Nanojohtavat liimat korkean suorituskyvyn elektroniikkaan

Ultraäänidispergointilaitteita käytetään luotettavana sekoitus- ja jyrsintätekniikkana korkean suorituskyvyn liimojen valmistuksessa korkean suorituskyvyn elektroniikalle ja nanoelektroniikalle. Korkean suorituskyvyn elektroniikan tuotannossa liimoilla, kuten nanojohtavilla liimoilla, on suuri kysyntä. Tällaisia korkean suorituskyvyn liimoja käytetään esimerkiksi vaihtoehtoisina liitäntöinä, ja niillä voidaan korvata tina/lyijyjuotos.

Korkean suorituskyvyn liimat korkean suorituskyvyn elektroniikkaan

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.

Ultraäänidispergointi tarjoaa erilaisia etuja verrattuna perinteisiin sekoitus- ja jyrsintätekniikoihin. Luotettavuutensa ja tehokkuutensa vuoksi sonikaatio on perustettu nanomateriaalin käsittelyssä, ja se löytyy mistä tahansa teollisuudesta, jossa nanohiukkaset syntetisoidaan ja? tai sisällytetään nesteisiin. Ultrasonication on siksi ihanteellinen tekniikka nanojohtavien liimojen valmistukseen, jotka sisältävät nanotäyteaineita, kuten nanohiukkasia, nanolankoja tai hiilinanoputkia ja grafeenin yksikerroksisia kerroksia (nanosheets).
Vientiluottolaitokset: Merkittävä esimerkki on sähköä johtavien liimojen (ECA) formulaatio, jotka ovat polymeerimatriisista ja sähköä johtavista täyteaineista valmistettuja komposiitteja. Korkean suorituskyvyn liiman muodostamiseksi elektronisiin sovelluksiin polymeerihartsin (esim. epoksi, silikoni, polyimidi) on tarjottava fysikaalisia ja mekaanisia toimintoja, kuten tarttuvuus, mekaaninen lujuus, iskunkestävyys, kun taas metallitäyteaine (esim. nanohopea, nanokulta, nano-nikkeli tai nanokupari) luo erinomaisen sähkönjohtavuuden. Liimoille, joilla on eristäviä ominaisuuksia, mineraalipohjaiset täyteaineet sisällytetään liimakomposiittiin.

Ennen sonikaatiota ja sen jälkeen: Vihreä käyrä näyttää hiukkaskoon ennen sonikaatiota, punainen käyrä on ultraäänellä dispergoituneen piidioksidin hiukkaskokojakauma.

Nanomateriaalien ultraäänidispersio viskoosiksi liimoiksi

Ultraäänihomogenisaattorit ovat erittäin tehokkaita, kun hiukkasten agglomeraatteja, aggregaatteja ja jopa primaarisia hiukkasia on pienennettävä luotettavasti. Ultraäänisekoittimien etuna on niiden kyky jyrsiä hiukkasia pienempiin ja yhtenäisempiin hiukkaskokoihin riippumatta siitä, kohdistetaanko mikroni- tai nanohiukkasia prosessin tuloksena. Vaikka muut tekniikat, kuten terä- tai roottori-staattorisekoittimet, korkeapainehomogenisaattorit, helmimyllyt jne., Osoittavat haittoja, kuten kyvyttömyys tuottaa tasaisesti pieniä nanohiukkasia, jyrsintäaineiden saastuminen, tukkeutuneet suuttimet ja suuri energiankulutus, ultraäänidispergointilaitteet käyttävät akustisen kavitaation toimintaperiaatetta. Ultraäänellä tuotettu kavitaatio on osoitettu erittäin tehokkaaksi, energiatehokkaaksi ja kykeneväksi hajottamaan jopa erittäin viskooseja materiaaleja, kuten nanohiukkaskuormitettuja tahnoja.

Miten ultraäänidispergointi toimii?

Kavitaatioleikkausvoimat ja nestevirrat kiihdyttävät hiukkasia niin, että ne törmäävät toisiinsa. Tätä kutsutaan hiukkasten väliseksi törmäykseksi. Itse hiukkaset toimivat jyrsintäaineena, joka estää saastumisen jauhamalla helmiä ja sitä seuraavaa erotusprosessia, mikä on välttämätöntä tavanomaisia helmimyllyjä käytettäessä. Koska hiukkaset hajoavat hiukkasten välisessä törmäyksessä erittäin suurilla nopeuksilla, jopa 280 m sekunnissa, hiukkasiin kohdistuu poikkeuksellisen suuria voimia, jotka siksi hajoavat pieniksi fraktioiksi. Kitka ja eroosio antavat näille hiukkaspalasille kiillotetun pinnan ja tasaisen muodon. Leikkausvoimien ja hiukkasten välisen törmäyksen yhdistelmä antaa ultraäänihomogenisoinnin ja dispersion edullisen reunan, joka tuottaa erittäin homogeenisia kolloidisia suspensioita ja dispersioita!
Toinen ultrasonicsin tuottamien suurten leikkausvoimien etu on leikkausharvennuksen vaikutus. Esimerkiksi ultraäänellä valmistetut epoksihartsit, jotka on täytetty hapettuneilla CNT: llä, osoittavat leikkaus-ohenemiskäyttäytymistä. Koska leikkausharvennus alentaa nesteen viskositeettia väliaikaisesti, viskoosisten komposiittien käsittely helpottuu.

Nopea kehyssarja (a: sta f: ään), joka kuvaa grafiittihiutaleen sonomekaanista kuorintaa vedessä käyttämällä UP200S: ää, 200 W: n ultraäänilaitetta, jossa on 3 mm: n sonotrode. Nuolet osoittavat halkaisupaikan (kuorinnan) kavitaatiokuplien tunkeutuessa halkeamaan.
(Tutkimus ja kuvat: © Tyurnina ym. 2020)

Kovetteeseen dispergoitujen eri nanotäyteaineiden vertailu (ultrasonication - US): (a) 0,5 paino-% hiilinanokuitua (CNF); b) 0,5 paino-% CNToxia; c) 0,5 paino-% hiilinanoputkea (CNT); d) 0,5 paino-% puolidispergoitua CNT:tä.(Tutkimus ja kuva: © Zanghellini et ai., 2021)

Suuritehoiset ultraääniastiat korkean suorituskyvyn liimojen formuloimiseksi

Hielscher Ultrasonics on erikoistunut korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteisiin nesteen ja lietteen käsittelyyn. Ultraäänidispergointilaitteet mahdollistavat erittäin viskoosisten materiaalien, kuten erittäin täytettyjen hartsien, käsittelyn ja varmistavat nanomateriaalien tasaisen jakautumisen komposiitteihin.
Ultraääniprosessiparametrien, kuten amplitudin, energian syötön, lämpötilan, paineen ja ajan, tarkka hallinta mahdollistaa liimojen räätälöinnin nanometrialueella.
Jos formulaatiosi vaatii orgaanisten tai epäorgaanisten nanotäyteaineiden, kuten nanoputkien, selluloosan nanokiteiden (CNC), nanokuitujen tai nanometallien, dispersiota, Hielscher Ultrasonicsilla on ihanteellinen ultraääniasetus liima-formulaatiolle.
Hielscher Ultrasonics’ Teolliset ultraääniprosessorit voivat tuottaa erittäin suuria amplitudit ja kykenevät deagglomeroitumaan ja hajottamaan nanomateriaaleja jopa erittäin korkeilla viskositeeteilla. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7 toiminnassa.
Hielscher-ultraäänilaitteet tunnustetaan laadustaan, luotettavuudestaan ja kestävyydestään. Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys ja painottaa erityisesti korkean suorituskyvyn ultraäänilaitteita, joissa on huipputeknologia ja käyttäjäystävällisyys. Tietenkin, Hielscher-ultraäänilaitteet ovat CE-yhteensopivia ja täyttävät UL: n, CSA: n ja RoHs: n vaatimukset.
Alla oleva taulukko antaa sinulle viitteitä ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista: