Cách tạo chất lỏng nano

Chất lỏng nano là một chất lỏng được thiết kế bao gồm một chất lỏng cơ bản có chứa các hạt nano. Để tổng hợp chất lỏng nano, cần có kỹ thuật đồng nhất hóa và khử kết tụ hiệu quả và đáng tin cậy để đảm bảo mức độ phân tán đồng đều cao. Máy phân tán siêu âm là công nghệ vượt trội để sản xuất chất lỏng nano với các đặc tính tuyệt vời. Siêu âm phân tán vượt trội bởi hiệu quả, tốc độ, đơn giản, độ tin cậy và thân thiện với người dùng.

Chất lỏng nano là gì?

Chất lỏng nano là chất lỏng chứa các hạt có kích thước nano (≺100nm), thường được gọi là hạt nano. Các hạt nano được sử dụng trong chất lỏng nano thường được làm bằng kim loại, oxit, cacbua hoặc ống nano carbon. Các hạt nano này được phân tán thành chất lỏng cơ bản (ví dụ: dầu nước, v.v.) để thu được huyền phù keo được thiết kế, tức là chất lỏng nano. Chất lỏng nano thể hiện các tính chất vật lý nhiệt tăng cường như độ dẫn nhiệt, độ khuếch tán nhiệt, độ nhớt và hệ số truyền nhiệt đối lưu so với tính chất vật liệu của chất lỏng cơ bản.
Một ứng dụng phổ biến của chất lỏng nano là sử dụng chúng làm chất làm mát hoặc chất làm lạnh. Bằng cách bổ sung các hạt nano vào các chất làm mát thông thường (như nước, dầu, ethylene glycol, polyalphaolefin, v.v.), tính chất nhiệt của các chất làm mát thông thường được cải thiện.

• Chất lỏng làm mát / truyền nhiệt
• chất bôi trơn
• Ứng dụng y sinh

Làm cho chất lỏng nano với một Homogenizer siêu âm

Cấu trúc vi mô của chất lỏng nano có thể bị ảnh hưởng và thao tác bởi việc áp dụng công nghệ đồng nhất hóa và các thông số xử lý phù hợp nhất. Phân tán siêu âm đã được chứng minh là một kỹ thuật hiệu quả cao và đáng tin cậy để chuẩn bị chất lỏng nano. Máy phân tán siêu âm được sử dụng trong nghiên cứu và công nghiệp để tổng hợp, nghiền, phân tán và đồng nhất hóa các hạt nano với tính đồng nhất cao và phân bố kích thước hạt hẹp. Các thông số quá trình tổng hợp chất lỏng nano bao gồm đầu vào năng lượng siêu âm, biên độ siêu âm, nhiệt độ, áp suất và độ axit. Futhermore, các loại và nồng độ của chất phản ứng và phụ gia cũng như thứ tự, trong đó các chất phụ gia được thêm vào dung dịch, là những yếu tố quan trọng.
Người ta biết rằng các tính chất của chất lỏng nano phụ thuộc mạnh mẽ vào cấu trúc và hình dạng của vật liệu nano. Do đó, thu được các cấu trúc vi mô có thể kiểm soát được của chất lỏng nano là yếu tố chính góp phần vào chức năng và chất lượng của chất lỏng nano. Sử dụng các thông số siêu âm được tối ưu hóa như biên độ, áp suất, nhiệt độ và năng lượng đầu vào (Ws / mL) là chìa khóa để sản xuất một chất lỏng nano chất lượng cao ổn định, đồng đều. Ultrasonication có thể được áp dụng thành công để deagglomerate và phân tán các hạt thành các hạt nano phân tán đơn. Với kích thước hạt nhỏ hơn, chuyển động Brown (tốc độ Brown) cũng như tương tác hạt-hạt tăng lên và dẫn đến chất lỏng nano ổn định hơn. Hielscher ultrasonicators cho phép kiểm soát chính xác tất cả các thông số xử lý quan trọng, có thể chạy liên tục ở biên độ cao (24/7/365) và đi kèm với giao thức dữ liệu tự động để dễ dàng đánh giá tất cả các sonication chạy.

Ultrasonically phân tán nano kích thước silica

Sonication cải thiện sự ổn định của chất lỏng nano

Đối với chất lỏng nano, sự kết tụ của các hạt nano không chỉ dẫn đến sự lắng đọng và tắc nghẽn của các vi kênh mà còn làm giảm độ dẫn nhiệt của chất lỏng nano. Siêu âm deagglomeration và phân tán được áp dụng rộng rãi trong khoa học vật liệu và công nghiệp. Sonication là một kỹ thuật đã được chứng minh để chuẩn bị phân tán nano ổn định với sự phân bố hạt nano đồng đều và độ ổn định cao. Do đó, bộ phân tán siêu âm Hielscher là công nghệ được ưa thích, khi nói đến việc sản xuất chất lỏng nano.

Ultrasonically sản xuất chất lỏng nano trong nghiên cứu

Nghiên cứu đã điều tra ảnh hưởng của các thông số siêu âm và siêu âm về các đặc tính của chất lỏng nano. Đọc thêm về những phát hiện khoa học về chuẩn bị chất lỏng nano siêu âm.

Hiệu ứng siêu âm trên chuẩn bị chất lỏng nano Al2O3

Noroozi và cộng sự (2014) đã phát hiện ra rằng tại “Khi nồng độ hạt cao hơn, độ dẫn nhiệt của nanofluid tăng đáng kể do quá trình siêu âm. Hơn nữa, độ ổn định và độ dẫn nhiệt của nanofluid được cải thiện đáng kể khi sử dụng máy siêu âm có đầu dò công suất cao để siêu âm nanofluid trước khi đo.” Độ dẫn nhiệt được cải thiện đáng kể đối với các hạt nano có kích thước nhỏ hơn. Điều này là do các hạt nhỏ có tỷ lệ diện tích bề mặt hiệu quả trên thể tích cao hơn. Do đó, các hạt nhỏ giúp hình thành một nanofluid ổn định và quá trình siêu âm bằng đầu dò siêu âm đã mang lại tác động đáng kể đến độ dẫn nhiệt. (Noroozi et al. 2014)

Hướng dẫn từng bước để sản xuất nanofluid Al₂O₃-nước bằng phương pháp siêu âm

Đầu tiên, cân khối lượng của các hạt nano Al2O3 bằng cân điện tử kỹ thuật số. Sau đó cho các hạt nano Al2O3 vào nước cất đã cân dần dần và khuấy trộn hỗn hợp nước Al2O3. Sonicate hỗn hợp liên tục trong 1h với một thiết bị loại đầu dò siêu âm UP400S (400W, 24kHz, xem hình trái) để tạo ra sự phân tán đồng đều của các hạt nano trong nước cất. Các chất lỏng nano có thể được điều chế ở các phân số khác nhau (0,1%, 0,5% và 1%). Không cần chất hoạt động bề mặt hoặc thay đổi pH. (Isfahani và cộng sự, 2013)

Ultrasonically điều chỉnh nước ZnO Nanofluids

Elcioglu và cộng sự (2021) đã khẳng định trong nghiên cứu khoa học của mình rằng “Siêu âm là quá trình quan trọng để phân tán đều các hạt nano trong dung môi cơ bản và đảm bảo tính ổn định, cũng như đạt được các tính chất tối ưu cho các ứng dụng thực tế.” Họ đã sử dụng máy siêu âm UP200Ht để sản xuất nanofluid ZnO/nước. Quá trình siêu âm có tác động rõ rệt đến độ căng bề mặt của nanofluid ZnO trong dung dịch nước. Kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học cho thấy rằng độ căng bề mặt, quá trình hình thành màng nano và các đặc tính liên quan khác của bất kỳ nanofluid nào có thể được điều chỉnh và tối ưu hóa dưới điều kiện siêu âm phù hợp.

Homogenizers siêu âm cho sản xuất chất lỏng nano

Hielscher Ultrasonics thiết kế, sản xuất và phân phối hiệu suất cao siêu âm dispersers cho tất cả các loại đồng nhất và deagglomeration ứng dụng. Khi nói đến việc sản xuất chất lỏng nano, kiểm soát sonication chính xác và xử lý siêu âm đáng tin cậy của huyền phù hạt nano là rất quan trọng.
Hielscher Siêu âm’ Bộ xử lý cho phép bạn kiểm soát hoàn toàn tất cả các thông số xử lý quan trọng như công suất đầu vào, cường độ siêu âm, biên độ, áp suất, nhiệt độ và thời gian giữ. Nhờ đó, bạn có thể điều chỉnh các thông số này đến điều kiện tối ưu, từ đó dẫn đến việc sản xuất nanofluid chất lượng cao.

• Cho bất kỳ dung tích nào? Dung tích: Hielscher cung cấp ultrasonicators và một danh mục rộng các phụ kiện. Điều này cho phép cấu hình hệ thống siêu âm lý tưởng cho ứng dụng và năng lực sản xuất của bạn. Từ lọ nhỏ với mililít đến dòng thể tích cao hàng ngàn gallon mỗi giờ, Hielscher cung cấp giải pháp siêu âm phù hợp cho quá trình của bạn.
• Mạnh mẽ: Hệ thống siêu âm của chúng tôi là mạnh mẽ và đáng tin cậy. Tất cả các ultrasonicators Hielscher được xây dựng cho hoạt động 24/7/365 và yêu cầu bảo trì rất ít.
• Thân thiện với người dùng: Phần mềm xây dựng của các thiết bị siêu âm của chúng tôi cho phép lựa chọn trước và lưu các cài đặt sonication cho một sonication đơn giản và đáng tin cậy. Menu trực quan có thể dễ dàng truy cập thông qua màn hình cảm ứng màu kỹ thuật số. Điều khiển trình duyệt từ xa cho phép bạn vận hành và giám sát thông qua bất kỳ trình duyệt internet nào. Ghi dữ liệu tự động lưu các tham số quá trình của bất kỳ sonication chạy trên thẻ SD tích hợp.

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