Chất làm mát dựa trên chất lỏng nano dẫn nhiệt

Chất lỏng nano tổng hợp siêu âm là chất làm mát hiệu quả và chất lỏng trao đổi nhiệt. Vật liệu nano dẫn nhiệt làm tăng khả năng truyền nhiệt và tản nhiệt đáng kể. Sonication được thiết lập tốt trong quá trình tổng hợp và chức năng hóa các hạt nano dẫn nhiệt cũng như sản xuất chất lỏng nano hiệu suất cao ổn định cho các ứng dụng làm mát.

Hiệu ứng nanofluidic về hiệu suất nhiệt-thủy lực

Độ dẫn nhiệt của vật liệu là thước đo khả năng dẫn nhiệt của nó. Đối với chất làm mát và chất lỏng truyền nhiệt (còn gọi là chất lỏng nhiệt hoặc dầu nhiệt), độ dẫn nhiệt cao là mong muốn. Nhiều vật liệu nano cung cấp các đặc tính dẫn nhiệt tuyệt vời. Để sử dụng ưu đãi nhiệt vượt trội của vật liệu nano, cái gọi là chất lỏng nano được sử dụng làm chất lỏng làm mát. Chất lỏng nano là một chất lỏng, trong đó các hạt có kích thước nanomet lơ lửng trong chất lỏng cơ bản như nước, glycol hoặc dầu, nơi chúng tạo thành dung dịch keo. Chất lỏng nano có thể làm tăng đáng kể độ dẫn nhiệt so với chất lỏng không có hạt nano hoặc các hạt lớn hơn. Vật liệu, kích thước, độ nhớt, điện tích bề mặt và độ ổn định chất lỏng của các hạt nano phân tán ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất nhiệt của chất lỏng nano. Chất lỏng nano đang nhanh chóng đạt được tầm quan trọng trong các ứng dụng truyền nhiệt vì chúng cho thấy hiệu suất truyền nhiệt vượt trội khi so sánh với chất lỏng cơ bản thông thường.
Phân tán siêu âm là một kỹ thuật hiệu quả cao, đáng tin cậy và được thiết lập công nghiệp để sản xuất chất lỏng nano với khả năng truyền nhiệt hiệu suất cao.

• Bề mặt cao : tỷ lệ thể tích cho tốc độ truyền năng lượng và khối lượng cao hơn đáng kể
• khối lượng thấp cho độ ổn định keo rất tốt
• quán tính thấp, giảm thiểu xói mòn

Các tính năng liên quan đến kích thước nano này mang lại cho chất lỏng nano khả năng dẫn nhiệt đặc biệt của chúng. Phân tán siêu âm là kỹ thuật hiệu quả nhất để sản xuất các hạt nano chức năng và chất lỏng nano.

Chất lỏng nano được sản xuất siêu âm với khả năng thuận lợi nhiệt vượt trội

Vô số vật liệu nano – chẳng hạn như CNT, silica, graphene, nhôm, bạc, boron nitride và nhiều loại khác – đã được chứng minh là làm tăng khả năng thuận lợi nhiệt của chất lỏng truyền nhiệt. Dưới đây, bạn có thể tìm thấy kết quả nghiên cứu mẫu mực cho chất lỏng nano dẫn nhiệt được điều chế dưới siêu âm.

Sản xuất chất lỏng nano dựa trên nhôm với siêu âm

Buonomo et al. (2015) đã chứng minh độ dẫn nhiệt được cải thiện của chất lỏng nano Al2O3, được điều chế dưới sự siêu âm.
Để phân tán các hạt nano Al2O3 đồng đều vào nước, các nhà nghiên cứu đã sử dụng máy siêu âm kiểu thăm dò Hielscher UP400S. Các hạt nhôm siêu âm deagglomerated và phân tán mang lại trong một kích thước hạt xấp xỉ 120 nm cho tất cả các chất lỏng nano – độc lập với nồng độ hạt. Độ dẫn nhiệt của chất lỏng nano đang tăng ở nhiệt độ cao hơn khi so sánh với nước tinh khiết. Với nồng độ hạt Al2O3 0,5% ở nhiệt độ phòng 25 ° C, sự gia tăng độ dẫn nhiệt chỉ khoảng 0,57%, nhưng ở 65 ° C, giá trị này tăng lên khoảng 8%. Đối với nồng độ thể tích 4%, sự tăng cường đi từ 7,6% đến 14,4% với nhiệt độ tăng từ 25 ° C đến 65 ° C.
[cf. Buonomo và cộng sự, 2015]

Phân bố kích thước hạt của chất lỏng nano boron nitride gốc nước với nồng độ boron nitride khác nhau sau khi siêu âm với UP400S (a) 0,1% hBN, (b) 0,5% hBN, (c) 2% hBN
(Nghiên cứu và đồ thị: © Ilhan et al., 2016)

Sản xuất chất lỏng nano dựa trên Boron Nitride bằng cách sử dụng Sonication

Ilhan et al. (2016) đã nghiên cứu tính dẫn nhiệt của chất lỏng nano dựa trên boron nitride lục giác (hBN). Với mục đích này, một loạt các chất lỏng nano phân tán tốt, ổn định, chứa các hạt nano hBN có đường kính trung bình 70nm, được sản xuất bằng phương pháp hai bước liên quan đến siêu âm và chất hoạt động bề mặt như natri dodecyl sulfate (SDS) và polyvinyl pyrrolidone (PVP). Chất lỏng nano nước hBN phân tán siêu âm cho thấy sự gia tăng độ dẫn nhiệt đáng kể ngay cả đối với nồng độ hạt rất loãng. Sonication với ultrasonicator loại thăm dò UP400S làm giảm kích thước hạt trung bình của cốt liệu xuống phạm vi 40-60nm. Các nhà nghiên cứu kết luận rằng các tập hợp boron nitride lớn và dày đặc, được quan sát thấy ở trạng thái khô không được xử lý, bị phá vỡ với quá trình siêu âm và bổ sung chất hoạt động bề mặt. Điều này làm cho phân tán siêu âm một phương pháp hiệu quả để chuẩn bị chất lỏng nano gốc nước với nồng độ hạt khác nhau.
[cf. Ilhan và cộng sự, 2016]

Hình ảnh STEM cho thấy hình thái của chất lỏng nano hBN dựa trên ethylene glycol (EG) phân tán siêu âm với nồng độ thể tích hạt 0,5%.
(Nghiên cứu và đồ thị: © Ilhan et al., 2016)

“Ultrasonication là quá trình được sử dụng rộng rãi nhất trong tài liệu để tăng sự ổn định của chất lỏng nano.” [Ilhan và cộng sự, 2016] Và cũng trong sản xuất công nghiệp, sonication ngày nay là kỹ thuật hiệu quả, đáng tin cậy và kinh tế nhất để thu được chất lỏng nano ổn định lâu dài có hiệu suất vượt trội.

Ultrasonicators công nghiệp cho sản xuất chất làm mát

đã được khoa học chứng minh, thành lập công nghiệp – Hielscher Ultrasonicators cho sản xuất chất lỏng nano
Máy phân tán cắt cao siêu âm là máy đáng tin cậy để sản xuất liên tục các chất làm mát hiệu suất cao và chất lỏng truyền nhiệt. Trộn điều khiển bằng siêu âm được biết đến với hiệu quả và độ tin cậy của nó – ngay cả khi áp dụng điều kiện trộn đòi hỏi khắt khe.
Thiết bị siêu âm Hielscher cho phép chuẩn bị không độc hại, không nguy hiểm, một số chất lỏng nano cấp thực phẩm. Đồng thời, tất cả các ultrasonicators của chúng tôi có hiệu quả cao, đáng tin cậy, an toàn để hoạt động, và rất mạnh mẽ. Được xây dựng cho hoạt động 24/7, ngay cả băng ghế dự bị và ultrasonicators cỡ trung bình của chúng tôi có khả năng tạo ra khối lượng đáng chú ý.
Đọc thêm về sản xuất siêu âm chất lỏng nano hoặc liên hệ với chúng tôi ngay bây giờ để được tư vấn chuyên sâu và đề xuất miễn phí cho một bộ phân tán siêu âm!

Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi: