Hielscher Ultrasonics
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Production ultrasonique d'encres conductrices à grande échelle

  • Des nanoparticules uniformément dispersées telles que l'argent, le graphène ou les NTC avec une taille de particule précisément adaptée sont cruciales pour la production d'encres hautement conductrices.
  • De puissants disperseurs à ultrasons permettent de synthétiser, de désagglomérer et de distribuer des nanoparticules métalliques (par exemple Ag), à base de carbone (par exemple CNTs, graphène) ainsi que des nanocomposites présentant une excellente conductivité électrique.
  • Les disperseurs ultrasoniques Hielscher garantissent des dispersions de haute qualité, tout en étant très efficaces, fiables et rentables.

Dispersion ultrasonique de nanoparticules conductrices

L'encre conductrice a – comme son nom l'indique – la fonctionnalité de la conductivité électrique. Pour préparer des encres et des revêtements conducteurs, les composants qui conduisent l'électricité (charges conductrices) doivent être dispersés très uniformément dans la base de l'encre. Des nanoparticules telles que l'argent, le cuivre, les NTC, le graphène, le graphite, d'autres particules recouvertes de métal et des nanocomposites sont incorporés pour obtenir une conductivité élevée.
Les processeurs à ultrasons créent des forces de cisaillement extrêmement intenses, qui permettent de surmonter les forces de van der Waals et les liaisons moléculaires. La dispersion par ultrasons est la technique préférée pour disperser les nanoparticules, car la sonication permet d'obtenir une distribution granulométrique très étroite, des fonctionnalités de particules élevées et des résultats reproductibles.

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Réacteur ultrasonique discontinu pour la dispersion de nanomatériaux dans des encres conductrices.

Réacteur ultrasonique discontinu pour la dispersion de nanomatériaux dans des encres conductrices.

 

La vidéo montre le mélange et la dispersion par ultrasons du graphite dans 250 ml de résine époxy (Toolcraft L), à l'aide d'un homogénéisateur à ultrasons (UP400St, Hielscher Ultrasonics). Hielscher Ultrasonics fabrique des équipements pour disperser le graphite, le graphène, les nanotubes de carbone, les nanofils ou les charges en laboratoire ou dans des processus de production à haut volume. Les applications typiques sont la dispersion de nanomatériaux et de micro-matériaux pendant le processus de fonctionnalisation ou la dispersion dans des résines ou des polymères.

Mélanger la résine époxy avec la charge de graphite à l'aide de l'homogénéisateur ultrasonique UP400St (400 Watts).

Vignette vidéo

 

Production d'ultrasons :

Dispersion ultrasonique de nanoparticules diélectriques

Pour conférer des propriétés isolantes à un composite, les particules diélectriques telles que SiO2, ZnO, les nanocomposites alumine-époxy, entre autres, doivent être dispersées de manière homogène en tant que particules individuelles dans la matrice. La dispersion par ultrasons permet de briser les agglomérats et de bien disperser les nanoparticules. Une distribution très étroite des particules est cruciale pour obtenir une fonctionnalité diélectrique fiable du matériau.

Ultrasons haute puissance Hielscher pour les nanodispersions

De puissants systèmes ultrasoniques assurent une dispersion fiable des nanoparticules – En comparaison avec d'autres fournisseurs d'ultrasons, les systèmes ultrasoniques de Hielscher sont capables de délivrer des amplitudes très élevées allant jusqu'à 200µm. – 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.

Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons :

Volume du lot Débit Dispositifs recommandés
10 à 2000mL 20 à 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 à 20L 0.2 à 4L/min UIP2000hdT
10 à 100L 2 à 10L/min UIP4000
n.d. 10 à 100L/min UIP16000
n.d. plus grande groupe de UIP16000

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Les nanofluides synthétisés par ultrasons sont des liquides de refroidissement et d'échange thermique efficaces. Les nanomatériaux thermoconducteurs augmentent considérablement la capacité de transfert et de dissipation de la chaleur. La sonication est bien établie dans la synthèse et la fonctionnalisation des nanoparticules thermoconductrices ainsi que dans la production de nanofluides stables et performants pour les applications de refroidissement.

