Nanoledende klæbemidler til højtydende elektronik

Ultralydspredere bruges som pålidelig blandings- og fræseteknik til fremstilling af højtydende klæbemidler til højtydende elektronik og nanoelektronik. Ved produktion af højtydende elektronik er klæbemidler såsom nanoledende klæbemidler i høj efterspørgsel. Sådanne højtydende klæbemidler anvendes f.eks. som alternative sammenkoblinger og kan erstatte tin / blylodde.

Højtydende klæbemidler til højtydende elektronik

Til fremstilling af højtydende elektronik kræves klæbemidler med høj metalklæbemiddel og varmeledningsevne til varmeafkobling og isolering. Nanopartikler såsom sølv, nikkel, grafen, grafenoxid og kulstofnanorør (CNT'er) inkorporeres ofte i epoxyharpikser og polymerer for at opnå de ønskede funktionelle egenskaber såsom elektrisk ledningsevne eller isolering, varmeledningsevne, trækstyrke, Youngs modul og fleksibilitet. Højtydende klæbemidler udviklet til højtydende metalfyldstoffer til elektronisk brug (såsom sølv,guld, nikkel eller kobbernanopartikler) for at give elektrisk ledningsevne. For at låse op for ekstraordinære egenskaber ved disse materialer skal deres størrelse reduceres til nanoskala. Da størrelsesreduktion og spredning af nanopartikler er en udfordrende opgave, er en kraftfuld fræse- og dispergeringsteknologi nøglen til vellykkede klæbemiddelformuleringer.

Ultralyd dispergering giver forskellige fordele sammenlignet med traditionelle blandings- og fræseteknikker. På grund af dets pålidelighed og effektivitet er sonikering blevet etableret i nanomaterialeforarbejdning og kan findes i enhver industri, hvor nanopartikler syntetiseres og / eller inkorporeres i væsker. Ultralydbehandling er derfor den ideelle teknik til produktion af nanoledende klæbemidler, der indeholder nanofyldstoffer såsom nanopartikler, nanotråde eller kulstofnanorør og grafenmonolag (nanoark).
Europæiske økonomiske og monetære myndigheder: Et fremtrædende eksempel er formuleringen af elektrisk ledende klæbemidler (ECA'er), som er kompositter lavet af en polymer matrix og elektrisk ledende fyldstoffer. For at formulere et højtydende klæbemiddel til elektroniske applikationer skal en polymerharpiks (f.eks. Epoxy, silikone, polyimid) tilvejebringe fysiske og mekaniske funktioner såsom vedhæftning, mekanisk styrke, slagstyrke, mens metalfyldstoffet (f.eks. Nano-sølv, nano-guld, nano-nikkel eller nano-kobber) skaber overlegen elektrisk ledningsevne. For klæbemidler med isolerende egenskaber inkorporeres mineralbaserede fyldstoffer i klæbemiddelkompositten.

Før og efter sonikering: Den grønne kurve viser partikelstørrelsesfordelingen før lydbehandling, den røde kurve er partikelstørrelsesfordelingen af ​​ultrasonisk dispergeret silica.

Ultralydspredning af nanomaterialer i tyktflydende klæbemidler

Ultralydhomogenisatorer er meget effektive, når partikelagglomerater, aggregater og endda primære partikler skal reduceres pålideligt i størrelse. Fordelen ved ultralydsblandere er deres evne til at fræse partikler ned til mindre og mere ensartede partikelstørrelser, uanset om mikron- eller nanopartikler er målrettet som procesresultat. Mens andre teknologier såsom vinge- eller rotorstatorblandere, højtrykshomogenisatorer, perlemøller osv. viser ulemper såsom manglende evne til at producere ensartet små nanopartikler, forurening ved fræsemedier, tilstoppede dyser og højt energiforbrug, bruger ultralydspredere arbejdsprincippet for akustisk kavitation. Ultralydgenereret kavitation er blevet demonstreret som meget effektiv, energieffektiv og i stand til at sprede selv meget viskøse materialer såsom nanopartikelbelastede pastaer.

Hvordan virker ultralyd dispergering arbejde?

Kavitationsforskydningskræfter og væskestrømme accelererer partikler, så de kolliderer med hinanden. Dette er kendt som interpartikelkollision. Partiklerne selv fungerer som fræsemedium, hvilket undgår forurening ved slibning af perler og den efterfølgende separationsproces, hvilket er nødvendigt, når konventionelle perlemøller anvendes. Da partiklen splintres ved interpartikelkollision ved meget høje hastigheder på op til 280 m/sek., påføres partiklerne ekstraordinært høje kræfter, som derfor bryder i små fraktioner. Friktion og erosion giver disse partikelfragmenter en poleret overflade og ensartet formet form. Kombinationen af forskydningskræfter og interpartikelkollision giver ultralydshomogenisering og dispersion den fordelagtige kant, der leverer meget homogene kolloide suspensioner og dispersioner!
En anden fordel ved højforskydningskræfter genereret af ultralyd er effekten af forskydningsfortynding. For eksempel viser ultralydfremstillede epoxyharpikser fyldt med oxiderede CNT'er forskydningsfortyndende adfærd. Da forskydningsfortynding midlertidigt sænker væskens viskositet, lettes behandlingen af viskøse kompositter.

En højhastighedssekvens (fra a til f) af rammer, der illustrerer sonomekanisk eksfoliering af en grafitflage i vand ved hjælp af UP200S, en 200W ultralydsapparat med 3 mm sonotrode. Pile viser stedet for opdeling (eksfoliering) med kavitationsbobler, der trænger ind i splittelsen.
(Undersøgelse og billeder: © Tyurnina et al. 2020)

Sammenligning af forskellige nanofillere dispergeret i hærder (ultralydbehandling-US): (a) 0,5 vægt% carbon nanofiber (CNF); b) 0,5 vægtprocent CNToxi c) 0,5 vægtprocent kulstofnanorør (CNT) d) 0,5 vægtprocent delvist opdelt i CNT.
(Undersøgelse og billede: © Zanghellini et al., 2021)

High-Power Ultrasonicators til formulering af højtydende klæbemidler

Hielscher Ultrasonics er specialist, når det kommer til højtydende ultralydsudstyr til væske- og gyllebehandling. Ultralyd dispergeringsmidler gør det muligt at behandle meget viskøse materialer såsom højt fyldte harpikser og sikre ensartet fordeling af nanomaterialer inden for kompositter.
Den præcise kontrol over ultralydsprocesparametre såsom amplitude, energiindgang, temperatur, tryk og tid giver mulighed for at skræddersy klæbemidler i nanometerområdet.
Uanset om din formulering kræver spredning af organiske eller uorganiske nanofyldstoffer såsom nanorør, cellulose nanokrystaller (CNC'er), nanofibre eller nanometaller, har Hielscher Ultrasonics den ideelle ultralydsopsætning til din klæbemiddelformulering.
Hielscher Ultralyd’ industrielle ultralydsprocessorer kan levere meget høje amplituder og er i stand til at deagglomerere og sprede nanomaterialer selv ved meget høje viskositeter. Amplituder på op til 200 μm kan let køres kontinuerligt i 24/7 drift.
Hielscher ultralydapparater er anerkendt for deres kvalitet, pålidelighed og robusthed. Hielscher Ultrasonics er et ISO-certificeret firma og lægger særlig vægt på højtydende ultralydapparater med state-of-the-art teknologi og brugervenlighed. Selvfølgelig er Hielscher ultralydapparater CE-kompatible og opfylder kravene i UL, CSA og RoHs.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater: