چسب های نانورسانا برای الکترونیک با کارایی بالا

پراکنده کننده های اولتراسونیک به عنوان روش اختلاط و فرز قابل اعتماد در تولید چسب های با کارایی بالا برای الکترونیک با کارایی بالا و نانو الکترونیک استفاده می شود. در تولید الکترونیک با کارایی بالا، چسب هایی مانند چسب های نانورسانا تقاضای زیادی دارند. چنین چسب هایی با کارایی بالا به عنوان مثال به عنوان اتصالات جایگزین استفاده می شوند و می توانند جایگزین لحیم قلع / سرب شوند.

چسب های با کارایی بالا برای الکترونیک با کارایی بالا

برای تولید الکترونیک با کارایی بالا، چسب هایی با چسبندگی فلز بالا و هدایت حرارتی برای جداسازی و عایق بندی حرارتی مورد نیاز است. نانوذرات مانند نقره، نیکل، گرافن، گرافن اکسید و نانولوله های کربنی (CNT) اغلب در رزین ها و پلیمرهای اپوکسی گنجانده می شوند تا خواص عملکردی مورد نظر مانند هدایت الکتریکی یا عایق، هدایت حرارتی، استحکام کششی، مدول یانگ و انعطاف پذیری را به دست آورند. چسب های با کارایی بالا برای پرکننده های فلزی با کارایی بالا (مانند نانوذرات نقره، طلا، نیکل یا مس) برای ارائه رسانایی الکتریکی ساخته شده اند. برای باز کردن خواص خارق العاده این مواد، اندازه آنها باید به مقیاس نانو کاهش یابد. از آنجایی که کاهش اندازه و پراکندگی نانوذرات یک کار چالش برانگیز است، یک فناوری فرز و پراکندگی قدرتمند برای فرمولاسیون های موفق چسب کلیدی است.

پراکندگی اولتراسونیک مزایای مختلفی را در مقایسه با تکنیک های سنتی اختلاط و فرز ارائه می دهد. با توجه به قابلیت اطمینان و اثربخشی آن، فراصوت در پردازش نانومواد ایجاد شده است و می تواند در هر صنعتی که در آن نانوذرات سنتز و / یا گنجانیده شده به مایعات یافت می شود. بنابراین فراصوت تکنیک ایده آل برای تولید چسب های نانو رسانا است که حاوی نانو پرکننده مانند نانوذرات، نانوسیم ها، یا نانولوله های کربنی و تک لایه گرافن (نانوورقه) است.
ECA ها: یک مثال بارز فرمولاسیون چسب های رسانای الکتریکی (ECA) است که کامپوزیت هایی هستند که از ماتریس پلیمری و پرکننده های رسانای الکتریکی ساخته شده اند. به منظور فرموله کردن یک چسب با کارایی بالا برای کاربردهای الکترونیکی، یک رزین پلیمری (به عنوان مثال، اپوکسی، سیلیکون، پلی آمید) باید عملکردهای فیزیکی و مکانیکی مانند چسبندگی، استحکام مکانیکی، مقاومت در برابر ضربه را فراهم کند، در حالی که پرکننده فلز (به عنوان مثال، نانو نقره، نانو طلا، نانو نیکل یا نانو مس) رسانایی الکتریکی برتر ایجاد می کند. برای چسب هایی با خاصیت عایق، پرکننده های مبتنی بر مواد معدنی در کامپوزیت چسب گنجانده می شوند.

قبل و بعد از فراصوت: منحنی سبز اندازه ذرات قبل از فراصوت را نشان می دهد، منحنی قرمز توزیع اندازه ذرات سیلیس پراکنده اولتراسونیک است.

پراکندگی التراسونیک نانومواد به چسب های چسبناک

هموژنایزرهای مافوق صوت بسیار موثر هستند که آگلومراهای ذرات، سنگدانه ها و حتی ذرات اولیه باید به طور قابل اعتماد در اندازه کاهش می یابد. مزیت میکسرهای اولتراسونیک توانایی خود را برای آسیاب ذرات به اندازه ذرات کوچکتر و یکنواخت تر است، آیا میکرون- یا نانو ذرات به عنوان نتیجه فرآیند هدف قرار می گیرند. در حالی که فن آوری های دیگر مانند میکسرهای تیغه یا روتور استاتور، هموژنایزرهای فشار بالا، آسیاب های مهره و غیره اشکالاتی مانند عدم توانایی تولید نانوذرات یکنواخت کوچک، آلودگی توسط رسانه های فرز، نازل های مسدود شده و مصرف انرژی بالا را نشان می دهند، پراکنده کننده های مافوق صوت از اصل کار حفره صوتی استفاده می کنند. کاویتاسیون تولید شده توسط سونوگرافی به عنوان بسیار کارآمد، کم مصرف و قادر به پراکنده کردن حتی مواد بسیار چسبناک مانند خمیرهای بارگذاری شده با نانوذرات نشان داده شده است.