Disperser les NTC dans le polyéthylène glycol (PEG)

Vignette vidéo

Avantages de la fabrication par ultrasons d'encres conductrices

  • taille des particules adaptée
  • conductivité élevée
  • Charges élevées de particules
  • viscosités faibles à élevées
  • contrôle des processus
  • traitement facile
  • Rapide
  • Coût-efficacité
L'UIP16000 de Hielscher est un ultrasonateur haute puissance de 16 kW pour la production d'encres, de pâtes et de polymères conducteurs. (Cliquez pour agrandir !)

Processeur industriel à ultrasons UIP16000 (16kW) pour la production d'encres conductrices


Littérature? Référence



Qu'il faut savoir

Nanoparticules conductrices d'électricité

Les nanoparticules (NP) offrent des caractéristiques uniques du matériau, qui peuvent différer considérablement des caractéristiques de masse du matériau. Les nanomatériaux se présentent sous de multiples formes. Ils peuvent avoir un rapport d’aspect extrêmement élevé de 1:1 000 000 (par exemple des nanotubes) ou une forme parfaitement sphérique. Outre les tubes et les sphères, les nanoparticules ont la forme de tiges, de fils, de moustaches, de nanofleurs, de fibres, de flocons et de points.
La taille et la forme des nanoparticules jouent un rôle important dans les propriétés des NP telles que la résistance à la traction, la flexibilité, les propriétés thermomécaniques, conductrices, diélectriques, magnétiques et optiques. Pour conférer ces fonctionnalités aux composites, les nanoparticules doivent être dispersées et mélangées uniformément à la matrice. Pour obtenir une dispersion de qualité, les ultrasons sont la technique de dispersion préférée.
Les nanoparticules conductrices d'électricité sont largement utilisées pour conférer aux encres et aux revêtements la capacité de conduire l'électricité. Le nano-argent (nano-Ag) est l'une des nanocharges les plus utilisées dans les encres conductrices. Les encres conductrices à base d'argent peuvent être formulées comme des encres à base d'eau et sérigraphiables, flexibles et infroissables.

encres conductrices

Les encres conductrices sont des polymères conducteurs (polyaniline, polythiophène ou polypyrroles, etc.) qui peuvent être déposés par impression à jet d'encre, spin-coating, etc. Les encres électroconductrices courantes peuvent être classées en trois catégories en fonction de leurs composants conducteurs, qui peuvent être des métaux nobles, des polymères conducteurs ou des nanomatériaux de carbone. Les encres conductrices ont un large éventail d'applications et sont utilisées dans la fabrication de produits électroniques, d'emballages (films PET et plastiques), de capteurs, d'antennes, d'étiquettes RFID, d'écrans tactiles, d'écrans OLED, de radiateurs imprimés et bien d'autres encore.
Le PEDOT:PSS [poly(3,4-éthylènedioxythiophène) poly(styrénesulfonate)] est l'un des polymères conducteurs les plus utilisés, qui offre, outre sa haute conductivité, un aspect transparent. En ajoutant un réseau de nanotubes de carbone, de nanofils d'argent et/ou de graphène, la conductivité du PEDOT:PSS peut être considérablement améliorée. Des encres et des formulations de PEDOT:PSS modifié sont disponibles pour différents processus de revêtement et d'impression. Les encres PEDOT:PSS à base d'eau sont principalement utilisées pour l'enduction de moules à fente, la flexographie, l'héliogravure et l'impression à jet d'encre.

Encres diélectriques

Les encres et vernis diélectriques sont électriquement non conducteurs et sont utilisés dans la sérigraphie des cartes électroniques afin de construire une couche isolante pour la protection et l'amélioration des matériaux conducteurs.
Les nanoparticules diélectriques sont utilisées pour conférer un pouvoir isolant aux encres, aux pâtes et aux revêtements.


Des ultrasons de haute performance ! La gamme de produits Hielscher couvre l'ensemble du spectre, de l'ultrasonateur de laboratoire compact aux systèmes ultrasoniques industriels complets, en passant par les unités de paillasse.

Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons très performants à partir de laboratoires à taille industrielle.

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