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Producción por ultrasonidos de tintas conductoras a gran escala

  • La dispersión uniforme de nanopartículas como la plata, el grafeno o los CNT con un tamaño de partícula adaptado con precisión es crucial para la producción de tintas altamente conductoras.
  • Los potentes dispersores ultrasónicos permiten sintetizar, desaglomerar y distribuir nanopartículas metálicas (p. ej., Ag) y de carbono (p. ej., CNT, grafeno), así como nanocompuestos con una excelente conductividad eléctrica.
  • Los dispersores ultrasónicos Hielscher garantizan dispersiones de alta calidad, al tiempo que son muy eficaces, fiables y rentables.

Dispersión ultrasónica de nanopartículas conductoras

La tinta conductora tiene – como su nombre indica – la funcionalidad de la conductividad eléctrica. Para preparar tintas y revestimientos conductores, los componentes que conducen la electricidad (cargas conductoras) deben dispersarse de forma muy uniforme en la base de tinta. Las nanopartículas como la plata, el cobre, los CNT, el grafeno, el grafito, otras partículas recubiertas de metal y los nanocompuestos se incorporan para conseguir una alta conductividad.
Los procesadores ultrasónicos crean fuerzas de cizallamiento extremadamente intensas, gracias a las cuales pueden superarse 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 las partículas y resultados reproducibles.

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Reactor ultrasónico discontinuo para la dispersión de nanomateriales en tintas conductoras.

Reactor ultrasónico discontinuo para la dispersión de nanomateriales en tintas conductoras.

 

El vídeo muestra la mezcla y dispersión por ultrasonidos de grafeno en 250 ml de resina epoxi (Toolcraft L), utilizando un homogeneizador por ultrasonidos (UP400St, Hielscher Ultrasonics). Hielscher Ultrasonics fabrica equipos para dispersar grafito, grafeno, nanotubos de carbono, nanocables o cargas en el laboratorio o en procesos de producción de gran volumen. Las aplicaciones típicas son la dispersión de nanomateriales y micromateriales durante el proceso de funcionalización o la dispersión en resinas o polímeros.

Mezclar resina epoxi con relleno de grafito utilizando el homogeneizador ultrasónico UP400St (400 vatios)

Vídeo en miniatura

 

Producción por ultrasonidos de:

Dispersión ultrasónica de nanopartículas dieléctricas

Para conferir propiedades aislantes a un compuesto, las partículas dieléctricas como SiO2, ZnO, nanocompuestos de alúmina-epoxi, entre otras, deben dispersarse homogéneamente como partículas individuales en la matriz. La dispersión ultrasónica garantiza la rotura de los aglomerados para que las nanopartículas estén bien dispersas. Una distribución muy estrecha de las partículas es crucial para obtener una funcionalidad dieléctrica fiable del material.

Ultrasonidos de alta potencia Hielscher para nanodispersiones

Los potentes sistemas ultrasónicos garantizan una dispersión fiable de las nanopartículas – En comparación con otros proveedores de ultrasonidos, los sistemas de ultrasonidos de Hielscher son capaces de proporcionar amplitudes muy elevadas, 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

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Los nanofluidos sintetizados por ultrasonidos son refrigerantes y líquidos intercambiadores de calor eficaces. Los nanomateriales termoconductores aumentan significativamente la capacidad de transferencia y disipación de calor. La sonicación está bien establecida en la síntesis y funcionalización de nanopartículas termoconductoras, así como en la producción de nanofluidos estables de alto rendimiento para aplicaciones de refrigeración.

Dispersión de CNT en polietilenglicol (PEG)

Vídeo en miniatura

Ventajas de la fabricación ultrasónica de tintas conductoras

  • tamaño de partícula a medida
  • alta conductividad
  • Alta carga de partículas
  • viscosidades bajas a altas
  • control de procesos
  • fácil procesamiento
  • Rápido
  • Rentabilidad
El UIP16000 de Hielscher es un ultrasonido de alta potencia de 16 kW para la producción de tintas conductoras, pastas y polímeros. (¡Haga clic para ampliar!)

Procesador ultrasónico industrial UIP16000 (16 kW) para la producción de tintas conductoras


Literatura / Referencia



Información interesante

nanopartículas conductoras de la electricidad

Las nanopartículas (NPs) ofrecen características materiales únicas, que pueden diferir drásticamente de las características del material a granel. Los nanomateriales tienen formas muy diversas. Pueden tener una relación de aspecto extremadamente alta de 1:1.000.000 (por ejemplo, los nanotubos) o una forma perfectamente esférica. Además de tubos y esferas, las nanopartículas tienen forma de varillas, alambres, bigotes, nanoflores, fibras, copos y puntos.
El tamaño y la forma de las nanopartículas desempeñan un papel importante en las propiedades de las nanopartículas, como la resistencia a la tracción, la flexibilidad, las propiedades termomecánicas, conductoras, dieléctricas, magnéticas y ópticas. Para impartir esas funcionalidades a los materiales compuestos, las nanopartículas deben dispersarse y mezclarse uniformemente en la matriz. Para obtener una dispersión de alta calidad, la técnica de dispersión preferida es la ultrasonicación.
Las nanopartículas conductoras de la electricidad se utilizan mucho para dotar a las tintas y recubrimientos de capacidad de conducción eléctrica. La nanoplata (nano-Ag) es uno de los nanorrellenos más utilizados en las tintas conductoras. Las tintas conductoras a base de plata pueden formularse 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 polipirrol, etc.) que pueden depositarse mediante impresión por chorro de tinta, revestimiento por rotación, etc. Las tintas electroconductoras habituales pueden clasificarse en tres categorías en función de 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 (PET y películas de plástico), sensores, antenas, etiquetas RFID, pantallas táctiles, pantallas OLED, calentadores impresos y muchos otros.
El PEDOT:PSS [poli(3,4-etilendioxitiofeno) poli(estirenosulfonato)] es uno de los polímeros conductores más utilizados, que ofrece además de su alta conductividad un aspecto transparente. Añadiendo una red de nanotubos de carbono, nanocables de plata y/o grafeno, la conductividad del PEDOT:PSS puede mejorarse considerablemente. Existen tintas y formulaciones de PEDOT:PSS modificadas para diferentes procesos de recubrimiento e impresión. Las tintas PEDOT:PSS de base acuosa se utilizan principalmente en el recubrimiento de troqueles de ranura, la flexografía, el huecograbado y la impresión por chorro de tinta.

Tintas dieléctricas

Las tintas y recubrimientos dieléctricos son eléctricamente no conductores y se utilizan en la serigrafía de placas de circuitos electrónicos con el fin de construir una capa aislante para la protección y realce de los materiales conductores.
Las nanopartículas dieléctricas se utilizan para dotar a tintas, pastas y revestimientos de capacidad aislante.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento de laboratorio a tamaño industrial.

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