Nanojuhtivad liimid suure jõudlusega elektroonika jaoks

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

Suure jõudlusega liimid suure jõudlusega elektroonika jaoks

Suure jõudlusega elektroonika tootmiseks on vaja kõrge metalli kleepuvuse ja soojusjuhtivusega liime soojuse lahtisidumiseks ja isolatsiooniks. Nanoosakesi, nagu hõbe, nikkel, grafeen, grafeenoksiid ja süsiniknanotorud (CNT), lisatakse sageli epoksüvaigudesse ja polümeeridesse, et saada soovitud funktsionaalsed omadused, nagu elektrijuhtivus või isolatsioon, soojusjuhtivus, tõmbetugevus, Youngi moodul ja paindlikkus. Suure jõudlusega liimid, mis on välja töötatud suure jõudlusega elektrooniliste metallide täiteainete (nagu hõbe, kuld, nikkel või vase nanoosakesed) jaoks, et tagada elektrijuhtivus. Nende materjalide erakordsete omaduste avamiseks tuleb nende suurust vähendada nanoskaalasse. Kuna nanoosakeste suuruse vähendamine ja dispersioon on keeruline ülesanne, on võimas freesimis- ja dispergeerimistehnoloogia edukate liimipreparaatide võti.

Ultraheli hajutamine pakub erinevaid eeliseid võrreldes traditsiooniliste segamis- ja freesimismeetoditega. Tänu oma usaldusväärsusele ja tõhususele on ultrahelitöötlus loodud nanomaterjalide töötlemisel ja seda võib leida igas tööstusharus, kus nanoosakesi sünteesitakse ja / või lisatakse vedelikesse. Ultraheli on seetõttu ideaalne meetod nanojuhtivate liimide tootmiseks, mis sisaldavad nano-täiteaineid, nagu nanoosakesed, nanotraadid või süsiniknanotorud ja grafeeni monokihid (nanolehed).
EKAd: Silmapaistev näide on elektrit juhtivate liimide (ECA) koostamine, 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 metalli täiteaine (nt nano-hõbe, nano-kuld, nanonikkel või nano-vask) loob suurepärase elektrijuhtivuse. Isoleerivate omadustega liimide puhul lisatakse liimkomposiiti mineraalipõhised täiteained.

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

Nanomaterjalide ultraheli dispersioon viskoosseteks liimideks

Ultraheli homogenisaatorid on väga tõhusad, kui osakeste aglomeraadid, agregaadid ja isegi primaarsed osakesed tuleb usaldusväärselt vähendada. Ultraheli segistite eeliseks on nende võime freesida osakesi väiksemateks ja ühtlasemateks osakeste suurusteks, olenemata sellest, kas protsessi tulemusena on suunatud mikroni- või nanoosakesed. Kuigi muud tehnoloogiad, nagu tera- või rootor-staatorisegistid, kõrgsurve homogenisaatorid, helmesveskid jne, näitavad puudusi, nagu võimetus toota ühtlaselt väikeseid nanoosakesi, saastumine freesutusvahenditega, ummistunud düüsid ja suur energiatarbimine, kasutavad ultraheli dispergeerijad akustilise kavitatsiooni tööpõhimõtet. Ultraheli tekitatud kavitatsioon on osutunud väga tõhusaks, energiatõhusaks ja suudab hajutada isegi väga viskoosseid materjale, näiteks nanoosakestega koormatud pastasid.

Kuidas ultraheli hajutamine toimib?

Kavitatsioonilised nihkejõud ja vedelad voolud kiirendavad osakesi nii, et need põrkuvad üksteisega. Seda nimetatakse osakestevaheliseks kokkupõrkeks. Osakesed ise toimivad jahvatuskeskkonnana, mis väldib saastumist helmeste jahvatamise ja sellele järgneva eraldumisprotsessiga, mis on vajalik tavaliste helmesveskite kasutamisel. Kuna osake puruneb osakestevahelise kokkupõrke tagajärjel väga suurel kiirusel kuni 280 m/sek, rakenduvad osakestele erakordselt suured jõud, mis seetõttu purunevad minutilisteks fraktsioonideks. Hõõrdumine ja erosioon annavad neile osakeste fragmentidele poleeritud pinna ja ühtlase kujuga vormi. Nihkejõudude ja osakestevahelise kokkupõrke kombinatsioon annab ultraheli homogeniseerimise ja dispersiooni soodsa serva, mis annab väga homogeensed kolloidsuspensioonid ja dispersioonid!
Ultraheli 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-i, 200W ultraheliatorit 3 mm sonotroodiga. Nooled näitavad lõhestamise (koorimise) kohta, kus lõhenevad kavitatsioonimullid.
(Uuring ja pildid: © Tyurnina jt 2020)

Kõvendis dispergeeritud erinevate nanofillerite võrdlus (ultraheli-USA): (a) 0,5 massiprotsenti süsiniknanokiud (CNF); b) 0,5 massiprotsenti CNToxi; c) 0,5 massiprotsenti süsiniknanotoru (CNT); d) 0,5 massiprotsenti CNT pooldispergeeritud.
(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 vedelate ja läga töötlemiseks. Ultraheli dispergeerijad võimaldavad töödelda väga viskoosseid materjale, nagu väga täidetud vaigud, ja tagada nanomaterjalide ühtlane jaotumine komposiitides.
Ultraheli protsessi parameetrite, nagu amplituud, energiasisend, temperatuur, rõhk ja aeg, täpne kontroll võimaldab liimide kohandamist nanomeetri vahemikus.
Wether teie koostis nõuab orgaaniliste või anorgaaniliste nano-täiteainete, näiteks nanotorude, tselluloosi nanokristallide (CNC), nanokiudude või nanometallide hajutamist, Hielscher Ultrasonics on ideaalne ultraheli seadistus teie liimipreparaadi jaoks.
Hielscher ULTRASONICS’ Tööstuslikud ultraheli protsessorid võivad pakkuda väga kõrgeid amplituudid ja on võimelised nanomaterjale deagglomereerima ja hajutama isegi väga kõrge viskoossusega. Amplituudid kuni 200 μm saab hõlpsasti pidevalt käivitada 24/7 töös.
Hielscheri ultrasonikaatorid on tunnustatud 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.
Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest: