مواد لاصقة موصلة نانو للإلكترونيات عالية الأداء
تستخدم المشتتات بالموجات فوق الصوتية كتقنية خلط وطحن موثوقة في إنتاج مواد لاصقة عالية الأداء للإلكترونيات عالية الأداء والإلكترونيات النانوية. في إنتاج الإلكترونيات عالية الأداء ، يزداد الطلب على المواد اللاصقة مثل المواد اللاصقة الموصلة للنانو. يتم استخدام هذه المواد اللاصقة عالية الأداء على سبيل المثال كوصلات بديلة ويمكن أن تحل محل لحام القصدير / الرصاص.
مواد لاصقة عالية الأداء للإلكترونيات عالية الأداء
لإنتاج إلكترونيات عالية الأداء ، يلزم وجود مواد لاصقة ذات التصاق معدني عالي وموصلية حرارية لفصل الحرارة والعزل. غالبا ما يتم دمج جزيئات النانو مثل الفضة والنيكل والجرافين وأكسيد الجرافين والأنابيب النانوية الكربونية (CNTs) في راتنجات الإيبوكسي والبوليمرات للحصول على الخصائص الوظيفية المطلوبة مثل التوصيل الكهربائي أو العزل والتوصيل الحراري وقوة الشد ومعامل يونغ والمرونة. مواد لاصقة عالية الأداء تم تطويرها لحشوات المعادن عالية الأداء للاستخدام الإلكتروني (مثل الفضة أو الذهب أو النيكل أو الجسيمات النانوية النحاسية) لتوفير التوصيل الكهربائي. من أجل فتح خصائص غير عادية لهذه المواد ، يجب تقليل حجمها إلى مقياس نانو. نظرا لأن تقليل حجم الجسيمات النانوية وتشتتها مهمة صعبة ، فإن تقنية الطحن والتشتيت القوية هي المفتاح لتركيبات لاصقة ناجحة.
- المواد اللاصقة الموصلة كهربائيا (ECA)
- – المواد اللاصقة الموصلة الخواص (ICA)
- – المواد اللاصقة الموصلة متباينة الخواص (ACA)
- مواد لاصقة غير موصلة / عازلة كهربائيا
التركيب الصناعي للمشتتات بالموجات فوق الصوتية (2x UIP1000hdT) لمعالجة الجسيمات النانوية والأنابيب النانوية في وضع الخط المستمر.
يوفر التشتيت بالموجات فوق الصوتية مزايا مختلفة عند مقارنتها بتقنيات الخلط والطحن التقليدية. نظرا لموثوقيتها وفعاليتها ، فقد تم إنشاء صوتنة في معالجة المواد النانوية ويمكن العثور عليها في أي صناعة حيث يتم تصنيع الجسيمات النانوية و / أو دمجها في السوائل. وبالتالي فإن الموجات فوق الصوتية هي التقنية المثالية لإنتاج المواد اللاصقة الموصلة للنانو التي تحتوي على مواد حشو نانوية مثل الجسيمات النانوية أو الأسلاك النانوية أو الأنابيب النانوية الكربونية وطبقات الجرافين الأحادية (الصفائح النانوية).
الأنشطة اللاصفية: ومن الأمثلة البارزة على ذلك صياغة المواد اللاصقة الموصلة كهربائيا (ECAs) ، وهي مركبات مصنوعة من مصفوفة بوليمرية وحشوات موصلة للكهرباء. من أجل صياغة مادة لاصقة عالية الأداء للتطبيقات الإلكترونية ، يجب أن يوفر راتنج البوليمر (على سبيل المثال ، الإيبوكسي والسيليكون والبوليميد) وظائف فيزيائية وميكانيكية مثل الالتصاق والقوة الميكانيكية وقوة التأثير ، في حين أن حشو المعدن (على سبيل المثال ، نانو الفضة ، نانو الذهب ، نانو نيكل ، أو نانو النحاس) يخلق الموصلية الكهربائية فائقة. بالنسبة للمواد اللاصقة ذات الخصائص العازلة ، يتم دمج الحشوات المعدنية في مركب المادة اللاصقة.
قبل وبعد صوتنة: يظهر المنحنى الأخضر حجم الجسيمات قبل صوتنة ، والمنحنى الأحمر هو توزيع حجم الجسيمات من السيليكا المشتتة بالموجات فوق الصوتية.
تشتت المواد النانوية بالموجات فوق الصوتية في مواد لاصقة لزجة
تكون المجانسات بالموجات فوق الصوتية فعالة للغاية عندما يجب تقليل حجم تكتلات الجسيمات والمجاميع وحتى الجسيمات الأولية بشكل موثوق. تتمثل ميزة الخلاطات بالموجات فوق الصوتية في قدرتها على طحن الجسيمات وصولا إلى أحجام جزيئات أصغر وأكثر اتساقا ، سواء تم استهداف جزيئات ميكرون أو نانو كنتيجة للعملية. في حين أن التقنيات الأخرى مثل خلاطات الشفرة أو الجزء الثابت الدوار ، والمجانسات عالية الضغط ، ومطاحن الخرز وما إلى ذلك ، تظهر عيوبا مثل عدم القدرة على إنتاج جسيمات نانوية صغيرة بشكل موحد ، والتلوث بوسائط الطحن ، والفوهات المسدودة والاستهلاك العالي للطاقة ، تستخدم المشتتات بالموجات فوق الصوتية مبدأ عمل التجويف الصوتي. وقد ثبت أن التجويف الناتج عن الموجات فوق الصوتية فعال للغاية وموفر للطاقة وقادر على تشتيت حتى المواد عالية اللزوجة مثل المعاجين المحملة بالجسيمات النانوية.
جسيمات PLGA النانوية. (أ): توزيع حجم الجسيمات المحضرة بتركيز البوليمر / قوة صوتنة 2٪ / 32 واط ، 5٪ / 32 واط ، و 2٪ / 25 واط٪ ؛ وقت الإقامة = 14 ثانية (ب) ، (ج): صور SEM للجسيمات المحضرة من محاليل بوليمر 2 و 5٪ ، على التوالي. وقت الإقامة = 14 ثانية ؛ قوة صوتنة = 32W. تمثل القضبان 1 ميكرون.
(دراسة وصور: © فريتاس وآخرون ، 2006)
كيف يعمل التشتيت بالموجات فوق الصوتية؟
تعمل قوى القص التجويفية وتيارات السائل على تسريع الجسيمات بحيث تصطدم ببعضها البعض. يعرف هذا باسم التصادم بين الجسيمات. تعمل الجسيمات نفسها كوسيط طحن ، والذي يتجنب التلوث عن طريق طحن الخرز وعملية الفصل اللاحقة ، وهو أمر ضروري عند استخدام مطاحن الخرز التقليدية. نظرا لأن الجسيمات تتحطم بسبب التصادم بين الجسيمات بسرعات عالية جدا تصل إلى 280 م / ثانية ، فإن قوى عالية بشكل غير عادي تنطبق على الجسيمات ، والتي تنقسم بالتالي إلى كسور دقيقة. يمنح الاحتكاك والتآكل شظايا الجسيمات سطحا مصقولا وشكلا موحدا. إن الجمع بين قوى القص والتصادم بين الجسيمات يمنح التجانس والتشتت بالموجات فوق الصوتية الحافة المفيدة التي توفر معلقات وتشتتات غروانية متجانسة للغاية!
فائدة أخرى لقوى القص العالية الناتجة عن الموجات فوق الصوتية هي تأثير ترقق القص. على سبيل المثال ، تظهر راتنجات الايبوكسي المحضرة بالموجات فوق الصوتية والمملوءة بالأنابيب النانوية الكربونية المؤكسدة سلوك ترقق القص. نظرا لأن ترقق القص يقلل من لزوجة السائل مؤقتا ، يتم تسهيل معالجة المركبات اللزجة.
تسلسل عالي السرعة (من a إلى f) من الإطارات يوضح التقشير الميكانيكي للسونو لرقائق الجرافيت في الماء باستخدام UP200S ، وهو جهاز الموجات فوق الصوتية 200W مع sonotrode 3 مم. تظهر الأسهم مكان الانقسام (التقشير) مع فقاعات التجويف التي تخترق الانقسام.
(دراسة وصور: © Tyurnina et al. 2020)
UIP1000hdT – إعداد الطاولة بالموجات فوق الصوتية لإعداد المركبات النانوية ، على سبيل المثال ، للمواد اللاصقة عالية الأداء.
- معالجة نانوية فعالة: فعالة & توفير الوقت
- قابلة للتكيف مع تركيبات منتجات محددة
- معالجة موحدة
- ظروف عملية يمكن التحكم فيها بدقة
- نتائج قابلة للتكرار
- الفعالية من حيث التكلفة
- عملية آمنة
- تركيب بسيط ، صيانة منخفضة
- توسيع النطاق الخطي إلى أي حجم
- صديقة للبيئة
مقارنة بين الحشوات النانوية المختلفة المنتشرة في مادة صلبة (الموجات فوق الصوتية - الولايات المتحدة): (أ) 0.5٪ من ألياف الكربون النانوية بالوزن (CNF) ؛ (ب) 0.5٪ من ألياف الكربون النانوية (CNF) ؛ (ب) 0.5٪ من ألياف الكربون النانوية (CNF) ؛ (ب) 0.5٪ من ألياف الكربون النانوية (CNF) ؛ (ب) 0.5٪ (ب) 0.5 في المائة بالوزن CNToxi؛ (ج) أنبوب نانوي كربوني بنسبة 0.5 في المائة بالوزن؛ (د) 0.5 في المائة بالوزن CNT شبه مشتت.
(دراسة وصورة: © زانجيليني وآخرون ، 2021)
الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة لصياغة مواد لاصقة عالية الأداء
Hielscher Ultrasonics متخصص عندما يتعلق الأمر بمعدات الموجات فوق الصوتية عالية الأداء لمعالجة السوائل والطين. تسمح المشتتات بالموجات فوق الصوتية بمعالجة المواد عالية اللزوجة مثل الراتنجات المملوءة للغاية وضمان التوزيع الموحد للمواد النانوية داخل المركبات.
يسمح التحكم الدقيق في معلمات العملية بالموجات فوق الصوتية مثل السعة ومدخلات الطاقة ودرجة الحرارة والضغط والوقت بتكييف المواد اللاصقة في نطاق النانومتر.
سواء كانت صياغتك تتطلب تشتت الحشوات النانوية العضوية أو غير العضوية مثل الأنابيب النانوية، بلورات السليلوز النانوية (CNCs)، الألياف النانوية، أو المعادن النانوية، Hielscher Ultrasonics لديه الإعداد بالموجات فوق الصوتية المثالية لصياغة لاصقة الخاص بك.
Hielscher Ultrasonics’ يمكن للمعالجات الصناعية بالموجات فوق الصوتية أن توفر سعات عالية جدا وقادرة على إزالة تكتل وتفريق المواد النانوية حتى عند اللزوجة العالية جدا. يمكن تشغيل السعات التي تصل إلى 200 ميكرومتر بسهولة بشكل مستمر في عملية 24/7.
يتم التعرف على الموجات فوق الصوتية Hielscher لجودتها وموثوقيتها ومتانتها. Hielscher Ultrasonics هي شركة حاصلة على شهادة الأيزو وتركز بشكل خاص على الموجات فوق الصوتية عالية الأداء التي تتميز بأحدث التقنيات وسهولة الاستخدام. بطبيعة الحال، الموجات فوق الصوتية Hielscher هي CE المتوافقة وتلبية متطلبات UL، وكالة الفضاء الكندية وبنفايات.
يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500 مل | 10 إلى 200 مل / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000 مل | 20 إلى 400 مل / دقيقة | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20 لتر | 0.2 إلى 4 لتر / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100 لتر | 2 إلى 10 لتر / دقيقة | UIP4000hdT |
| ن.أ. | 10 إلى 100 لتر / دقيقة | UIP16000 |
| ن.أ. | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
Hielscher Ultrasonics بتصنيع المجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء لخلط التطبيقات، والتشتت، والاستحلاب والاستخراج على المختبر، التجريبية والصناعية النطاق.
الأدب / المراجع
- Zanghellini, B.; Knaack,P.; Schörpf, S.; Semlitsch, K.-H.; Lichtenegger, H.C.; Praher, B.; Omastova, M.; Rennhofer, H. (2021): Solvent-Free Ultrasonic Dispersion of Nanofillers in Epoxy Matrix. Polymers 2021, 13, 308.
- Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin 2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon, Vol. 168, 2020.
- Aradhana, Ruchi; Mohanty, Smita; Nayak, Sanjay (2019): High performance electrically conductive epoxy/reduced graphene oxide adhesives for electronics packaging applications. Journal of Materials Science: Materials in Electronics 30(4), 2019.
- A. Montazeri, M. Chitsazzadeh (2014): Effect of sonication parameters on the mechanical properties of multi-walled carbon nanotube/epoxy composites. Materials & Design Vol. 56, 2014. 500-508.
Hielscher الفوق صوتيات بتصنيع الخالط بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء من المختبر ل الحجم الصناعي.