Як виготовляти нанорідини

Нанорідина – це інженерна рідина, що складається з базової рідини, яка містить наночастинки. Для синтезу нанорідин потрібна ефективна та надійна техніка гомогенізації та дезагломерації, щоб забезпечити високий ступінь однорідної дисперсії. Ультразвукові диспергатори є найкращою технологією для виробництва нанорідин з відмінними характеристиками. Ультразвукове диспергування вирізняється ефективністю, швидкістю, простотою, надійністю та зручністю в експлуатації.

Що таке нанорідини?

Нанорідина – це рідина, що містить нанорозмірні частинки (≺100nm), які зазвичай називають наночастинками. Наночастинки, що використовуються в нанорідах, зазвичай виготовлені з металів, оксидів, карбідів або вуглецевих нанотрубок. Ці наночастинки диспергують у базовій рідині (наприклад, воді, олії тощо), щоб отримати інженерну колоїдну суспензію, тобто нанорідину. Нанорідини демонструють покращені термфізичні властивості, такі як теплопровідність, температуропровідність, в’язкість та коефіцієнти конвективного теплообміну, порівняно з матеріальними властивостями базової рідини.
Поширеним застосуванням нанорідин є їх використання як охолоджувачів або холодоагентів. Додавання наночастинок до звичайних охолоджувачів (таких як вода, олія, етиленгліколь, поліальфаолефін тощо) покращує термічні властивості звичайних охолоджувачів.

• охолодження / теплоносії
• мастильні матеріали
• біомедичне застосування

Виготовлення нанорідин за допомогою ультразвукового гомогенізатора

Мікроструктуру нанорідин можна впливати та маніпулювати за допомогою застосування найбільш підходящої технології гомогенізації та параметрів обробки. Ультразвукове диспергування довело себе як високоефективна та надійна техніка для приготування нанорідин. Ультразвукові диспергатори використовуються в наукових дослідженнях та промисловості для синтезу, подрібнення, диспергування та гомогенізації наночастинок з високою однорідністю та вузьким розподілом розмірів частинок. Параметри процесу для синтезу нанорідин включають вхідну ультразвукову енергію, ультразвукову амплітуду, температуру, тиск та кислотність. Крім того, важливими факторами є типи та концентрації реагентів і добавок, а також порядок, у якому добавки додаються до розчину.
Відомо, що властивості нанорідин сильно залежать від структури та форми наноматеріалів. Тому отримання контрольованих мікроструктур нанорідин є основним фактором, який сприяє функціональності та якості нанорідин. Використання оптимізованих параметрів ультразвукової обробки, таких як амплітуда, тиск, температура та вхідна енергія (Ws/mL), є ключем до виробництва стабільної, однорідної нанорідини високої якості. Ультразвукову обробку можна успішно застосовувати для дезагломерації та диспергування частинок в окремі дисперговані наночастинки. З меншим розміром частинок броунівський рух (швидкість броунівського руху), а також взаємодії між частинками зростають і призводять до більш стабільних нанорідин. Ультразвукові обробники Hielscher дозволяють точно контролювати всі важливі параметри обробки, можуть працювати безперервно при високих амплітудах (24/7/365) і поставляються з автоматичним протоколюванням даних для легкої оцінки всіх циклів ультразвукової обробки.

Ультразвуково диспергована нанорозмірна кремнезем

Ультразвукова обробка покращує стабільність нанорідин

Для нанорідин агломерація наночастинок призводить не лише до осідання та закупорки мікроканалів, а й до зниження теплопровідності нанорідин. Ультразвукова дезагломерація та диспергування широко застосовуються в матеріалознавстві та промисловості. Ультразвукова обробка є доведеною технікою для приготування стабільних нанодисперсій з однорідним розподілом наночастинок та високою стабільністю. Тому ультразвукові диспергатори Hielscher є переважною технологією, коли йдеться про виробництво нанорідин.

Нанорідини, вироблені ультразвуково, у дослідженнях

Дослідження вивчали вплив ультразвукової обробки та ультразвукових параметрів на характеристики нанорідин. Дізнайтеся більше про наукові відкриття щодо ультразвукового приготування нанорідин.

Вплив ультразвуку на приготування нанорідини Al2O3

Noroozi et al. (2014) виявили, що при “вищій концентрації частинок спостерігалося більше покращення температуропровідності нанорідин внаслідок ультразвукової обробки. Крім того, більшої стабільності та покращення температуропровідності було досягнуто шляхом ультразвукової обробки нанорідин зондовим ультразвуковим обробником вищої потужності перед вимірюванням”. Покращення температуропровідності було більшим для наночастинок меншого розміру. Це тому, що менші частинки мають вищі ефективні відношення площі поверхні до об’єму. Таким чином, менші частинки допомагали утворити стабільну нанорідину, а ультразвукова обробка за допомогою ультразвукового зонда мала суттєвий вплив на температуропровідність. (Noroozi et al. 2014)

Покрокова інструкція для ультразвукового виробництва нанорідин Al2O3-вода

Спочатку зважте масу наночастинок Al2O3 за допомогою цифрових електронних ваг. Потім поступово додайте наночастинки Al2O3 у зважену дистильовану воду та перемішайте суміш Al2O3-вода. Проведіть безперервну ультразвукову обробку суміші протягом 1h за допомогою ультразвукового пристрою зондового типу UP400S (400W, 24kHz, див. зображення ліворуч), щоб отримати однорідну дисперсію наночастинок у дистильованій воді. Нанорідини можна готувати при різних частках (0,1%, 0,5% та 1%). Зміни ПАР або pH не потрібні. (Isfahani et al., 2013)

Ультразвуково налаштовані водні нанорідини ZnO

Elcioglu et al. (2021) зазначають у своєму науковому дослідженні, що “ультразвукова обробка є необхідним процесом для належного диспергування наночастинок у базовій рідині та стабільності, а також для оптимальних властивостей для практичного застосування”. Вони використовували ультразвуковий обробник UP200Ht для виробництва нанорідин ZnO / вода. Ультразвукова обробка мала чіткий вплив на поверхневий натяг водної нанорідини ZnO. Результати досліджень вчених призводять до висновку, що поверхневий натяг, утворення наноплівки та інші пов’язані характеристики будь-якої нанорідини можна налаштувати та регулювати за належних умов ультразвукової обробки.

Ультразвукові гомогенізатори для виробництва нанорідин

Hielscher Ultrasonics розробляє, виробляє та розповсюджує високоефективні ультразвукові диспергатори для всіх видів застосувань гомогенізації та дезагломерації. Коли йдеться про виробництво нанорідин, точний контроль ультразвукової обробки та надійна ультразвукова обробка суспензії наночастинок є вирішальними.
Процесори Hielscher Ultrasonics надають 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 до оптимізованих умов, що згодом призводить до отримання нанорідин високої якості.

• Для будь-якого об’єму? потужності: Hielscher пропонує ультразвукові обробники та широкий портфель аксесуарів. Це дозволяє налаштувати ідеальну ультразвукову систему для вашого застосування та виробничої потужності. Від маленьких флаконів з мілілітрами до потоків високого об’єму тисяч галонів на годину, Hielscher пропонує відповідне ультразвукове рішення для вашого процесу.
• Надійність: Наші ультразвукові системи є надійними та стабільними. Всі ультразвукові обробники Hielscher розроблені для роботи 24/7/365 і потребують дуже мало обслуговування.
• Зручність в експлуатації: Розроблене програмне забезпечення наших ультразвукових пристроїв дозволяє попередньо вибирати та зберігати налаштування ультразвукової обробки для простої та надійної обробки. Інтуїтивне меню легко доступне через цифровий кольоровий сенсорний дисплей. Дистанційне керування через браузер дозволяє працювати та моніторити через будь-який інтернет-браузер. Автоматичний запис даних зберігає параметри процесу будь-якого циклу ультразвукової обробки на вбудовану SD-картку.

Нижче наведена таблиця дає вам уявлення про приблизну виробничу потужність наших ультразвукових обробників: