через будь-який інтернет-браузер. Автоматичний запис даних зберігає параметри процесу будь-якого ультразвукового дослідження, виконаного на вбудованій SD-карті.

Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну потужність обробки наших ультразвукових апаратів: