Ultrazvučna proizvodnja provodljivih tinti u velikim razmjerima
- Ravnomjerno dispergirane nanočestice, poput srebra, grafena ili CNT-ova, s precizno prilagođenom veličinom čestica ključne su za proizvodnju visokoprovodljivih tinti.
- Snažni ultrazvučni dispergatori omogućavaju sintezu, deaglomeraciju i raspodjelu metalnih (npr. Ag) i ugljičnih (npr. CNT-ovi, grafen) nanočestica, kao i nanokompozita odlične električne provodljivosti.
- Hielscher ultrazvučni dispergatori osiguravaju visokokvalitetne disperzije, a pritom su vrlo djelotvorni, pouzdani i isplativi.
Ultrazvučna disperzija provodljivih nanočestica
Provodljiva tinta ima – kako i sam naziv kaže – funkciju električne provodljivosti. Za pripremu provodljivih tinti i premaza komponente koje provode električnu struju (provodljiva punila) moraju biti vrlo ravnomjerno dispergirane u bazi tinte. Za visoku provodljivost ugrađuju se nanočestice poput srebra, bakra, CNT-ova, grafena, grafita, drugih čestica presvučenih metalom i nanokompozita.
Ultrazvučni procesori stvaraju izuzetno intenzivne smične sile kojima se mogu savladati van der Waalsove sile i molekularne veze. Ultrazvučna disperzija je preferirana tehnika za dispergiranje nanočestica, jer ultrazvučna obrada (sonikacija) daje vrlo usku raspodjelu veličine zrna, visoku funkcionalnost čestica i ponovljive rezultate.
Ultrazvučni šaržni reaktor za dispergiranje nanomaterijala u provodljivim tintama.
- Nanosrebrne tinte
- Grafenske tinte (s vrlo visokim udjelom grafena)
- Bakarne tinte (nanožice i nanočestice)
- CNT tinte
- SWNT tinte
- Nanozlatne tinte
- raznovrsni nanokompoziti
- tinte za 3D štampu
- električno provodljivi ljepila (ECA)
Ultrazvučna disperzija dielektričnih nanočestica
Da bi se kompozitu dala izolacijska svojstva, dielektrične čestice poput SiO2, ZnO, aluminij-epoksidnih nanokompozita, među ostalim, moraju biti homogeno dispergirane kao pojedinačne čestice u matrici. Ultrazvučno dispergiranje osigurava razbijanje aglomerata, tako da su nanočestice dobro dispergirane. Vrlo uska raspodjela čestica ključna je za postizanje pouzdane dielektrične funkcionalnosti materijala.
Hielscher ultrazvučni uređaji velike snage za nanodisperzije
Snažni ultrazvučni sistemi osiguravaju pouzdano dispergiranje nanočestica – od laboratorijskog i stolnog nivoa do potpuno industrijskih razmjera. U poređenju s drugim dobavljačima ultrazvučne opreme, Hielscher ultrazvučni sistemi mogu postići vrlo visoke amplitude do 200µm, kontinuirano rade u pogonu 24/7 i imaju jednostavne oblike sonotroda. Ako primjena zahtijeva još veće amplitude i/ili vrlo visoke temperature, Hielscher nudi prilagođene ultrazvučne sonotrode koje mogu postići amplitude od >200µm i koje se mogu uroniti u vrlo vruće okruženje (npr. za ultrazvučnu obradu (sonikaciju) metalnih taljevina). Robusnost Hielscher ultrazvučne opreme ispunjava industrijske standarde. Sva naša oprema izrađena je za rad 24/7 pod velikim opterećenjem i u zahtjevnim okruženjima.
Tabela u nastavku daje orijentacijski prikaz približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | klaster uređaja UIP16000 |
- prilagođena veličina čestica
- visoka provodljivost
- visok udio čestica
- niski do visoki viskoziteti
- kontrola procesa
- jednostavna obrada
- brzo
- isplativo
Industrijski ultrazvučni procesor UIP16000 (16kW) za proizvodnju provodljivih tinti
Literatura / reference
- 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.
Zanimljivosti
Električno provodljive nanočestice
Nanočestice (NP) nude jedinstvena svojstva materijala, koja se mogu drastično razlikovati od svojstava istog materijala u masi. Nanomaterijali dolaze u raznovrsnim oblicima. Mogu imati iznimno visok omjer dimenzija od 1:1.000.000 (npr. nanocijevi) ili savršeno sferni oblik. Osim cijevi i kuglica, nanočestice imaju oblik štapića, žica, viskera, nanocvjetova, vlakana, listića i tačkica.
Veličina i oblik nanočestica imaju važnu ulogu u pogledu svojstava NP-ova, kao što su vlačna čvrstoća, fleksibilnost te termomehanička, provodljiva, dielektrična, magnetna i optička svojstva. Da bi se te funkcionalnosti prenijele na kompozite, NP-ovi se moraju ravnomjerno dispergirati i umiješati u matricu. Za postizanje tako visokokvalitetne disperzije ultrazvučna obrada je preferirana tehnika dispergiranja.
Električno provodljive nanočestice široko se koriste da bi tintama i premazima dale sposobnost električne provodljivosti. Nanosrebro (nano-Ag) jedno je od najčešće korištenih nanopunila u provodljivim tintama. Provodljive tinte na bazi srebra mogu se formulirati kao tinte na vodenoj bazi pogodne za sitotisak, koje su fleksibilne i otporne na gužvanje.
Provodljive tinte
Provodljive tinte su provodljivi polimeri (polianilin, politiofen ili polipiroli itd.), koji se mogu nanositi putem tintnog štampanja, centrifugalnog nanošenja (spin-coating) itd. Uobičajene elektroprovodljive tinte mogu se podijeliti u tri kategorije prema svojim provodljivim komponentama, koje mogu biti plemeniti metali, provodljivi polimeri ili ugljični nanomaterijali. Provodljive tinte imaju široko područje primjene i koriste se u proizvodnji elektronike, ambalaže (PET i plastične folije), senzora, antena, RFID oznaka/etiketa, ekrana osjetljivih na dodir, OLED displeja, štampanih grijača i mnogih drugih proizvoda.
PEDOT:PSS [poli(3,4-etilendioksitiofen) poli(stirensulfonat)] jedan je od najčešće korištenih provodljivih polimera, koji pored visoke provodljivosti nudi i prozirnost. Dodavanjem mreže ugljičnih nanocijevi, srebrnih nanožica i/ili grafena provodljivost PEDOT:PSS-a može se značajno poboljšati. Modificirane PEDOT:PSS tinte i formulacije dostupne su za različite procese nanošenja premaza i štampanja. Tinte PEDOT:PSS na vodenoj bazi uglavnom se koriste u nanošenju slot-die premaza, fleksografiji, rotogravuri i tintnom štampanju.
Dielektrične tinte
Dielektrične tinte i premazi su električno neprovodljivi i koriste se u sitotisku elektroničkih štampanih ploča kako bi se izgradio izolacijski sloj za zaštitu i poboljšanje provodljivih materijala.
Dielektrične nanočestice koriste se da bi tintama, pastama i premazima dale izolacijsku sposobnost.
Hielscher Ultrasonics proizvodi visokoučinkovite ultrazvučne homogenizatore od laboratorijskih do industrijskih veličina.