ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા ઇલેક્ટ્રોનિક્સ માટે નેનો-વાહક એડહેસિવ્સ
ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને નેનો-ઇલેક્ટ્રોનિક્સ માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા એડહેસિવ્સના ઉત્પાદનમાં અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સર્સનો ઉપયોગ વિશ્વસનીય મિશ્રણ અને પિસાણ તકનીક તરીકે થાય છે. ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા ઇલેક્ટ્રોનિક્સના ઉત્પાદનમાં નેનો-વાહક એડહેસિવ્સ જેવા એડહેસિવ્સની ભારે માંગ છે. આવા ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા એડહેસિવ્સનો ઉપયોગ, ઉદાહરણ તરીકે, વૈકલ્પિક આંતરજોડાણો તરીકે થાય છે અને તેઓ ટીન/સીસાના સોલ્ડરનું સ્થાન લઈ શકે છે.
ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા ઇલેક્ટ્રોનિક્સ માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા એડહેસિવ્સ
ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા ઇલેક્ટ્રોનિક્સના ઉત્પાદન માટે ધાતુ સાથે મજબૂત ચોંટવાની ક્ષમતા અને ઉષ્મીય વિયુગ્મન તથા અવાહકતા માટે ઉષ્માવાહકતા ધરાવતા એડહેસિવ્સ જરૂરી છે. વિદ્યુતવાહકતા અથવા અવાહકતા, ઉષ્માવાહકતા, તાણસામર્થ્ય, યંગનો સ્થિતિસ્થાપકતા ગુણાંક અને લવચીકતા જેવા ઇચ્છિત કાર્યાત્મક ગુણધર્મો મેળવવા માટે ચાંદી, નિકલ, ગ્રાફીન, ગ્રાફીન ઑક્સાઇડ અને કાર્બન નેનોટ્યૂબ્સ (CNTs) જેવા નેનોકણો વારંવાર ઇપોક્સી રેઝિન અને પોલિમરમાં સમાવિષ્ટ કરવામાં આવે છે. ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા ઇલેક્ટ્રોનિક્સ માટે વિકસાવેલા ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા એડહેસિવ્સમાં વિદ્યુતવાહકતા પૂરી પાડવા માટે ધાતુના પૂરકોનો (જેમ કે ચાંદી, સોનું, નિકલ અથવા તાંબાના નેનોકણોનો) ઉપયોગ થાય છે. આ પદાર્થોના અસાધારણ ગુણધર્મો પ્રગટ કરવા માટે તેમનું કદ નેનોસ્તર સુધી ઘટાડવું આવશ્યક છે. નેનોકણોનું કદ ઘટાડવું અને તેમને વિખેરવા એ પડકારજનક કાર્ય હોવાથી, સફળ એડહેસિવ ફોર્મ્યુલેશન માટે શક્તિશાળી પિસાણ અને વિખેરણ તકનીક ચાવીરૂપ છે.
- વિદ્યુતવાહક એડહેસિવ્સ (ECA)
- – સમદિશીય રીતે વાહક એડહેસિવ્સ (ICA)
- – વિષમદિશીય રીતે વાહક એડહેસિવ્સ (ACA)
- બિનવાહક / વિદ્યુત અવાહક એડહેસિવ્સ
અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સર્સની ઔદ્યોગિક સ્થાપના (2x UIP1000hdT) દ્વારા નેનોકણો અને નેનોટ્યૂબ્સનું સતત ઇન-લાઇન મોડમાં પ્રોસેસિંગ કરવામાં આવે છે.
પરંપરાગત મિશ્રણ અને પિસાણ તકનીકોની સરખામણીમાં અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ વિવિધ લાભો આપે છે. તેની વિશ્વસનીયતા અને અસરકારકતાને કારણે સોનિકેશન નેનોસામગ્રીના પ્રોસેસિંગમાં સ્થાપિત તકનીક બની ગયું છે અને જે કોઈ ઉદ્યોગમાં નેનોકણોનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવે છે અને/અથવા તેમને પ્રવાહીમાં સમાવિષ્ટ કરવામાં આવે છે, ત્યાં તેનો ઉપયોગ જોવા મળે છે. તેથી નેનોકણો, નેનોવાયર્સ અથવા કાર્બન નેનોટ્યૂબ્સ અને ગ્રાફીનના એકસ્તરો (નેનોશીટ્સ) જેવા નેનો-પૂરકો ધરાવતા નેનો-વાહક એડહેસિવ્સના ઉત્પાદન માટે અલ્ટ્રાસોનિકેશન આદર્શ તકનીક છે.
ECAs: વિદ્યુતવાહક એડહેસિવ્સ (ECAs)નું ફોર્મ્યુલેશન તેનું એક મુખ્ય ઉદાહરણ છે; આ એડહેસિવ્સ પોલિમરીય મેટ્રિક્સ અને વિદ્યુતવાહક પૂરકોમાંથી બનેલા સંયુક્ત પદાર્થો છે. ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપયોગો માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળું એડહેસિવ તૈયાર કરવા પોલિમરીય રેઝિને (દા.ત., ઇપોક્સી, સિલિકોન, પોલિઇમાઇડ) ચોંટવાની ક્ષમતા, યાંત્રિક સામર્થ્ય અને આઘાતસામર્થ્ય જેવી ભૌતિક અને યાંત્રિક કાર્યક્ષમતાઓ પૂરી પાડવી આવશ્યક છે, જ્યારે ધાતુનો પૂરક (દા.ત., નેનો-ચાંદી, નેનો-સોનું, નેનો-નિકલ અથવા નેનો-તાંબું) શ્રેષ્ઠ વિદ્યુતવાહકતા ઉત્પન્ન કરે છે. અવાહક ગુણધર્મો ધરાવતા એડહેસિવ્સ માટે એડહેસિવ સંયુક્ત પદાર્થમાં ખનિજ-આધારિત પૂરકો સમાવિષ્ટ કરવામાં આવે છે.
સોનિકેશન પહેલાં અને પછી: લીલો વક્ર સોનિકેશન પહેલાંના કણોનું કદ દર્શાવે છે, જ્યારે લાલ વક્ર અલ્ટ્રાસોનિક રીતે વિખેરાયેલા સિલિકાના કણકદનું વિતરણ દર્શાવે છે.
સ્નિગ્ધ એડહેસિવ્સમાં નેનોસામગ્રીનું અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ
જ્યારે કણોના શિથિલ ગૂચ્છો, દૃઢ સમુચ્ચયો અને પ્રાથમિક કણોનું પણ કદ વિશ્વસનીય રીતે ઘટાડવું જરૂરી હોય ત્યારે અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સ અત્યંત અસરકારક હોય છે. અલ્ટ્રાસોનિક મિક્સર્સનો લાભ એ છે કે તેઓ કણોને પીસીને વધુ નાના અને વધુ સમાન કદના કણોમાં ફેરવી શકે છે, પછી પ્રક્રિયાના પરિણામ તરીકે માઇક્રોનકદના કણો મેળવવાનું લક્ષ્ય હોય કે નેનોકણો મેળવવાનું. બ્લેડ અથવા રોટર-સ્ટેટર મિક્સર્સ, ઉચ્ચ દબાણવાળા હોમોજેનાઇઝર્સ, બીડ મિલ્સ વગેરે જેવી અન્ય તકનીકોમાં એકસરખા નાના નેનોકણો ઉત્પન્ન કરવામાં અસમર્થતા, પિસાણ માધ્યમથી દૂષણ, નોઝલ અવરોધાવા અને ઊંચા ઊર્જાવપરાશ જેવી ખામીઓ જોવા મળે છે, જ્યારે અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સર્સ ધ્વનિક કેવિટેશનના કાર્યસિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડથી ઉત્પન્ન થતું કેવિટેશન અત્યંત અસરકારક, ઊર્જાકાર્યક્ષમ અને નેનોકણોથી ભરેલી પેસ્ટ જેવા અત્યંત સ્નિગ્ધ પદાર્થોને પણ વિખેરવામાં સક્ષમ હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે.
PLGA નેનોકણો. (A): 2%/ 32W, 5%/ 32W અને 2%/ 25W%ની પોલિમર સાંદ્રતા/ સોનિકેશન શક્તિ પર તૈયાર કરેલા કણોના કદનું વિતરણ; નિવાસ સમય = 14 s. (B),(C): અનુક્રમે 2 અને 5% પોલિમર દ્રાવણોમાંથી તૈયાર કરેલા કણોની SEM છબીઓ. નિવાસ સમય = 14s; સોનિકેશન શક્તિ = 32W. માપપટ્ટીઓ 1 માઇક્રોન દર્શાવે છે.
(અભ્યાસ અને છબીઓ: © Freitas et al., 2006)
અલ્ટ્રાસોનિક વિખેરણ કેવી રીતે કાર્ય કરે છે?
