Producción por ultrasonidos de tintas conductoras a gran escala
- Las nanopartículas dispersas uniformemente, como la plata, el grafeno o los CNT, con un tamaño de partícula adaptado con precisión, son cruciales para la producción de tintas altamente conductoras.
- Los potentes dispersores ultrasónicos permiten sintetizar, desaglomerar y distribuir nanopartículas metálicas (por ejemplo, Ag), basadas en carbono (por ejemplo, CNT, grafeno), así como nanocompuestos con una excelente conductividad eléctrica.
- Los dispersores ultrasónicos de Hielscher garantizan dispersiones de alta calidad, a la vez que son muy eficaces, fiables y rentables.
Dispersión ultrasónica de nanopartículas conductoras
La tinta conductora tiene – como su nombre lo indica – la funcionalidad de la conductividad eléctrica. Para preparar tintas conductoras y recubrimientos, los componentes que conducen la electricidad (rellenos conductores) deben estar dispersos de manera muy uniforme en la base de la tinta. Se incorporan nanopartículas como plata, cobre, CNTs, grafeno, grafito, otras partículas recubiertas de metal y nanocompuestos para una alta conductividad.
Los procesadores ultrasónicos crean fuerzas de cizallamiento extremadamente intensas, mediante las cuales se pueden superar las fuerzas de van der Waals y los enlaces moleculares. La dispersión ultrasónica es la técnica preferida para dispersar nanopartículas, ya que la sonicación proporciona una distribución granulométrica muy estrecha, altas funcionalidades de partículas y resultados reproducibles.
Reactor discontinuo ultrasónico para la dispersión de nanomateriales en tintas conductoras.
- Tintas nano-plata
- Tintas de grafeno (con cargas de grafeno muy altas)
- Tintas de cobre (nanohilos y nanopartículas)
- Tintas CNT
- Tintas SWNT
- Tintas nano-doradas
- Nano-compuestos múltiples.
- Tintas imprimibles en 3D
- adhesivos conductores de electricidad (ECA)
Dispersión ultrasónica de nanopartículas dieléctricas
Con el fin de impartir propiedades aislantes en un compuesto, las partículas dieléctricas como SiO2, ZnO, nanocompuestos de alúmina-epoxi, entre otros, deben dispersarse homogéneamente como partículas individuales en la matriz. La dispersión ultrasónica garantiza que los aglomerados se rompan para que las nanopartículas se dispersen bien. Una distribución de partículas muy estrecha es crucial para obtener una funcionalidad dieléctrica fiable del material.
Ultrasonidos de alta potencia de Hielscher para nanodispersiones
Los potentes sistemas ultrasónicos garantizan la dispersión fiable de las nanopartículas – desde el nivel de laboratorio y de sobremesa hasta la escala totalmente industrial. en comparación con otros proveedores de ultrasonidos, los sistemas ultrasónicos de Hielscher son capaces de ofrecer amplitudes muy altas de hasta 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.
En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores:
| Volumen del lote | Tasa de flujo | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 10 a 2000 mL | 20 a 400 mL/min. | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 a 20 L | 0,2 a 4 L/min | UIP2000hdT |
| 10 a 100 L | 2 a 10 L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 a 100 L/min | UIP16000 |
| n.a. | mayor | Grupo de UIP16000 |
- Tamaño de partícula a medida
- Alta conductividad
- Alta carga de partículas
- Viscosidades bajas a altas
- control de procesos
- Fácil procesamiento
- Rápido
- Rentabilidad
Procesador ultrasónico industrial UIP16000 (16 kW) para la producción de tintas conductoras
Bibliografía / Referencia
- 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.
Información interesante
Nanopartículas conductoras de electricidad
Las nanopartículas (NP) ofrecen características únicas del material, que pueden diferir drásticamente de las características a granel del material. Los nanomateriales vienen en múltiples formas. Pueden tener una relación de aspecto extremadamente alta de 1:1.000.000 (por ejemplo, nanotubos) o una forma perfectamente herética. Además de tubos y esferas, las nanopartículas tienen la forma de varillas, alambres, bigotes, nanoflores, fibras, escamas y puntos.
El tamaño y la forma de las nanopartículas juegan un papel importante con respecto a las propiedades de las NP, como la resistencia a la tracción, la flexibilidad, las propiedades termomecánicas, conductoras, dieléctricas, magnéticas y ópticas. Para impartir esas funcionalidades en los compuestos, las NP deben dispersarse y mezclarse uniformemente en la matriz. Para obtener una dispersión de tan alta calidad, la ultrasonicación es la técnica de dispersión preferida.
Las nanopartículas conductoras de electricidad se utilizan ampliamente para dar a las tintas y recubrimientos la capacidad de conducción eléctrica. La nanoplata (nano-Ag) es uno de los nanorrellenos más utilizados en tintas conductoras. Las tintas conductoras a base de plata se pueden formular como tintas a base de agua y serigrafiables, que son flexibles y resistentes a las arrugas.
tintas conductoras
Las tintas conductoras son polímeros conductores (polianilina, politiofeno o polipirroles, etc.), que pueden depositarse mediante impresión por inyección de tinta, recubrimiento por centrifugación, etc. Las tintas electroconductoras comunes se pueden clasificar en tres categorías correspondientes a sus componentes conductores, que pueden ser metales nobles, polímeros conductores o nanomateriales de carbono. Las tintas conductoras tienen una amplia gama de aplicaciones y se utilizan en la fabricación de productos electrónicos, envases (películas de PET y plástico), sensores, antenas, etiquetas/rótulos RFID, pantallas táctiles, pantallas OLED, calentadores impresos y muchos otros.
PEDOT:PSS [poli(3,4-etilendioxitiofeno) poli(estirenosulfonato)] es uno de los polímeros conductores más utilizados, que ofrece, además de su alta conductividad, una apariencia transparente. Al añadir una red de nanotubos de carbono, nanocables de plata y/o grafeno, se puede mejorar significativamente la conductividad de PEDOT:PSS. Las tintas y formulaciones PEDOT:PSS modificadas están disponibles para diferentes procesos de recubrimiento e impresión. Las tintas PEDOT:PSS a base de agua se utilizan principalmente en el recubrimiento de troqueles ranurados, flexografía, huecograbado e impresión de inyección de tinta.
Tintas dieléctricas
Las tintas y recubrimientos dieléctricos son eléctricamente no conductores y se utilizan en la serigrafía de placas de circuitos electrónicos para construir una capa aislante para la protección y mejora de los materiales conductores.
Las nanopartículas dieléctricas se utilizan para dar a tintas, pastas y recubrimientos una capacidad aislante.
Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.