Мащабно ултразвуково производство на електропроводими мастила
- Равномерно диспергираните наночастици, като сребро, графен или CNTs, с прецизно зададен размер на частиците са от решаващо значение за производството на мастила с висока електропроводимост.
- Мощните ултразвукови диспергатори позволяват синтезиране, деагломериране и разпределяне на метални (напр. Ag) и въглеродни (напр. CNTs, графен) наночастици, както и на нанокомпозити с отлична електропроводимост.
- Ултразвуковите диспергатори на Hielscher осигуряват висококачествени дисперсии, като същевременно са много ефективни, надеждни и икономически изгодни.
Ултразвуково диспергиране на електропроводими наночастици
Електропроводимото мастило притежава – както подсказва името му – свойството електропроводимост. За приготвянето на електропроводими мастила и покрития компонентите, които провеждат електричество (електропроводими пълнители), трябва да бъдат диспергирани много равномерно в основата на мастилото. За постигане на висока електропроводимост се включват наночастици, като сребро, мед, CNTs, графен, графит, други частици с метално покритие и нанокомпозити.
Ултразвуковите процесори създават изключително интензивни сили на срязване, чрез които могат да бъдат преодолени силите на Ван дер Ваалс и молекулните връзки. Ултразвуковото диспергиране е предпочитаният метод за диспергиране на наночастици, тъй като ултразвуковата обработка осигурява много тясно разпределение по размер на зърната, високи функционални характеристики на частиците и възпроизводими резултати.
Ултразвуков реактор за партидна обработка за диспергиране на наноматериали в електропроводими мастила.
- Мастила с наносребро
- Графенови мастила (с много високо съдържание на графен)
- Медни мастила (нанопроводници и наночастици)
- Мастила с CNT
- Мастила с SWNT
- Мастила с нанозлато
- разнообразни нанокомпозити
- мастила за 3D печат
- електропроводими лепила (ECAs)
Ултразвуково диспергиране на диелектрични наночастици
За да се придадат изолационни свойства на композит, диелектрични частици, като SiO2, ZnO, нанокомпозити от алуминиев оксид и епоксидна смола и други, трябва да бъдат хомогенно диспергирани като отделни частици в матрицата. Ултразвуковото диспергиране осигурява разрушаването на агломератите, така че наночастиците да бъдат добре диспергирани. Много тясното разпределение на частиците е от решаващо значение за постигане на надеждна диелектрична функционалност на материала.
Мощни ултразвукови устройства на Hielscher за нанодисперсии
Мощните ултразвукови системи осигуряват надеждно диспергиране на наночастици – от лабораторно ниво и настолни установки до изцяло промишлен мащаб. В сравнение с други доставчици на ултразвуково оборудване, ултразвуковите системи на Hielscher могат да осигуряват много високи амплитуди до 200µm – при непрекъснат режим на работа 24/7 и с прости форми на сонотродите. Ако дадено приложение изисква още по-високи амплитуди и/или много високи температури, Hielscher предлага ултразвукови сонотроди по индивидуална поръчка, които могат да осигуряват амплитуди >200µm и да бъдат поставяни в много горещи среди (напр. за ултразвукова обработка на метални стопилки). Здравината на ултразвуковото оборудване на Hielscher отговаря на промишлените стандарти. Цялото ни оборудване е конструирано за работа 24/7 при тежки натоварвания и в среди с високи изисквания.
Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови устройства:
| Обем на партидата | Дебит | Препоръчителни устройства |
|---|---|---|
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | по-голям | група от UIP16000 |
- зададен размер на частиците
- висока електропроводимост
- високо съдържание на частици
- от ниски до високи вискозитети
- контрол на процеса
- лесна обработка
- бързина
- икономическа изгодност
Промишлен ултразвуков процесор UIP16000 (16kW) за производство на електропроводими мастила
Литература / Източници
- del Bosque, A.; Sánchez-Romate, X.F.; Sánchez, M.; Ureña, A. (2022): Easy-Scalable Flexible Sensors Made of Carbon Nanotube-Doped Polydimethylsiloxane: Analysis of Manufacturing Conditions and Proof of Concept. Sensors 2022, 22, 5147.
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue 1. January 9, 2020.
- Kim, Moojoon; Kim, Jungsoon; Jo, Misun; Ha, Kanglyeo (2010): Dispersion effect of nano particle according to ultrasound exposure by using focused ultrasonic field. Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 6-8 December, 2010. 31, 2010. 549-550.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Pekarovicov, Alexandra; Pekarovic, Jan (2009): Emerging Pigment Dispersion Technologies. Industry insight Pira International 2009.
Полезни факти
Електропроводими наночастици
Наночастиците (NPs) притежават уникални материални характеристики, които могат да се различават драстично от характеристиките на материала в обемната му форма. Наноматериалите се срещат в разнообразни форми. Те могат да имат изключително високо съотношение на размерите от 1:1 000 000 (напр. нанотръби) или идеално сферична форма. Освен като тръби и сфери, наночастиците се срещат под формата на пръчки, проводници, мустаци, наноцветя, влакна, люспи и точки.
Размерът и формата на наночастиците играят важна роля за свойствата на NPs, като якост на опън, гъвкавост, термомеханични, електропроводими, диелектрични, магнитни и оптични свойства. За да се придадат тези функционални характеристики на композитите, NPs трябва да бъдат равномерно диспергирани и смесени в матрицата. За получаването на такава висококачествена дисперсия ултразвуковата обработка е предпочитаният метод за диспергиране.
Електропроводимите наночастици се използват широко за придаване на електропроводимост на мастила и покрития. Наносреброто (nano-Ag) е един от най-използваните нанопълнители в електропроводимите мастила. Електропроводимите мастила на основата на сребро могат да бъдат формулирани като мастила на водна основа и за ситопечат, които са гъвкави и устойчиви на прегъване.
Електропроводими мастила
Електропроводимите мастила са електропроводими полимери (полианилин, политиофен или полипироли и др.), които могат да бъдат нанасяни чрез мастиленоструен печат, центрофужно нанасяне на покрития и др. Обичайните електропроводими мастила могат да бъдат класифицирани в три категории според електропроводимите им компоненти, които могат да бъдат благородни метали, електропроводими полимери или въглеродни наноматериали. Електропроводимите мастила имат широк спектър от приложения и се използват в производството на електроника, опаковки (PET и пластмасови фолиа), сензори, антени, RFID тагове/етикети, сензорни екрани, OLED дисплеи, печатни нагреватели и много други.
PEDOT:PSS [poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)] е един от най-широко използваните електропроводими полимери, който освен висока електропроводимост предлага и прозрачен вид. Чрез добавяне на мрежа от въглеродни нанотръби, сребърни нанопроводници и/или графен електропроводимостта на PEDOT:PSS може да бъде значително повишена. Модифицирани мастила и състави с PEDOT:PSS се предлагат за различни процеси на нанасяне на покрития и печат. Мастилата с PEDOT:PSS на водна основа се използват главно за нанасяне на покрития чрез процепна дюза, флексография, дълбок печат и мастиленоструен печат.
Диелектрични мастила
Диелектричните мастила и покрития не провеждат електричество и се използват при ситопечат на електронни платки за изграждане на изолационен слой за защита и подобряване на електропроводимите материали.
Диелектричните наночастици се използват за придаване на изолационни свойства на мастила, пасти и покрития.
Hielscher Ultrasonics произвежда високопроизводителни ултразвукови хомогенизатори от лабораторен до промишлен мащаб.