Nanoprovodljivi lepkovi za elektroniku visokih performansi
Ultrazvučni disperzatori se koriste kao pouzdana tehnika mešanja i glodanja u proizvodnji lepkova visokih performansi za elektroniku visokih performansi i nano-elektroniku. U proizvodnji elektronike visokih performansi, lepkovi kao što su nanoprovodljivi lepkovi su u velikoj potražnji. Takvi lepkovi visokih performansi se koriste npr. kao alternativne interkonekcije i mogu zameniti lemljenje kalaja/olova.
Lepkovi visokih performansi za elektroniku visokih performansi
Za proizvodnju elektronike visokih performansi potrebni su lepkovi sa visokom metalnom lepljivošću i toplotnom provodljivošću za razdvajanje toplote i izolaciju. Nanočestice kao što su srebro, nikl, grafen, grafen oksid i ugljenične nanocevi (CNT) često se ugrađuju u epoksidne smole i polimere kako bi se dobila željena funkcionalna svojstva kao što su električna provodljivost ili izolacija, toplotna provodljivost, zatezna čvrstoća, Jangov modul i fleksibilnost. Lepkovi visokih performansi razvijeni za elektronske metalne filere visokih performansi (kao što su srebro, zlato, nikl ili bakarne nanočestice) kako bi se obezbedila električna provodljivost. Da bi se otključala izuzetna svojstva ovih materijala, njihova veličina mora biti smanjena na nano-skalu. Kako je smanjenje veličine i disperzija nanočestica izazovan zadatak, moćna tehnologija glodanja i disperzije ključna je za uspješne adhezivne formulacije.
- Električno provodljivi lepkovi (ECA)
- – Izotropno provodljivi ljepila (ICA)
- – Anizotropni provodljivi ljepila (ACA)
- Neprovodljivi/električno izolacioni lepkovi
Industrijska instalacija ultrazvučnih raspršivaca (2x UIP1000hdT• za obradu nanočestica i nanocevi u kontinuiranom linijskom režimu.
Ultrazvučno raspršivanje nudi različite prednosti u poređenju sa tradicionalnim tehnikama mešanja i glodanja. Zbog svoje pouzdanosti i efikasnosti, sonicacija je uspostavljena u obradi nanomaterijala i može se naći u bilo kojoj industriji u kojoj se nanočestice sintetiziraju i/ili ugrađuju u tečnosti. Ultrasonicacija je stoga idealna tehnika za proizvodnju nanoprovodljivih ljepila koji sadrže nanofilere kao što su nanočestice, nanožice ili ugljične nanocijevi i grafenski monoslojevi (nanolistovi).
ECA: Istaknuti primjer je formulacija električno provodljivih ljepila (ECA), koji su kompoziti napravljeni od polimerne matrice i električno provodljivih punila. Da bi se formulisao lepak visokih performansi za elektronske primene, polimerna smola (npr. epoksi, silikon, poliimid) mora da obezbedi fizičke i mehaničke funkcije kao što su adhezija, mehanička čvrstoća, jačina udara, dok metalni filer (npr. nanosrebro, nano-zlato, nano-nikl ili nano-bakar) stvara superiornu električnu provodljivost. Za lepkove sa izolacionim svojstvima, fileri na bazi minerala su ugrađeni u adhezivni kompozit.
Prije i nakon sonication: Zelena krivulja pokazuje veličina čestica prije sonication, crvena krivulja distribucije veličine čestica ultrazvučno razišli silika.
Ultrazvučna disperzija nanomaterijala u viskozne lepkove
Ultrazvučni homogenizatori su veoma efikasni kada se aglomerati čestica, agregati, pa čak i primarne čestice moraju pouzdano smanjiti u veličini. Prednost ultrazvučnih miksera je njihova sposobnost da mlate čestice do manjih i ujednačenijih veličina čestica, bilo da su mikron- ili nanočestice ciljane kao rezultat procesa. Dok druge tehnologije kao što su blade ili rotor-stator mikseri, homogenizatori visokog pritiska, kuglice itd. pokazuju nedostatke kao što su nesposobnost proizvodnje uniformno malih nanočestica, kontaminacija mljevenim medijima, začepljene mlaznice i visoka potrošnja energije, ultrazvučni disperzeri koriste radni princip akustične kavitacije. Ultrazvučno generisana kavitacija je demonstrirana kao visoko efikasna, energetski efikasna i sposobna da rasprši čak i visoko viskozne materijale kao što su paste napunjene nanočesticama.
PLGA nanočestice. (A): Distribucija čestica pripremljenih u koncentraciji polimera/sonicnoj snazi od 2%/ 32W, 5%/ 32W, i 2%/ 25W%; Vrijeme boravka = 14 s. (B),(C): SEM slike čestica pripremljenih od 2 i 5% polimernih rastvora, respektivno. Vreme boravka = 14; sonicijska snaga = 32W. Šipke predstavljaju 1 mikron.