پراکندگی اولتراسونیک چگونه کار می کند؟

نیروهای برشی حفره ای و جریان های مایع ذرات را شتاب می دهند تا با یکدیگر برخورد کنند. این به عنوان برخورد بین ذرات شناخته می شود. خود ذرات به عنوان محیط آسیاب عمل می کنند که از آلودگی با آسیاب مهره ها و فرآیند جداسازی بعدی جلوگیری می کند ، که هنگام استفاده از آسیاب های مهره معمولی ضروری است. از آنجایی که ذره در اثر برخورد بین ذرات با سرعت بسیار بالا تا 280 متر بر ثانیه خرد می شود، نیروهای فوق العاده بالایی به ذرات وارد می شود که بنابراین به کسرهای ریز تقسیم می شوند. اصطکاک و فرسایش به آن قطعات ذرات سطحی صیقلی و شکل یکنواخت می دهد. ترکیبی از نیروهای برشی و برخورد بین ذرات به همگن سازی و پراکندگی مافوق صوت لبه سودمند ارائه تعلیق کلوئیدی بسیار همگن و پراکندگی!
یکی دیگر از مزایای نیروهای برشی بالا تولید شده توسط اولتراسونیک اثر نازک شدن برشی است. به عنوان مثال، رزین های اپوکسی التراسونیک آماده شده با CNT اکسید شده رفتار نازک کننده برشی را نشان می دهد. از آنجایی که نازک شدن برشی ویسکوزیته سیال را به طور موقت کاهش می دهد، پردازش کامپوزیت های چسبناک تسهیل می شود.

دنباله ای با سرعت بالا (از A تا F) از قاب های نشان دهنده لایه برداری SONO-مکانیکی از پوسته گرافیت در آب با استفاده از UP200S، یک مافوق صوت 200W با سونوترود 3 میلی متر. فلش ها محل شکاف (لایه برداری) را با حباب های کاویتاسیون که به شکاف نفوذ می کنند نشان می دهند.
(مطالعه و تصاویر: © Tyurnina و همکاران 2020)

مقایسه نانوپرکننده های مختلف پراکنده در هاردنر (فراصوت - ایالات متحده): (الف) 0.5٪ وزنی نانوالیاف کربن (CNF). (ب) 0.5٪ وزنی CNToxi؛ (ج) 0.5 درصد وزنی نانولوله کربنی (CNT)؛ (د) 0.5٪ وزنی CNT نیمه پراکنده.
(مطالعه و تصویر: © Zanghellini و همکاران، 2021)

اولتراسونیک با قدرت بالا برای فرموله کردن چسب های با کارایی بالا

Hielscher مافوق صوت متخصص است که آن را به تجهیزات اولتراسونیک با کارایی بالا برای پردازش مایع و دوغاب می آید. پراکنده کننده های مافوق صوت اجازه می دهد تا مواد بسیار چسبناک مانند رزین های بسیار پر شده را پردازش کنند و از توزیع یکنواخت نانومواد در کامپوزیت ها اطمینان حاصل کنند.
کنترل دقیق بر پارامترهای فرآیند اولتراسونیک مانند دامنه، ورودی انرژی، دما، فشار و زمان امکان خیاطی چسب ها در محدوده نانومتر را فراهم می کند.
Wether فرمولاسیون خود را نیاز به پراکندگی آلی و یا معدنی نانو پرکننده مانند نانولوله ها، نانو کریستال سلولز (CNCs)، نانوالیاف، و یا نانو فلزات، Hielscher Ultrasonics دارای راه اندازی اولتراسونیک ایده آل برای فرمولاسیون چسب خود را.
شرکت Hielscher Ultrasonics ’ پردازنده های اولتراسونیک صنعتی می توانند دامنه های بسیار بالایی را ارائه دهند و قادر به deagglomerate و پراکنده کردن نانومواد حتی در ویسکوزیته های بسیار بالا هستند. دامنه های تا 200 میکرومتر را می توان به راحتی به طور مداوم در عملیات 24/7 اجرا کرد.
مافوق صوت Hielscher برای کیفیت خود را به رسمیت شناخته شده, قابلیت اطمینان و استحکام. Hielscher اولتراسونیک یک شرکت دارای گواهینامه ISO است و تاکید ویژه ای بر مافوق صوت با کارایی بالا با ویژگی های دولت از هنر فن آوری و کاربر پسند قرار داده است. البته، مافوق صوت Hielscher مطابق با CE و دیدار با الزامات UL، CSA و RoHs.
جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت ما می دهد: