Nanojuhtivad liimid suure jõudlusega elektroonika jaoks

Ultraheli dispergeerijaid kasutatakse usaldusväärse segamis- ja freesimistehnikana suure jõudlusega elektroonika ja nanoelektroonika jaoks mõeldud suure jõudlusega liimide tootmisel. Suure jõudlusega elektroonika tootmisel on liimid, näiteks nano-juhtivad liimid, suur nõudlus. Selliseid suure jõudlusega liime kasutatakse näiteks alternatiivsete ühendustena ja need võivad asendada tina/pliijoodist.

Suure jõudlusega liimid suure jõudlusega elektroonika jaoks

For the production of high-performance electronics, adhesives with high metal adhesiveness and heat conductivity for heat decoupling and insulation are required. Nano-particles such as silver, nickel, graphene, graphene oxide and carbon nanotubes (CNTs) are frequently incorporated into epoxy resins and polymers to obtain the desired functional properties such as electrical conductivity or insulation, heat conductivity, tensile strength, Young’s modulus and flexibility. High-performance adhesives developed for high-performance electronic use metal fillers (such as silver, gold, nickel, or copper nanoparticles) to provide electrical conductivity. In order to unlock extraordinary properties of these materials, their size must be reduced to nano-scale. As size reduction and dispersion of nanoparticles is a challenging task, a powerful milling and dispersing technology is key for successful adhesive formulations.

Ultraheli hajutamine pakub erinevaid eeliseid võrreldes traditsiooniliste segamis- ja freesimismeetoditega. Tänu oma usaldusväärsusele ja tõhususele on nanomaterjalide töötlemisel loodud ultrahelitöötlus ja seda võib leida igas tööstusharus, kus nanoosakesi sünteesitakse ja? või lisatakse vedelikesse. Ultraheli on seetõttu ideaalne meetod nano-juhtivate liimide tootmiseks, mis sisaldavad nano-täiteaineid, nagu nanoosakesed, nanojuhtmed või süsiniknanotorud ja grafeeni monokihid (nanolehed).
EKAd: Silmapaistev näide on elektrit juhtivate liimide (ECA) valmistamine, mis on polümeersest maatriksist ja elektrit juhtivatest täiteainetest valmistatud komposiidid. Elektrooniliste rakenduste jaoks suure jõudlusega liimi koostamiseks peab polümeerne vaik (nt epoksü-, silikoon-, polüimiid) pakkuma füüsikalisi ja mehaanilisi funktsioone, nagu adhesioon, mehaaniline tugevus, löögitugevus, samas kui metallist täiteaine (nt nano-hõbe, nano-kuld, nano-nikkel või nano-vask) loob suurepärase elektrijuhtivuse. Isoleerivate omadustega liimide puhul lisatakse liimikomposiidile mineraalipõhised täiteained.

Enne ja pärast ultrahelitöötlust: Roheline kõver näitab osakeste suurust enne ultrahelitöötlust, punane kõver on ultraheliga dispergeeritud ränidioksiidi osakeste suuruse jaotus.

Nanomaterjalide ultraheli dispersioon viskoosseteks liimideks

Ultraheli homogenisaatorid on väga tõhusad, kui osakeste aglomeraadid, agregaadid ja isegi primaarsed osakesed peavad olema usaldusväärselt vähendatud. Ultraheli segistite eeliseks on nende võime jahvatada osakesi väiksemateks ja ühtlasemateks osakeste suurusteks, olenemata sellest, kas protsessi tulemusena on suunatud mikroni- või nanoosakesed. Kuigi muud tehnoloogiad, nagu tera- või rootor-staatori segistid, kõrgsurve homogenisaatorid, helmevabrikud jne, näitavad puudusi, nagu võimetus toota ühtlaselt väikeseid nanoosakesi, saastumine freessöötmetega, ummistunud düüsid ja suur energiatarbimine, kasutavad ultraheli dispergeerijad akustilise kavitatsiooni tööpõhimõtet. Ultraheli genereeritud kavitatsioon on osutunud väga tõhusaks, energiatõhusaks ja võimeline hajutama isegi väga viskoosseid materjale, näiteks nanoosakestega koormatud pastasid.

Kuidas ultraheli hajutamine toimib?

Kavitatsioonilised nihkejõud ja vedelikuvood kiirendavad osakesi nii, et need põrkuvad üksteisega. Seda nimetatakse osakestevaheliseks kokkupõrkeks. Osakesed ise toimivad freesimiskeskkonnana, mis väldib saastumist helmeste lihvimise ja sellele järgneva eraldusprotsessiga, mis on vajalik tavaliste helmesveskite kasutamisel. Kuna osake puruneb osakestevahelise kokkupõrke teel väga suurel kiirusel kuni 280 m? sek, rakenduvad osakestele erakordselt suured jõud, mis seetõttu lagunevad minutilisteks fraktsioonideks. Hõõrdumine ja erosioon annavad neile osakeste fragmentidele poleeritud pinna ja ühtlase kujuga vormi. Nihkejõudude ja osakestevahelise kokkupõrke kombinatsioon annab ultraheli homogeniseerimisele ja dispersioonile soodsa serva, pakkudes väga homogeenseid kolloidseid suspensioone ja dispersioone!
Ultraheli poolt tekitatud suure nihkega jõudude teine eelis on nihke-hõrenemise mõju. Näiteks ultraheliga valmistatud epoksüvaigud, mis on täidetud oksüdeeritud CNT-dega, näitavad nihke-hõrenemist. Kuna nihkehõrenemine vähendab ajutiselt vedeliku viskoossust, hõlbustatakse viskoossete komposiitide töötlemist.

Kiire järjestus (a-st f-ni) raamidest, mis illustreerivad grafiidihelveste sonomehaanilist koorimist vees, kasutades UP200S, 200W ultrasonikaatorit 3 mm sonotrode'iga. Nooled näitavad lõhenemise (koorimise) kohta kavitatsioonimullidega, mis tungivad lõhenemisse.
(Uuring ja pildid: © Tyurnina et al. 2020)

Kõvendis hajutatud erinevate nanofillerite võrdlus (ultraheliuuring - USA): (a) 0,5 massiprotsenti süsiniknanokiudu (CNF); b) 0,5 massiprotsenti CNToxi; c) 0,5 massiprotsenti süsiniknanotoru (CNT); d) 0,5 massiprotsenti CNT pooleldi hajutatud.(Uuring ja pilt: © Zanghellini et al., 2021)

Suure võimsusega ultrasonikaatorid suure jõudlusega liimide koostamiseks

Hielscher Ultrasonics on spetsialist, kui tegemist on suure jõudlusega ultraheli seadmetega vedeliku ja läga töötlemiseks. Ultraheli dispergeerijad võimaldavad töödelda väga viskoosseid materjale, nagu kõrgelt täidetud vaigud, ja tagada nanomaterjalide ühtlane jaotumine komposiitides.
Täpne kontroll ultraheli protsessi parameetrite üle, nagu amplituud, energiasisend, temperatuur, rõhk ja aeg, võimaldavad kohandada liime nanomeetri vahemikus.
Teie koostis nõuab orgaaniliste või anorgaaniliste nano-täiteainete, näiteks nanotorude, tselluloosi nanokristallide (CNC), nanokiudude või nanometallide hajutamist, Hielscher Ultrasonicsil on teie liimipreparaadi jaoks ideaalne ultraheli seadistus.
Hielscher Ultrasonics’ Tööstuslikud ultraheli protsessorid võivad pakkuda väga kõrgeid amplituudi ja on võimelised nanomaterjale deagglomereerima ja hajutama isegi väga kõrge viskoossusega. Amplituudid kuni 200 μm saab hõlpsasti pidevalt käivitada 24/7 operatsioonis.
Hielscheri ultrasonikaatoreid tunnustatakse nende kvaliteedi, usaldusväärsuse ja töökindluse poolest. Hielscher Ultrasonics on ISO sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultrasonikaatoritele, millel on tipptasemel tehnoloogia ja kasutajasõbralikkus. Loomulikult on Hielscheri ultrasonikaatorid CE-nõuetele vastavad ja vastavad UL, CSA ja RoHs nõuetele.
Allolev tabel annab teile ülevaate meie ultrasonikaatorite ligikaudsest töötlemisvõimsusest: