ייצור אולטרסוני של דיו מוליך בקנה מידה גדול
- ננו־חלקיקים כגון כסף, גרפן או CNTs, המפוזרים באופן אחיד ובעלי גודל חלקיקים המותאם במדויק, חיוניים לייצור דיו בעל מוליכות גבוהה.
- דיספרסרים אולטרסוניים רבי־עוצמה מאפשרים לסנתז, לפרק אגלומרטים ולפזר ננו־חלקיקים מתכתיים (למשל Ag) ומבוססי פחמן (למשל CNTs, גרפן), וכן ננו־מרוכבים בעלי מוליכות חשמלית מצוינת.
- הדיספרסרים האולטרסוניים של Hielscher מבטיחים דיספרסיות באיכות גבוהה, ובה בעת יעילים מאוד, אמינים וחסכוניים.
פיזור אולטרסוני של ננו־חלקיקים מוליכים
לדיו מוליך יש – כפי שמעיד שמו – יכולת הולכה חשמלית. להכנת דיו וציפויים מוליכים, יש לפזר רכיבים המוליכים חשמל (חומרי מילוי מוליכים) באופן אחיד מאוד בבסיס הדיו. ננו־חלקיקים כגון כסף, נחושת, CNTs, גרפן, גרפיט, חלקיקים אחרים המצופים במתכת וננו־מרוכבים משולבים להשגת מוליכות גבוהה.
מעבדים אולטרסוניים יוצרים כוחות גזירה עזים ביותר, המאפשרים להתגבר על כוחות ואן דר ואלס ועל קשרים מולקולריים. פיזור אולטרסוני הוא הטכניקה המועדפת לפיזור ננו־חלקיקים, משום שסוניקציה מניבה התפלגות צרה מאוד של גודל הגרגרים, תפקודיות גבוהה של החלקיקים ותוצאות הניתנות לשחזור.
ריאקטור אולטרסוני מנתי לפיזור ננו־חומרים בדיו מוליך.
- דיו ננו־כסף
- דיו גרפן (בעל תכולת גרפן גבוהה מאוד)
- דיו נחושת (ננו־חוטים וננו־חלקיקים)
- דיו CNT
- דיו SWNT
- דיו ננו־זהב
- ננו־מרוכבים מגוונים
- דיו הניתן להדפסה ב־3D
- דבקים מוליכי חשמל (ECAs)
פיזור אולטרסוני של ננו־חלקיקים דיאלקטריים
כדי להקנות תכונות בידוד לחומר מרוכב, יש לפזר חלקיקים דיאלקטריים כגון SiO2, ZnO וננו־מרוכבים של אלומינה ואפוקסי, בין היתר, באופן הומוגני כחלקיקים בודדים בתוך המטריצה. פיזור אולטרסוני מבטיח שהאגלומרטים מפורקים כך שהננו־חלקיקים מפוזרים היטב. התפלגות חלקיקים צרה מאוד חיונית להשגת תפקוד דיאלקטרי אמין של החומר.
מכשירים אולטרסוניים רבי־הספק של Hielscher לננו־דיספרסיות
מערכות אולטרסוניות רבות־עוצמה מבטיחות פיזור אמין של ננו־חלקיקים – ברמת המעבדה ובמערכות שולחניות ועד לקנה מידה תעשייתי מלא. בהשוואה לספקי ציוד אולטרסוני אחרים, המערכות האולטרסוניות של Hielscher מסוגלות לספק אמפליטודות גבוהות מאוד של עד 200µm – בפעולה רציפה 24/7 ועם סונוטרודות בעלות צורות פשוטות. אם יישום דורש אמפליטודות גבוהות אף יותר ו/או טמפרטורות גבוהות מאוד, Hielscher מציעה סונוטרודות אולטרסוניות מותאמות אישית, המסוגלות לספק אמפליטודות של >200µm וניתנות להחדרה לסביבות חמות מאוד (למשל לסוניקציה של נתכי מתכות). העמידות של הציוד האולטרסוני של Hielscher עומדת בתקנים תעשייתיים. כל הציוד שלנו בנוי לפעולה 24/7 בעומס עבודה כבד ובסביבות תובעניות.
הטבלה שלהלן נותנת מושג על כושר העיבוד המשוער של המכשירים האולטרסוניים שלנו:
| נפח מנה | ספיקת זרימה | מכשירים מומלצים |
|---|---|---|
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 עד 20L | 0.2 עד 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 עד 100L | 2 עד 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 עד 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | גבוהה יותר | אשכול של UIP16000 |
- גודל חלקיקים מותאם
- מוליכות גבוהה
- תכולת חלקיקים גבוהה
- צמיגויות נמוכות עד גבוהות
- בקרת תהליך
- עיבוד קל
- מהיר
- חסכוני
מעבד אולטרסוני תעשייתי UIP16000 (16kW) לייצור דיו מוליך
ספרות / מקורות
- 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.
עובדות שכדאי לדעת
ננו־חלקיקים מוליכי חשמל
ננו־חלקיקים (NPs) מציעים מאפייני חומר ייחודיים, העשויים להיות שונים באופן ניכר ממאפייני החומר בצורתו הגושית. ננו־חומרים מופיעים במגוון צורות. הם יכולים להיות בעלי יחס ממדים גבוה ביותר של 1:1,000,000 (למשל ננו־צינוריות) או בעלי צורה כדורית מושלמת. מלבד צינוריות וכדורים, ננו־חלקיקים מופיעים בצורת מוטות, חוטים, גבישים דמויי שפם, ננו־פרחים, סיבים, פתיתים ונקודות.
לגודלם ולצורתם של הננו־חלקיקים יש תפקיד חשוב בתכונותיהם, כגון חוזק מתיחה, גמישות ותכונות תרמו־מכניות, מוליכות, דיאלקטריות, מגנטיות ואופטיות. כדי להקנות תפקודים אלה לחומרים מרוכבים, יש לפזר ולערבב את הננו־חלקיקים באופן אחיד בתוך המטריצה. להשגת דיספרסיה באיכות גבוהה שכזו, סוניקציה היא טכניקת הפיזור המועדפת.
ננו־חלקיקים מוליכי חשמל נמצאים בשימוש נרחב להקניית יכולת הולכה חשמלית לדיו ולציפויים. ננו־כסף (nano-Ag) הוא אחד מחומרי המילוי הננומטריים הנפוצים ביותר בדיו מוליך. ניתן לנסח דיו מוליך מבוסס כסף כדיו על בסיס מים המתאים להדפסת רשת, שהוא גמיש ועמיד בפני קמטים.
דיו מוליך
סוגי דיו מוליכים הם פולימרים מוליכים (פוליאנילין, פוליתיופן או פוליפירולים וכו'), שאפשר להשקיע באמצעות הדפסת הזרקת דיו, ציפוי בסחרור וכו'. ניתן לסווג סוגי דיו מוליכי חשמל נפוצים לשלוש קטגוריות בהתאם לרכיבים המוליכים שלהם, שיכולים להיות מתכות אצילות, פולימרים מוליכים או ננו־חומרי פחמן. לדיו מוליך מגוון רחב של יישומים, והוא משמש בייצור מוצרי אלקטרוניקה, אריזות (PET ויריעות פלסטיק), חיישנים, אנטנות, תגי/תוויות RFID, מסכי מגע, צגי OLED, גופי חימום מודפסים ועוד רבים אחרים.
PEDOT:PSS [poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)] הוא אחד הפולימרים המוליכים הנמצאים בשימוש הנרחב ביותר, ומציע, לצד מוליכותו הגבוהה, גם מראה שקוף. באמצעות הוספת רשת של ננו־צינוריות פחמן, ננו־חוטי כסף ו/או גרפן, ניתן לשפר במידה ניכרת את המוליכות של PEDOT:PSS. סוגי דיו ופורמולציות של PEDOT:PSS שעברו שינוי זמינים לתהליכי ציפוי והדפסה שונים. דיו PEDOT:PSS על בסיס מים משמש בעיקר בציפוי באמצעות ראש חריץ, בפלקסוגרפיה, בהדפסת שקע ובהדפסת הזרקת דיו.
דיו דיאלקטרי
דיו וציפויים דיאלקטריים אינם מוליכים חשמל ומשמשים בהדפסת רשת של מעגלים אלקטרוניים כדי ליצור שכבת בידוד להגנה על חומרים מוליכים ולשיפורם.
ננו־חלקיקים דיאלקטריים משמשים להקניית יכולת בידוד לדיו, למשחות ולציפויים.
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים, החל בקנה מידה של מעבדה ועד לקנה מידה תעשייתי.