Ultrazvuková výroba vodivých inkoustů ve velkém měřítku
- Rovnoměrně dispergované nanočástice, jako je stříbro, grafen nebo CNT, s přesně přizpůsobenou velikostí částic jsou klíčové pro výrobu vysoce vodivých inkoustů.
- Výkonné ultrazvukové dispergátory umožňují syntetizovat, deaglomerovat a distribuovat kovové (např. Ag), nanočástice na bázi uhlíku (např. CNT, grafen) i nanokompozity s vynikající elektrickou vodivostí.
- Ultrazvukové dispergátory Hielscher zajišťují vysoce kvalitní disperze, přičemž jsou velmi účinné, spolehlivé a nákladově efektivní.
Ultrazvuková disperze vodivých nanočástic
Vodivý inkoust má – jak již název napovídá – funkčnost elektrické vodivosti. Pro přípravu vodivých inkoustů a povlaků musí být součásti, které vedou elektřinu (vodivá plniva), velmi rovnoměrně rozptýleny v inkoustové bázi. Pro vysokou vodivost jsou začleněny nanočástice, jako je stříbro, měď, CNT, grafen, grafit, další částice potažené kovem a nanokompozity.
Ultrazvukové procesory vytvářejí extrémně intenzivní smykové síly, kterými lze překonat van der Waalsovy síly a molekulární vazby. Ultrazvuková disperze je preferovanou technikou pro disperzi nanočástic, protože sonikace poskytuje velmi úzkou distribuci velikosti zrna, vysoké funkce částic a reprodukovatelné výsledky.
Ultrazvukový vsádkový reaktor pro disperzi nanomateriálů ve vodivých inkoustech.
- Nanostříbrné inkousty
- Grafenové inkousty (s velmi vysokým zatížením grafenu)
- Měděné inkousty (nanodrátky a nanočástice)
- Inkousty CNT
- Inkousty SWNT
- Nanozlaté inkousty
- Rozmanité nanokompozity
- Inkousty pro 3D tisk
- elektricky vodivá lepidla (ECA)
Ultrazvuková disperze dielektrických nanočástic
Aby kompozitu propůjčily izolační vlastnosti, musí být dielektrické částice, jako jsou mimo jiné SiO2, ZnO, nanokompozity z oxidu hlinitého a epoxidu, homogenně rozptýleny jako jednotlivé částice do matrice. Ultrazvuková dispergace zajišťuje, že aglomeráty jsou rozbity, takže nanočástice jsou dobře dispergovány. Velmi úzká distribuce částic je zásadní pro získání spolehlivé dielektrické funkčnosti materiálu.
Hielscher vysoce výkonné ultrazvukové přístroje pro nanodisperze
Výkonné ultrazvukové systémy zajišťují spolehlivou disperzi nanočástic – Na laboratorní a stolní úrovni až po plně průmyslové měřítko. ve srovnání s jinými dodavateli ultrazvuku je ultrazvukový systém Hielscher schopen dodávat velmi vysoké amplitudy až do 200 μm – continuously run in 24/7 operation and with simple sonotrode shapes. If an application requires even higher amplitudes and/or very high temperatures, Hielscher offers customized ultrasonic sonotrodes, which can deliver amplitudes of >200µm and inserted into very hot environments (e.g. for sonication of metal melts). The robustness of Hielscher ultrasonic equipment fullfils industrial standards. All our equipment is built for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
Níže uvedená tabulka vám poskytuje přibližný přehled o zpracovatelské kapacitě našich ultrasonicators:
| Objem dávky | Průtok | Doporučená zařízení |
|---|---|---|
| 10 až 2000 ml | 20 až 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 až 20L | 0.2 až 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 až 100 l | 2 až 10 l/min | UIP4000 |
| Není k dispozici | 10 až 100 l / min | UIP16000 |
| Není k dispozici | větší | shluk UIP16000 |
- přizpůsobená velikost částic
- vysoká vodivost
- Vysoké zatížení částicemi
- Nízké až vysoké viskozity
- Řízení procesu
- snadné zpracování
- Rychlý
- Nákladová efektivita
Průmyslový ultrazvukový procesor UIP16000 (16kW) pro výrobu vodivých inkoustů
Literatura / referenční materiály
- 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.
Fakta, která stojí za to vědět
elektricky vodivé nanočástice
Nanočástice (NP) nabízejí jedinečné materiálové vlastnosti, které se mohou výrazně lišit od objemových charakteristik materiálu. Nanomateriály mají různé tvary. Mohou mít extrémně vysoký poměr stran 1:1 000 000 (např. nanotrubice) nebo dokonale sférický tvar. Kromě trubic a koulí mají nanočástice podobu tyčinek, drátků, vousů, nanokvětů, vláken, vloček a teček.
Velikost a tvar nanočástic hrají důležitou roli týkající se vlastností nanočástic, jako je pevnost v tahu, flexibilita, termomechanické, vodivé, dielektrické, magnetické a optické vlastnosti. Aby bylo možné tyto funkce převést do kompozitů, musí být NP rozptýleny a rovnoměrně smíchány do matrice. Pro získání tak vysoce kvalitní disperze je preferovanou dispergační technikou ultrazvuku.
Elektricky vodivé nanočástice jsou široce používány k tomu, aby inkoustům a nátěrům dodaly kapacitu elektrické vodivosti. Nano-stříbro (nano-Ag) je jedním z nejpoužívanějších nanoplniv ve vodivých inkoustech. Vodivé inkousty na bázi stříbra mohou být formulovány jako inkousty na vodní bázi a sítotiskové inkousty, které jsou flexibilní a odolné proti pomačkání.
vodivé inkousty
Vodivé inkousty jsou vodivé polymery (polyanilin, polythiofen nebo polypyrroly atd.), které lze nanášet inkoustovým tiskem, rotačním potahováním atd. Běžné elektrovodivé inkousty lze rozdělit do tří kategorií podle jejich vodivých složek, kterými mohou být buď ušlechtilé kovy, vodivé polymery nebo uhlíkové nanomateriály. Vodivé inkousty mají široký rozsah použití a používají se při výrobě elektroniky, obalů (PET a plastové fólie), senzorů, antén, RFID tagů/štítků, dotykových obrazovek, OLED displejů, tištěných topných těles a mnoha dalších.
PEDOT:PSS [poly(3,4-ethylenedioxythiofen) poly(styrensulfonát)] je jedním z nejpoužívanějších vodivých polymerů, který nabízí kromě své vysoké vodivosti také transparentní vzhled. Přidáním sítě uhlíkových nanotrubiček, stříbrných nanodrátků a/nebo grafenu lze výrazně zvýšit vodivost PEDOT:PSS. Modifikované inkousty a formulace PEDOT:PSS jsou k dispozici pro různé procesy potahování a tisku. Inkousty PEDOT na vodní bázi: PSS se používají hlavně při štěrbinovém potahování, flexografii, hlubotisku a inkoustovém tisku.
Dielektrické inkousty
Dielektrické inkousty a povlaky jsou elektricky nevodivé a používají se při sítotisku desek elektronických obvodů za účelem vytvoření izolační vrstvy pro ochranu a vylepšení vodivých materiálů.
Dielektrické nanočástice se používají k tomu, aby inkousty, pasty a povlaky získaly izolační schopnost.
Hielscher Ultrasonics vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizátory od laboratoř k průmyslová velikost.