(Studija i slike: © Freitas et al., 2006)
Kako funkcioniše ultrazvučno raspršivanje?
Kavitacijske sile smicanja i tekući tokovi ubrzavaju čestice tako da se sudaraju međusobno. Ovo je poznato kao međučestični sudar. Same čestice djeluju kao medij za glodanje, koji izbjegava kontaminaciju brušenjem perli i naknadnim procesom odvajanja, što je neophodno kada se koriste konvencionalne kuglice. Budući da se čestica razbija sudarom međučestica pri vrlo velikim brzinama do 280m/s, na čestice se primjenjuju izuzetno visoke sile, koje se stoga razbijaju u sitne razlomke. Trenje i erozija daju tim fragmentima čestica poliranu površinu i ravnomjerno oblikovan oblik. Kombinacija sila smicanja i sudara međučestica daje ultrazvučnu homogenizaciju i disperziju povoljnog ruba pružajući visoko homogene koloidne suspenzije i disperzije!
Još jedna prednost visokosmicajućih sila generisanih ultrazvukom je efekat proređivanja smicanja. Na primjer, ultrazvučno pripremljene epoksi smole ispunjene oksidiranim CNT-ovima pokazuju ponašanje stanjivanja smicanja. Kako shear-stanjivanje privremeno smanjuje viskoznost fluida, olakšava se obrada viskoznih kompozita.
Sekvenca velike brzine (od a do f) okvira koji ilustruje sono-mehaničko izlučivanje grafitne pahuljice u vodi pomoću UP200S, ultrasonikatora od 200W sa 3-mm sonotrode. Strelice pokazuju mjesto razdvojenosti (eksfoliacije) s mjehurićima kavitacije koji prodiru u podjelu.
(Studija i slike: © Tyurnina et al. 2020)
UIP1000hdT – Ultrazvučno podešavanje klupe za pripremu nanokompozita, npr. za lepkove visokih performansi.
- Efikasna nano-obrada: efikasna & ušteda vremena
- Prilagođavanje specifičnim formulacijama proizvoda
- uniforme za obradu
- precizno kontrolirati uvjete proces
- ponovljive rezultate
- ekonomičnost
- siguran rad
- Jednostavna instalacija, nisko održavanje
- Linearna skala do bilo kog volumena
- ekološki
Poređenje različitih nanofilera raspršenih u očvršćivaču (ultrasonication—US): (a) 0,5 wt% karbonskih nanovlakana (CNF); (b) 0,5 wt% CNToxi; (c) 0,5 wt% ugljikove nanocijevi (CNT); (d) 0,5 wt% CNT poluraspršen.
(Studija i slika: © Zanghellini et al., 2021)
Ultrazvučni sistemi visoke snage za formulisanje lepkova visokih performansi
Hielscher Ultrasonics je specijalista kada je u pitanju ultrazvučna oprema visokih performansi za obradu tečnosti i gnojiva. Ultrazvučni disperzatori omogućavaju obradu visoko viskoznih materijala kao što su visoko popunjene smole i osiguravaju ujednačenu distribuciju nanomaterijala unutar kompozita.
Precizna kontrola ultrazvučnih parametara procesa kao što su amplituda, unos energije, temperatura, pritisak i vreme omogućavaju prilagođavanje lepkova u nanometarskom opsegu.
Vaša formulacija zahtijeva disperziju organskih ili neorganskih nano-filera kao što su nanocijevi, celulozni nanokristali (CNC), nanovlakna ili nano-metali, Hielscher Ultrasonics ima idealno ultrazvučno podešavanje za vašu adhezivnu formulaciju.
Hielscher Ultrazvuk’ Industrijski ultrazvučni procesori mogu da isporuče veoma visoke amplitude i sposobni su da deaglomeriraju i raspršuju nanomaterijale čak i pri veoma visokim viskoznostima. Amplitude do 200 μm mogu se kontinuirano pokretati u 24/7 radu.
Hielscher ultrazvučnici su poznati po svom kvalitetu, pouzdanosti i robusnosti. Hielscher Ultrasonics je ISO sertifikovana kompanija i poseban akcenat stavlja na ultrazvučnike visokih performansi koji sadrže najsavremeniju tehnologiju i jednostavnost korišćenja. Naravno, Hielscher ultrazvučni atori su usklađeni sa CE i ispunjavaju zahteve UL, CSA i RoHs.
Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators:
| Batch Volumen | protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 1 do 500ml | 10 do 200ml / min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 00,1 do 20L | 00,2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100l | 2 do 10L / min | UIP4000hdT |
| N / A. | 10 do 100L / min | UIP16000 |
| N / A. | veći | klaster UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje aplikacija, disperziju, emulgaciju i ekstrakciju na laboratorijskim, pilotskim i industrijskim skalama.
Književnost/reference
- 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 Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija u industrijske veličine.