Issiqlik oʻtkazuvchan nanosuyuqliklar asosidagi sovituvchi suyuqliklar
Ultratovush yordamida sintezlangan nanosuyuqliklar samarali sovituvchi suyuqliklar va issiqlik almashgich suyuqliklaridir. Issiqlik oʻtkazuvchan nanomateriallar issiqlik uzatish va issiqlikni tarqatish qobiliyatini sezilarli darajada oshiradi. Ultratovush bilan ishlov berish issiqlik oʻtkazuvchan nanozarrachalarni sintezlash va funksionallashtirishda, shuningdek, sovitish uchun barqaror, yuqori samarali nanosuyuqliklar ishlab chiqarishda keng qoʻllanadigan usuldir.
Nanosuyuqliklarning termogidravlik samaradorlikka taʼsiri
Materialning issiqlik oʻtkazuvchanligi uning issiqlikni oʻtkazish qobiliyatini ifodalovchi oʻlchovdir. Sovituvchi suyuqliklar va issiqlik uzatuvchi suyuqliklar (termik suyuqlik yoki termik moy deb ham ataladi) uchun yuqori issiqlik oʻtkazuvchanlik maqsadga muvofiqdir. Koʻplab nanomateriallar juda yaxshi issiqlik oʻtkazuvchanlik xususiyatlariga ega. Nanomateriallarning yuqori issiqlik oʻtkazuvchanligidan foydalanish uchun nanosuyuqliklar deb ataladigan suyuqliklar sovituvchi suyuqlik sifatida qoʻllanadi. Nanosuyuqlik – nanometr oʻlchamidagi zarrachalar suv, glikol yoki moy kabi asosiy suyuqlikda muallaq holda boʻlib, kolloid eritma hosil qiladigan suyuqlikdir. Nanozarrachalar yoki kattaroq zarrachalar boʻlmagan suyuqliklarga nisbatan nanosuyuqliklarning issiqlik oʻtkazuvchanligi sezilarli darajada yuqori boʻlishi mumkin. Disperslangan nanozarrachalarning materiali, oʻlchami, qovushqoqligi, sirt zaryadi va suyuqlikdagi barqarorligi nanosuyuqliklarning termik samaradorligiga sezilarli taʼsir qiladi. Nanosuyuqliklar odatiy asosiy suyuqliklarga nisbatan yuqori issiqlik uzatish samaradorligini namoyon etgani uchun issiqlik uzatishda ularning ahamiyati tez ortib bormoqda.
Ultratovushli disperslash yuqori samarali issiqlik uzatish qobiliyatiga ega nanosuyuqliklar ishlab chiqarish uchun juda samarali, ishonchli va sanoatda keng qoʻllanadigan usuldir.
UP400St – 400W quvvatli kuchli ultratovushli protsessor quyidagi mahsulotni ishlab chiqarish uchun: yuqori issiqlik oʻtkazuvchanlikka ega nanosuyuqliklar.
- energiya va massa uzatish tezliklarini sezilarli darajada oshiruvchi yuqori sirt maydoni : hajm nisbati
- juda yaxshi kolloid barqarorlikni taʼminlovchi kichik massa
- eroziyani eng kam darajaga tushiruvchi past inersiya
Nanometr oʻlchami bilan bogʻliq bu xususiyatlar nanosuyuqliklarga ajoyib issiqlik oʻtkazuvchanlik beradi. Ultratovushli disperslash funksionallashtirilgan nanozarrachalar va nanosuyuqliklar ishlab chiqarishning eng samarali usulidir.
Ultratovush yordamida ishlab chiqarilgan yuqori issiqlik oʻtkazuvchanlikka ega nanosuyuqliklar
Koʻplab nanomateriallar – masalan, uglerod nanonaychalari (CNT), kremniy dioksidi, grafen, alyuminiy, kumush, bor nitridi va boshqa koʻplab materiallar – issiqlik uzatuvchi suyuqliklarning issiqlik oʻtkazuvchanligini oshirishi allaqachon isbotlangan. Quyida ultratovush bilan ishlov berish orqali tayyorlangan issiqlik oʻtkazuvchan nanosuyuqliklarga oid tadqiqot natijalaridan namunalar keltirilgan.
Ultratovush yordamida alyuminiy asosidagi nanosuyuqliklar ishlab chiqarish
Buonomo va boshq. (2015) ultratovush bilan ishlov berish orqali tayyorlangan Al2O3 nanosuyuqliklarining issiqlik oʻtkazuvchanligi yaxshilanganini koʻrsatdilar.
Al2O3 nanozarrachalarini suvga bir tekis disperslash uchun tadqiqotchilar Hielscher zond turidagi UP400S ultratovush qurilmasidan foydalandilar. Ultratovush yordamida aglomeratlari parchalangan va disperslangan alyuminiy zarrachalarining oʻlchami barcha nanosuyuqliklarda – zarrachalar konsentratsiyasidan qatʼi nazar – taxminan 120 nm boʻldi. Sof suv bilan solishtirilganda nanosuyuqliklarning issiqlik oʻtkazuvchanligi yuqoriroq haroratlarda ortib bordi. Al2O3 zarrachalari konsentratsiyasi 0,5% boʻlganda, 25°C xona haroratida issiqlik oʻtkazuvchanlikning oshishi atigi taxminan 0,57% ni tashkil etadi, ammo 65°C da bu qiymat taxminan 8% gacha ortadi. Hajmiy konsentratsiya 4% boʻlganda, harorat 25°C dan 65°C gacha koʻtarilishi bilan oshish darajasi 7,6% dan 14,4% gacha oʻzgaradi.
[qarang: Buonomo et al., 2015]
Bor nitridi konsentratsiyasi turlicha boʻlgan suv asosidagi bor nitridi nanosuyuqliklariga UP400S yordamida ultratovush bilan ishlov berilgandan keyingi zarracha oʻlchamlari taqsimoti: (a) 0,1% hBN, (b) 0,5% hBN, (c) 2% hBN
(Tadqiqot va grafiklar: © Ilhan et al., 2016)
Ultratovush bilan ishlov berish orqali bor nitridi asosidagi nanosuyuqliklar ishlab chiqarish
Ilhan va boshq. (2016) geksagonal bor nitridi (hBN) asosidagi nanosuyuqliklarning issiqlik oʻtkazuvchanligini tadqiq qildilar. Shu maqsadda oʻrtacha diametri 70 nm boʻlgan hBN nanozarrachalarini oʻz ichiga oluvchi, yaxshi disperslangan va barqaror nanosuyuqliklar qatori ultratovush bilan ishlov berish hamda natriy dodetsil sulfat (SDS) va polivinilpirrolidon (PVP) kabi sirt faol moddalarni qoʻllashni oʻz ichiga oluvchi ikki bosqichli usul yordamida ishlab chiqariladi. Ultratovush yordamida disperslangan hBN–suv nanosuyuqligi hatto zarrachalar konsentratsiyasi juda past boʻlganda ham issiqlik oʻtkazuvchanlikning sezilarli oshishini namoyon etadi. Zond turidagi UP400S ultratovush qurilmasi yordamida ultratovush bilan ishlov berish agregatlardagi zarrachalarning oʻrtacha oʻlchamini 40–60 nm oraligʻigacha kamaytirdi. Tadqiqotchilar ishlov berilmagan quruq holatda kuzatilgan yirik va zich bor nitridi agregatlari ultratovush bilan ishlov berish jarayoni va sirt faol moddalar qoʻshilishi natijasida parchalanadi, degan xulosaga keldilar. Bu ultratovushli disperslashni zarrachalar konsentratsiyasi turlicha boʻlgan suv asosidagi nanosuyuqliklarni tayyorlashning samarali usuliga aylantiradi.
[qarang: Ilhan et al., 2016]
Zarrachalarning hajmiy konsentratsiyasi 0,5% boʻlgan, ultratovush yordamida disperslangan etilen glikol (EG) asosidagi hBN nanosuyuqligining morfologiyasini koʻrsatuvchi STEM tasviri.
(Tadqiqot va grafiklar: © Ilhan et al., 2016)
«Ultratovush bilan ishlov berish adabiyotlarda nanosuyuqliklar barqarorligini oshirish uchun eng keng qoʻllanadigan jarayondir.» [Ilhan et al., 2016] Shuningdek, sanoat ishlab chiqarishida ham ultratovush bilan ishlov berish bugungi kunda ajoyib samaradorlikka ega, uzoq muddat barqaror nanosuyuqliklar olishning eng samarali, ishonchli va tejamkor usulidir.
Sovituvchi suyuqliklar ishlab chiqarish uchun sanoat ultratovush qurilmalari
Ilmiy jihatdan isbotlangan, sanoatda keng qoʻllanadigan – nanosuyuqliklar ishlab chiqarish uchun Hielscher ultratovush qurilmalari
Katta siljish kuchlari hosil qiluvchi ultratovushli disperslagichlar yuqori samarali sovituvchi suyuqliklar va issiqlik uzatuvchi suyuqliklarni uzluksiz ishlab chiqarish uchun ishonchli mashinalardir. Ultratovush yordamida aralashtirish samaradorligi va ishonchliligi bilan mashhur – hatto aralashtirish sharoitlari murakkab boʻlganda ham.
Hielscher Ultrasonics uskunalari zaharli boʻlmagan, xavfli boʻlmagan, ayrimlari hatto oziq-ovqat mahsulotlarida foydalanishga yaroqli nanosuyuqliklarni tayyorlash imkonini beradi. Shu bilan birga, barcha ultratovush qurilmalarimiz juda samarali, ishonchli, ishlatishda xavfsiz va juda mustahkamdir. 24/7 ishlash uchun yaratilgan hatto stol usti va oʻrta oʻlchamdagi ultratovush qurilmalarimiz ham katta hajmlarda mahsulot ishlab chiqarishga qodir.
Nanosuyuqliklarni ultratovush yordamida ishlab chiqarish haqida batafsil oʻqing yoki keng qamrovli maslahat va ultratovushli disperslagich boʻyicha bepul taklif olish uchun hoziroq biz bilan bogʻlaning!
Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida tasavvur beradi:
| Partiya hajmi | Hajmiy oqim tezligi | Tavsiya etiladigan qurilmalar |
|---|---|---|
| 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 | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | kattaroq | klasterga birlashtirilgan UIP16000 |
Biz bilan bogʻlaning! / Bizdan soʻrang!
Hielscher Ultrasonics laboratoriya, tajriba-sanoat va sanoat miqyosida aralashtirish, disperslash, emulsiyalash va ekstraksiya uchun yuqori samarali ultratovushli gomogenizatorlar ishlab chiqaradi.
Adabiyotlar / Manbalar
- 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.
Bilishga arziydigan faktlar
Nega nanosuyuqliklar sovitish va issiqlik uzatish uchun yaxshi?
Nanosuyuqliklar sovituvchi suyuqliklarning yangi sinfi boʻlib, ular nanometr oʻlchamidagi zarrachalar uchun tashuvchi suyuqlik vazifasini bajaradigan asosiy suyuqlikdan (masalan, suvdan) iborat. Asosiy suyuqlikka disperslangan, muayyan maqsad uchun yaratilgan nanozarrachalar (masalan, nanometr oʻlchamidagi CuO, alyuminiy oksidi titan dioksidi, uglerod nanonaychalari, kremniy dioksidi yoki mis kabi metallar, kumush nanotayoqchalar) hosil boʻlgan nanosuyuqlikning issiqlik uzatish qobiliyatini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Bu nanosuyuqliklarni favqulodda yuqori samarali sovituvchi suyuqliklarga aylantiradi.
Issiqlik oʻtkazuvchan nanozarrachalarni oʻz ichiga oluvchi maxsus ishlab chiqarilgan nanosuyuqliklardan foydalanish issiqlik uzatish va tarqatishni sezilarli darajada yaxshilash imkonini beradi; masalan, diametri 55±12 nm va oʻrtacha uzunligi 12,8 µm boʻlgan kumush nanotayoqchalar 0,5 vol.% miqdorda suvning issiqlik oʻtkazuvchanligini 68% ga oshirgan, 0,5 vol.% kumush nanotayoqchalar esa etilen glikol asosidagi sovituvchi suyuqlikning issiqlik oʻtkazuvchanligini 98% ga oshirgan. 0,1% miqdordagi alyuminiy oksidi nanozarrachalari suvning kritik issiqlik oqimini 70% gacha oshirishi mumkin; zarrachalar sovitilayotgan obyekt ustida dagʻal, gʻovak sirt hosil qiladi, bu esa yangi pufakchalar paydo boʻlishini ragʻbatlantiradi, soʻng ularning gidrofil tabiati pufakchalarni sirtdan uzoqlashtirishga yordam berib, bugʻ qatlamining hosil boʻlishiga toʻsqinlik qiladi. Konsentratsiyasi 5% dan yuqori boʻlgan nanosuyuqlik nonyuton suyuqliklar kabi harakat qiladi. (qarang: (Oldenburg et al., 2007)
Issiqlikni boshqarish tizimlarida qoʻllanadigan sovituvchi suyuqliklarga metall nanozarrachalarini qoʻshish asosiy suyuqlikning issiqlik oʻtkazuvchanligini keskin oshirishi mumkin. Bunday metall nanozarracha–suyuqlik kompozit materiallari nanosuyuqliklar deb ataladi va ulardan sovituvchi suyuqliklar sifatida foydalanish kosmik apparatlarning issiqlikni boshqarish tizimlari ogʻirligini hamda quvvatga boʻlgan talabini kamaytirish imkoniyatiga ega. Nanosuyuqliklarning issiqlik oʻtkazuvchanligi ularni tashkil etuvchi nanozarrachalarning konsentratsiyasi, oʻlchami, shakli, sirt kimyosi va agregatsiya holatiga bogʻliq. Nanozarrachalarni qoʻshish konsentratsiyasi va nanozarrachalar uzunligining koʻndalang oʻlchamiga nisbatining suv va etilen glikol asosidagi sovituvchi suyuqliklar issiqlik oʻtkazuvchanligi hamda qovushqoqligiga taʼsiri tadqiq qilingan. Diametri 55 ± 12 nm va oʻrtacha uzunligi 12,8 ± 8,5 μm boʻlgan kumush nanotayoqchalar hajm boʻyicha 0,5% konsentratsiyada suvning issiqlik oʻtkazuvchanligini 68% ga oshirgan. Kumush nanotayoqchalar hajm boʻyicha 0,5% konsentratsiyada qoʻshilganda etilen glikol asosidagi sovituvchi suyuqlikning issiqlik oʻtkazuvchanligi 98% ga oshgan. Bir xil qoʻshish zichligida uzunroq nanotayoqchalar qisqaroq nanotayoqchalarga qaraganda issiqlik oʻtkazuvchanlikka koʻproq taʼsir qilgan. Biroq uzunroq nanotayoqchalar asosiy suyuqlikning qovushqoqligini ham qisqaroq nanotayoqchalarga qaraganda koʻproq oshirgan.
(Oldenburg et al., 2007)
Hielscher Ultrasonics quyidagi oʻlchamlardagi yuqori samarali ultratovushli gomogenizatorlar ishlab chiqaradi: laboratoriya oʻlchamidan tortib sanoat oʻlchamigacha.