કેવિટેશનજન્ય કતરણ બળો અને પ્રવાહી પ્રવાહો કણોને પ્રવેગ આપે છે, જેથી તેઓ એકબીજા સાથે અથડાય છે. આને આંતરકણ અથડામણ કહેવામાં આવે છે. કણો પોતે જ પિસાણ માધ્યમ તરીકે કાર્ય કરે છે, જેથી પિસાણ મણકાઓથી થતું દૂષણ અને પરંપરાગત બીડ મિલ્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે જરૂરી બનતી ત્યારપછીની વિભાજન પ્રક્રિયા ટાળી શકાય છે. 280m/sec સુધીની અત્યંત ઊંચી ઝડપે આંતરકણ અથડામણથી કણો તૂટતા હોવાથી, કણો પર અસાધારણ રીતે ઊંચાં બળો લાગે છે, જેના કારણે તેઓ અતિસૂક્ષ્મ ટુકડાઓમાં તૂટી જાય છે. ઘર્ષણ અને ક્ષરણ આ કણખંડોને સુંવાળી સપાટી અને સમાન આકાર આપે છે. કતરણ બળો અને આંતરકણ અથડામણનું સંયોજન અલ્ટ્રાસોનિક સમાનાંગીકરણ અને વિખેરણને વિશેષ લાભ આપે છે, જેનાથી અત્યંત સમાનાંગી કોલોઇડલ સસ્પેન્શન અને વિખેરણો પ્રાપ્ત થાય છે!
અલ્ટ્રાસોનિક્સ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા ઊંચા કતરણ બળોનો બીજો લાભ કતરણથી સ્નિગ્ધતા ઘટવાની અસર છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઑક્સિડાઇઝ્ડ CNTsથી ભરેલા અને અલ્ટ્રાસોનિક રીતે તૈયાર કરેલા ઇપોક્સી રેઝિન કતરણથી સ્નિગ્ધતા ઘટવાનું વર્તન દર્શાવે છે. કતરણથી પ્રવાહીની સ્નિગ્ધતા અસ્થાયી રીતે ઘટતી હોવાથી, સ્નિગ્ધ સંયુક્ત પદાર્થોનું પ્રોસેસિંગ સરળ બને છે.
3-mm સોનોટ્રોડ ધરાવતા 200W અલ્ટ્રાસોનિકેટર UP200S વડે પાણીમાં ગ્રાફાઇટના પતરાનું ધ્વનિ-યાંત્રિક સ્તરવિચ્છેદન દર્શાવતી ફ્રેમ્સનો ઊંચી ઝડપનો ક્રમ (a થી f સુધી) દર્શાવવામાં આવ્યો છે. તીરો વિભાજનનું સ્થાન (સ્તરવિચ્છેદન) દર્શાવે છે, જ્યાં કેવિટેશનના પરપોટા ફાટમાં પ્રવેશી રહ્યા છે.
(અભ્યાસ અને છબીઓ:© Tyurnina et al. 2020)
UIP1000hdT – નેનોસંયુક્ત પદાર્થોની તૈયારી માટે, દા.ત., ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા એડહેસિવ્સ માટે અલ્ટ્રાસોનિક બેન્ચટોપ ગોઠવણી.
- અસરકારક નેનો-પ્રોસેસિંગ: કાર્યક્ષમ અને સમય બચાવનારું
- ચોક્કસ ઉત્પાદન ફોર્મ્યુલેશનને અનુરૂપ ઢાળી શકાય તેવું
- એકસમાન પ્રોસેસિંગ
- ચોકસાઈથી નિયંત્રિત કરી શકાય તેવી પ્રક્રિયાની પરિસ્થિતિઓ
- પુનરુત્પાદિત કરી શકાય તેવાં પરિણામો
- ખર્ચની કાર્યક્ષમતા
- સુરક્ષિત સંચાલન
- સરળ સ્થાપન, ઓછી જાળવણી
- કોઈપણ આયતન સુધી રેખીય રીતે ક્ષમતાવૃદ્ધિ
- પર્યાવરણને અનુકૂળ
હાર્ડનરમાં વિખેરાયેલા વિવિધ નેનો-પૂરકોની સરખામણી (અલ્ટ્રાસોનિકેશન–US): (a) 0.5 wt% કાર્બન નેનોફાઇબર (CNF); (b) 0.5 wt% CNToxi; (c) 0.5 wt% કાર્બન નેનોટ્યૂબ (CNT); (d) 0.5 wt% આંશિક રીતે વિખેરાયેલા CNT.
(અભ્યાસ અને છબી: © Zanghellini et al., 2021)
ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા એડહેસિવ્સના ફોર્મ્યુલેશન માટે ઉચ્ચ શક્તિવાળા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ
પ્રવાહી અને સ્લરીના પ્રોસેસિંગ માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોના ક્ષેત્રમાં Hielscher Ultrasonics નિષ્ણાત છે. અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સર્સ મોટી માત્રામાં પૂરકો ધરાવતા રેઝિન જેવા અત્યંત સ્નિગ્ધ પદાર્થોનું પ્રોસેસિંગ કરવા દે છે અને સંયુક્ત પદાર્થોમાં નેનોસામગ્રીનું એકસમાન વિતરણ સુનિશ્ચિત કરે છે.
કંપનવિસ્તાર, ઊર્જા નિવેશ, તાપમાન, દબાણ અને સમય જેવા અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા પરિમાણો પરનું ચોક્કસ નિયંત્રણ નેનોમીટર શ્રેણીમાં એડહેસિવ્સને જરૂરિયાત મુજબ ઢાળવા દે છે.
તમારા ફોર્મ્યુલેશનમાં નેનોટ્યૂબ્સ, સેલ્યુલોઝ નેનોસ્ફટિકો (CNCs), નેનોફાઇબર્સ અથવા નેનો-ધાતુઓ જેવા કાર્બનિક કે અકાર્બનિક નેનો-પૂરકોનું વિખેરણ જરૂરી હોય, તો તમારા એડહેસિવ ફોર્મ્યુલેશન માટે Hielscher Ultrasonics પાસે આદર્શ અલ્ટ્રાસોનિક ગોઠવણી છે.
Hielscher Ultrasonicsના ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ અત્યંત ઊંચા કંપનવિસ્તાર આપી શકે છે અને અત્યંત ઊંચી સ્નિગ્ધતા પર પણ નેનોસામગ્રીના ગૂચ્છોને છૂટા પાડવા અને તેને વિખેરવામાં સક્ષમ છે. 200µm સુધીના કંપનવિસ્તાર પર 24/7 સંચાલનમાં સરળતાથી સતત કામ કરી શકાય છે.
Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ તેમની ગુણવત્તા, વિશ્વસનીયતા અને મજબૂતાઈ માટે જાણીતા છે. Hielscher Ultrasonics ISO પ્રમાણિત કંપની છે અને અત્યાધુનિક તકનીક તથા ઉપયોગની સરળતા ધરાવતા ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ પર વિશેષ ભાર મૂકે છે. નિઃસંદેહ, Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ CE અનુરૂપ છે અને UL, CSA તથા RoHsની જરૂરિયાતો પૂર્ણ કરે છે.
નીચેનું કોષ્ટક અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે:
| બેચનું આયતન | પ્રવાહ દર | ભલામણ કરેલાં ઉપકરણો |
|---|---|---|
| 1 થી 500mL | 10 થી 200mL/min | UP100H |
| 10 થી 2000mL | 20 થી 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 થી 20L | 0.2 થી 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 થી 100L | 2 થી 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 થી 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | વધુ | આ ઉપકરણોનો સમૂહ: UIP16000 |
અમારો સંપર્ક કરો! / અમને પૂછો!
Hielscher Ultrasonics પ્રયોગશાળા, પાયલોટ અને ઔદ્યોગિક સ્તરે મિશ્રણના ઉપયોગો, વિખેરણ, પાયસીકરણ અને નિષ્કર્ષણ માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સ બનાવે છે.
સાહિત્ય / સંદર્ભો
- Zanghellini, B.; Knaack,P.; Schörpf, S.; Semlitsch, K.-H.; Lichtenegger, H.C.; Praher, B.; Omastova, M.; Rennhofer, H. (2021): Solvent-Free Ultrasonic Dispersion of Nanofillers in Epoxy Matrix. Polymers 2021, 13, 308.
- Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin 2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon, Vol. 168, 2020.
- Aradhana, Ruchi; Mohanty, Smita; Nayak, Sanjay (2019): High performance electrically conductive epoxy/reduced graphene oxide adhesives for electronics packaging applications. Journal of Materials Science: Materials in Electronics 30(4), 2019.
- A. Montazeri, M. Chitsazzadeh (2014): Effect of sonication parameters on the mechanical properties of multi-walled carbon nanotube/epoxy composites. Materials & Design Vol. 56, 2014. 500-508.
Hielscher Ultrasonics ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સ બનાવે છે, જેમનું કદ પ્રયોગશાળાના કદથી લઈને ઔદ્યોગિક કદ સુધીનું હોય છે.