Ultrazvučna proizvodnja vodljivih tinti u velikim razmjerima
- Jednoliko dispergirane nanočestice poput srebra, grafena ili ugljikovih nanocijevi (CNT) s precizno prilagođenom veličinom čestica ključne su za proizvodnju visokovodljivih tinti.
- Snažni ultrazvučni dispergatori omogućuju sintezu, deaglomeraciju i raspodjelu metalnih nanočestica (npr. Ag), nanočestica na bazi ugljika (npr. CNT, grafen) te nanokompozita s izvrsnom električnom vodljivošću.
- Ultrazvučni dispergatori Hielscher osiguravaju visokokvalitetne disperzije te su vrlo učinkoviti, pouzdani i troškovno isplativi.
Ultrazvučno dispergiranje vodljivih nanočestica
Vodljiva tinta ima – kao što joj naziv govori – svojstvo električne vodljivosti. Za pripremu vodljivih tinti i premaza komponente koje provode električnu struju (vodljiva punila) moraju biti vrlo jednoliko dispergirane u osnovi tinte. Nanočestice poput srebra, bakra, ugljikovih nanocijevi (CNT), grafena, grafita, drugih čestica obloženih metalom i nanokompozita ugrađuju se radi postizanja visoke vodljivosti.
Ultrazvučni procesori stvaraju iznimno intenzivne smične sile kojima se mogu nadvladati van der Waalsove sile i molekulske veze. Ultrazvučno dispergiranje preferirana je tehnika dispergiranja nanočestica jer sonikacija daje vrlo usku raspodjelu veličine zrna, visoku funkcionalnost čestica i ponovljive rezultate.
Ultrazvučni šaržni reaktor za dispergiranje nanomaterijala u vodljivim tintama.
- Tinte s nanosrebrom
- Grafenske tinte (s vrlo visokim udjelima grafena)
- Bakrene tinte (nanožice i nanočestice)
- Tinte s CNT-ovima
- Tinte sa SWNT-ovima
- Tinte s nanozlatom
- raznovrsni nanokompoziti
- tinte za 3D ispis
- električno vodljiva ljepila (ECA)
Ultrazvučno dispergiranje dielektričnih nanočestica
Kako bi se kompozitu dala izolacijska svojstva, dielektrične čestice poput SiO2, ZnO i nanokompozita aluminijeva oksida i epoksidne smole, među ostalima, moraju biti homogeno dispergirane u matrici kao pojedinačne čestice. Ultrazvučno dispergiranje osigurava razbijanje aglomerata kako bi nanočestice bile dobro dispergirane. Vrlo uska raspodjela čestica ključna je za postizanje pouzdane dielektrične funkcionalnosti materijala.
Ultrazvučni uređaji Hielscher velike snage za nanodisperzije
Snažni ultrazvučni sustavi osiguravaju pouzdano dispergiranje nanočestica – od laboratorijskog i stolnog mjerila do potpuno industrijskih razmjera. U usporedbi s drugim dobavljačima ultrazvučne opreme, ultrazvučni sustavi Hielscher mogu postići vrlo visoke amplitude do 200µm – pri neprekidnom radu 24/7 i uz jednostavne oblike sonotroda. Ako primjena zahtijeva još više amplitude i/ili vrlo visoke temperature, Hielscher nudi prilagođene ultrazvučne sonotrode koje mogu postići amplitude >200µm i mogu se umetnuti u vrlo vruća okruženja (npr. za sonikaciju metalnih talina). Robusnost ultrazvučne opreme Hielscher zadovoljava industrijske standarde. Sva naša oprema izrađena je za rad 24/7 pri velikim opterećenjima i u zahtjevnim okruženjima.
Tablica u nastavku daje pregled približnog kapaciteta obrade naših ultrazvučnih uređaja:
| Volumen šarže | Protok | Preporučeni uređaji |
|---|---|---|
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | veći | skup uređaja UIP16000 |
- prilagođena veličina čestica
- visoka vodljivost
- visoki udjeli čestica
- od niskih do visokih viskoznosti
- kontrola procesa
- jednostavna obrada
- brzina
- troškovna isplativost
Industrijski ultrazvučni procesor UIP16000 (16kW) za proizvodnju vodljivih tinti
Literatura / reference
- 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.
Korisne činjenice
Električno vodljive nanočestice
Nanočestice (NP) imaju jedinstvena svojstva materijala koja se mogu drastično razlikovati od svojstava istog materijala u masivnom obliku. Nanomaterijali se pojavljuju u raznovrsnim oblicima. Mogu imati iznimno visok omjer dimenzija od 1:1.000.000 (npr. nanocijevi) ili savršeno kuglast oblik. Osim cijevi i kuglica, nanočestice mogu imati oblik štapića, žica, igličastih kristala, nanocvjetova, vlakana, listića i točaka.
Veličina i oblik nanočestica imaju važnu ulogu u njihovim svojstvima, kao što su vlačna čvrstoća, fleksibilnost te termomehanička, vodljiva, dielektrična, magnetska i optička svojstva. Kako bi se te funkcionalnosti prenijele na kompozite, nanočestice moraju biti jednoliko dispergirane i umiješane u matricu. Za postizanje tako visokokvalitetne disperzije sonikacija je preferirana tehnika dispergiranja.
Električno vodljive nanočestice naširoko se upotrebljavaju kako bi tintama i premazima dale sposobnost provođenja električne struje. Nanosrebro (nano-Ag) jedno je od najčešće korištenih nanopunila u vodljivim tintama. Vodljive tinte na bazi srebra mogu se formulirati kao tinte na bazi vode prikladne za sitotisak, koje su fleksibilne i otporne na stvaranje pregiba.
Vodljive tinte
Vodljive tinte su vodljivi polimeri (polianilin, politiofen ili polipiroli itd.) koji se mogu nanositi tintnim ispisom, centrifugalnim nanošenjem premaza itd. Uobičajene električno vodljive tinte mogu se razvrstati u tri kategorije prema svojim vodljivim komponentama, koje mogu biti plemeniti metali, vodljivi polimeri ili ugljikovi nanomaterijali. Vodljive tinte imaju široko područje primjene i upotrebljavaju se u proizvodnji elektronike, ambalaže (PET i plastičnih folija), senzora, antena, RFID oznaka/etiketa, zaslona osjetljivih na dodir, OLED zaslona, tiskanih grijača i mnogih drugih proizvoda.
PEDOT:PSS [poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)] jedan je od najčešće korištenih vodljivih polimera, koji uz visoku vodljivost ima i proziran izgled. Dodavanjem mreže ugljikovih nanocijevi, srebrnih nanožica i/ili grafena vodljivost PEDOT:PSS-a može se znatno povećati. Modificirane tinte i formulacije PEDOT:PSS dostupne su za različite postupke premazivanja i tiska. Tinte PEDOT:PSS na bazi vode uglavnom se upotrebljavaju za premazivanje kroz uski prorez, fleksotisak, rotacijski duboki tisak i tintni ispis.
Dielektrične tinte
Dielektrične tinte i premazi električno su nevodljivi i upotrebljavaju se u sitotisku elektroničkih sklopnih pločica kako bi se stvorio izolacijski sloj za zaštitu i poboljšanje vodljivih materijala.
Dielektrične nanočestice upotrebljavaju se kako bi tintama, pastama i premazima dale izolacijsku sposobnost.
Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorijskih do industrijskih izvedbi.