Ultralydsbaseret produktion af ledende blæk i stor skala
- Ensartet dispergerede nanopartikler såsom sølv, grafen eller CNT’er med en præcist tilpasset partikelstørrelse er afgørende for produktionen af stærkt ledende blæk.
- Kraftige ultralydsdispergatorer gør det muligt at syntetisere, deagglomerere og fordele metalliske (f.eks. Ag) og kulstofbaserede (f.eks. CNT’er, grafen) nanopartikler samt nanokompositter med fremragende elektrisk ledningsevne.
- Hielscher ultralydsdispergatorer sikrer dispersioner af høj kvalitet og er samtidig meget effektive, pålidelige og omkostningseffektive.
Ultralydsdispergering af ledende nanopartikler
Ledende blæk har – som navnet antyder – elektrisk ledningsevne som funktion. For at fremstille ledende blæk og belægninger skal komponenter, der leder elektricitet (ledende fyldstoffer), dispergeres meget ensartet i blækbasen. Nanopartikler såsom sølv, kobber, CNT’er, grafen, grafit, andre metalbelagte partikler og nanokompositter indarbejdes for at opnå høj ledningsevne.
Ultralydsprocessorer skaber ekstremt kraftige forskydningskræfter, som kan overvinde van der Waals-kræfter og molekylære bindinger. Ultralydsdispergering er den foretrukne teknik til at dispergere nanopartikler, da sonikering giver en meget snæver kornstørrelsesfordeling, partikler med høj funktionalitet og reproducerbare resultater.
Ultralydsreaktor til batchbehandling til dispergering af nanomaterialer i ledende blæk.
- Blæk med nanosølv
- Grafenblæk (med meget højt grafenindhold)
- Kobberblæk (nanotråde og nanopartikler)
- CNT-blæk
- SWNT-blæk
- Blæk med nanoguld
- mange forskellige nanokompositter
- Blæk til 3D-print
- elektrisk ledende klæbemidler (ECA’er)
Ultralydsdispergering af dielektriske nanopartikler
For at give en komposit isolerende egenskaber skal dielektriske partikler såsom SiO2, ZnO og aluminiumoxid-epoxy-nanokompositter blandt andre dispergeres homogent som enkeltpartikler i matrixen. Ultralydsdispergering sikrer, at agglomerater brydes op, så nanopartiklerne er godt dispergerede. En meget snæver partikelfordeling er afgørende for at opnå en pålidelig dielektrisk funktionalitet i materialet.
Hielscher ultralydsapparater med høj effekt til nanodispersioner
Kraftige ultralydssystemer sikrer pålidelig dispergering af nanopartikler – fra laboratorie- og bordapparater op til fuld industriel skala. Sammenlignet med andre leverandører af ultralydsudstyr kan Hielscher ultralydssystemer levere meget høje amplituder på op til 200µm – ved kontinuerlig drift 24/7 og med enkle sonotrodeformer. Hvis en anvendelse kræver endnu højere amplituder og/eller meget høje temperaturer, tilbyder Hielscher specialtilpassede ultralydssonotroder, som kan levere amplituder på >200µm og indsættes i meget varme miljøer (f.eks. til sonikering af metalsmelter). Hielscher ultralydsudstyrets robusthed opfylder industrielle standarder. Alt vores udstyr er bygget til drift 24/7 under stor belastning og i krævende miljøer.
Tabellen nedenfor giver dig et indtryk af vores ultralydsapparaters omtrentlige behandlingskapacitet:
| Batchvolumen | Volumenstrøm | Anbefalede apparater |
|---|---|---|
| 10 til 2000mL | 20 til 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 til 20L | 0,2 til 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 til 100L | 2 til 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 til 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | større | klynge af UIP16000 |
- tilpasset partikelstørrelse
- høj ledningsevne
- højt partikelindhold
- lave til høje viskositeter
- processtyring
- nem behandling
- hurtig
- omkostningseffektiv
Industriel ultralydsprocessor UIP16000 (16kW) til produktion af ledende blæk
Litteratur / Referencer
- 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.
Værd at vide
Elektrisk ledende nanopartikler
Nanopartikler (NP’er) har unikke materialeegenskaber, som kan adskille sig markant fra materialets egenskaber i bulkform. Nanomaterialer findes i mange forskellige former. De kan have et ekstremt højt aspektforhold på 1:1.000.000 (f.eks. nanorør) eller en perfekt kugleform. Ud over rør og kugler kan nanopartikler have form som stave, tråde, whiskers, nanoblomster, fibre, flager og prikker.
Nanopartiklers størrelse og form spiller en vigtig rolle for NP’ernes egenskaber såsom trækstyrke, fleksibilitet samt termomekaniske, ledende, dielektriske, magnetiske og optiske egenskaber. For at give kompositter disse funktionaliteter skal NP’er dispergeres og blandes ensartet i matrixen. For at opnå en sådan dispersion af høj kvalitet er sonikering den foretrukne dispergeringsteknik.
Elektrisk ledende nanopartikler anvendes i vid udstrækning til at give blæk og belægninger elektrisk ledningsevne. Nanosølv (nano-Ag) er et af de mest anvendte nanofyldstoffer i ledende blæk. Sølvbaseret ledende blæk kan formuleres som vandbaseret blæk til serigrafisk trykning, der er fleksibelt og modstandsdygtigt over for folder.
Ledende blæk
Ledende blæk er ledende polymerer (polyaniline, polythiophene eller polypyrroles osv.), som kan påføres ved inkjettryk, spincoating osv. Almindeligt elektrisk ledende blæk kan inddeles i tre kategorier efter de ledende komponenter, som kan være enten ædelmetaller, ledende polymerer eller kulstofnanomaterialer. Ledende blæk har et bredt anvendelsesområde og bruges til fremstilling af elektronik, emballage (PET og plastfilm), sensorer, antenner, RFID-tags/-etiketter, berøringsskærme, OLED-skærme, trykte varmeelementer og meget andet.
PEDOT:PSS [poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)] er en af de mest anvendte ledende polymerer, som ud over sin høje ledningsevne har et transparent udseende. Ved at tilføje et netværk af kulstofnanorør, sølvnanotråde og/eller grafen kan ledningsevnen af PEDOT:PSS øges betydeligt. Modificeret PEDOT:PSS-blæk og formuleringer fås til forskellige belægnings- og trykprocesser. Vandbaseret PEDOT:PSS-blæk bruges hovedsageligt til belægning med spaltedyse, flexografi, dybtryk og inkjettryk.
Dielektrisk blæk
Dielektrisk blæk og dielektriske belægninger er elektrisk ikke-ledende og bruges ved serigrafisk trykning af elektroniske printplader for at danne et isolerende lag til beskyttelse og forbedring af ledende materialer.
Dielektriske nanopartikler bruges til at give blæk, pastaer og belægninger en isolerende evne.
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer fra laboratoriestørrelse til industriel størrelse.