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.
Réacteur ultrasonique discontinu pour la dispersion de nanomatériaux dans des encres conductrices.
- Encres nano-argentées
- Encres au graphène (avec des charges de graphène très élevées)
- Encres au cuivre (nanofils et nanoparticules)
- Encres à base de NTC
- Encres SWNT
- Encres nano-or
- nano-composites pour collecteurs
- Encres imprimables en 3D
- les adhésifs conducteurs d'électricité (ECA)
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 |
- taille des particules adaptée
- conductivité élevée
- Charges élevées de particules
- viscosités faibles à élevées
- contrôle des processus
- traitement facile
- Rapide
- Coût-efficacité
Processeur industriel à ultrasons UIP16000 (16kW) pour la production d'encres conductrices
Littérature? Référence
- del Bosque, A.; Sánchez-Romate, X.F.; Sánchez, M.; Ureña, A. (2022): Easy-Scalable Flexible Sensors Made of Carbon Nanotube-Doped Polydimethylsiloxane: Analysis of Manufacturing Conditions and Proof of Concept. Sensors 2022, 22, 5147.
- Adam K. Budniak, Niall A. Killilea, Szymon J. Zelewski, Mykhailo Sytnyk, Yaron Kauffmann, Yaron Amouyal, Robert Kudrawiec, Wolfgang Heiss, Efrat Lifshitz (2020): Exfoliated CrPS4 with Promising Photoconductivity. Small Vol.16, Issue 1. January 9, 2020.
- Kim, Moojoon; Kim, Jungsoon; Jo, Misun; Ha, Kanglyeo (2010): Dispersion effect of nano particle according to ultrasound exposure by using focused ultrasonic field. Proceedings of Symposium on Ultrasonic Electronics 6-8 December, 2010. 31, 2010. 549-550.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Pekarovicov, Alexandra; Pekarovic, Jan (2009): Emerging Pigment Dispersion Technologies. Industry insight Pira International 2009.
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.
Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons très performants à partir de laboratoires à taille industrielle.