Nanovezető ragasztók nagy teljesítményű elektronikához
Az ultrahangos diszpergálószereket megbízható keverési és marási technikaként használják nagy teljesítményű ragasztók gyártásához nagy teljesítményű elektronika és nanoelektronika számára. A nagy teljesítményű elektronika gyártása során nagy a kereslet az olyan ragasztókra, mint a nanovezető ragasztók. Az ilyen nagy teljesítményű ragasztókat pl. alternatív összekötőként használják, és helyettesíthetik az ón/ólom forrasztást.
Nagy teljesítményű ragasztók nagy teljesítményű elektronikához
A nagy teljesítményű elektronika gyártásához nagy fémtapadású és hővezető képességű ragasztókra van szükség a hőelválasztáshoz és szigeteléshez. A nanorészecskéket, például ezüstöt, nikkelt, grafént, grafén-oxidot és szén nanocsöveket (CNT) gyakran beépítik epoxigyantákba és polimerekbe, hogy elérjék a kívánt funkcionális tulajdonságokat, például elektromos vezetőképességet vagy szigetelést, hővezető képességet, szakítószilárdságot, Young modulusát és rugalmasságát. Nagy teljesítményű ragasztók, amelyeket nagy teljesítményű elektronikus felhasználású fém töltőanyagokhoz (például ezüst, arany, nikkel vagy réz nanorészecskék) fejlesztettek ki az elektromos vezetőképesség biztosítására. Ezen anyagok rendkívüli tulajdonságainak feltárása érdekében méretüket nanoméretre kell csökkenteni. Mivel a nanorészecskék méretének csökkentése és diszpergálása kihívást jelentő feladat, a hatékony marási és diszpergálási technológia kulcsfontosságú a sikeres ragasztókészítményekhez.
- Elektromosan vezető ragasztók (ECA)
- – Izotróp vezetőképességű ragasztók (ICA)
- – Anizotróp vezetőképes ragasztók (ACA)
- Nem vezető / elektromosan szigetelő ragasztók
Ultrahangos diszpergálószerek ipari telepítése (2x UIP1000hdt) nanorészecskék és nanocsövek folyamatos in-line üzemmódban történő feldolgozására.
Az ultrahangos diszpergálás számos előnyt kínál a hagyományos keverési és őrlési technikákhoz képest. Megbízhatósága és hatékonysága miatt szonikációt hoztak létre a nanoanyagok feldolgozásában, és megtalálható minden olyan iparágban, ahol nanorészecskéket szintetizálnak és / vagy folyadékokba építenek be. Az ultrahangos kezelés ezért ideális technika nano-vezető ragasztók előállítására, amelyek nano-töltőanyagokat, például nanorészecskéket, nanohuzalokat vagy szén nanocsöveket és grafén monorétegeket (nanolemezeket) tartalmaznak.
Európai Számvevőszékek: Kiemelkedő példa erre az elektromosan vezető ragasztók (ECA-k) megfogalmazása, amelyek polimer mátrixból és elektromosan vezető töltőanyagokból készült kompozitok. Az elektronikus alkalmazásokhoz használt nagy teljesítményű ragasztó kialakításához a polimer gyantának (pl. epoxi, szilikon, poliimid) fizikai és mechanikai funkciókat kell biztosítania, például tapadást, mechanikai szilárdságot, ütésállóságot, míg a fém töltőanyag (pl. nano-ezüst, nano-arany, nano-nikkel vagy nano-réz) kiváló elektromos vezetőképességet hoz létre. A szigetelő tulajdonságokkal rendelkező ragasztók esetében ásványi alapú töltőanyagokat építenek be a ragasztóanyagba.
Szonikálás előtt és után: A zöld görbe a részecskeméretet mutatja az ultrahangos kezelés előtt, a piros görbe az ultrahanggal diszpergált szilícium-dioxid részecskeméret-eloszlása.
A nanoanyagok ultrahangos diszperziója viszkózus ragasztókba
Az ultrahangos homogenizátorok nagyon hatékonyak, ha a részecskék agglomerálódnak, aggregátumokat és még az elsődleges részecskéket is megbízhatóan csökkenteni kell. Az ultrahangos keverők előnye, hogy képesek a részecskéket kisebb és egyenletesebb részecskeméretre őrölni, függetlenül attól, hogy mikron- vagy nanorészecskéket céloznak-e meg folyamateredményként. Míg más technológiák, például pengés vagy rotor-állórész keverők, nagynyomású homogenizátorok, gyöngymalmok stb. Olyan hátrányokat mutatnak, mint például az egyenletesen kis nanorészecskék előállításának képtelensége, a maróközeg szennyeződése, az eltömődött fúvókák és a nagy energiafogyasztás, az ultrahangos diszpergálószerek az akusztikus kavitáció működési elvét használják. Az ultrahang által generált kavitáció rendkívül hatékonynak, energiahatékonynak bizonyult, és képes még nagy viszkozitású anyagok, például nanorészecskékkel töltött paszták diszpergálására is.
PLGA nanorészecskék. (A): A 2% / 32W, 5% / 32W és 2% / 25W polimer koncentrációval / ultrahangos teljesítménnyel előállított részecskék méreteloszlása; tartózkodási idő = 14 s. (B),(C): SEM képek 2, illetve 5% polimer oldatból készített részecskékről. Tartózkodási idő = 14s; szonikációs teljesítmény = 32W. A rudak 1 mikront képviselnek.
(Tanulmány és képek: © Freitas et al., 2006)
Hogyan működik az ultrahangos diszpergálás?
A kavitációs nyíróerők és a folyadékáramok felgyorsítják a részecskéket, hogy ütközzenek egymással. Ezt részecskeütközésnek nevezik. Maguk a részecskék maróközegként működnek, ami elkerüli a gyöngyök őrlésével történő szennyeződést és az azt követő elválasztási folyamatot, amely a hagyományos gyöngymalmok használatakor szükséges. Mivel a részecskék nagyon nagy, akár 280 m/sec sebességű ütközés következtében összetörnek, rendkívül nagy erők hatnak a részecskékre, amelyek ezért apró frakciókra bomlanak. A súrlódás és az erózió csiszolt felületet és egyenletes formát kölcsönöz ezeknek a részecsketöredékeknek. A nyíróerők és a részecskék közötti ütközés kombinációja ultrahangos homogenizációt és diszperziót biztosít az előnyös él, amely rendkívül homogén kolloid szuszpenziókat és diszperziókat biztosít!
Az ultrahang által generált nagy nyíróerők másik előnye a nyíró-hígítás hatása. Például az ultrahanggal előállított, oxidált CNT-kkel töltött epoxigyanták nyíró-hígító viselkedést mutatnak. Mivel a nyíró-hígítás ideiglenesen csökkenti a folyadék viszkozitását, megkönnyíti a viszkózus kompozitok feldolgozását.
A keretek nagy sebességű szekvenciája (a-tól f-ig), amely illusztrálja a grafitpehely szono-mechanikus hámlását vízben az UP200S, egy 200 W-os ultrahangos készülék 3 mm-es sonotrode segítségével. A nyilak a hasítás (hámlás) helyét mutatják, kavitációs buborékokkal, amelyek behatolnak a hasításba.
(Tanulmány és képek: © Tyurnina et al. 2020)
UIP1000hdt – Ultrahangos asztali beállítás nanokompozitok előállításához, pl. nagy teljesítményű ragasztókhoz.
- Hatékony nanofeldolgozás: hatékony & időtakarékos
- adaptálható az adott termékformulákhoz
- Egységes feldolgozás
- pontosan szabályozható folyamatfeltételek
- reprodukálható eredmények
- költséghatékonyság
- biztonságos működés
- egyszerű telepítés, kevés karbantartás
- lineáris skálázás bármilyen térfogatra
- környezetbarát
A keményítőben diszpergált különböző nanofillerek összehasonlítása (ultrahangos kezelés - US): a) 0,5 tömeg% szén nanoszálas (CNF); b) 0,5 tömegszázalék CNToxi; c) 0,5 tömegszázalék szén nanocső (CNT); d) 0,5 tömegszázalék CNT félig diszpergált.
(Tanulmány és kép: © Zanghellini et al., 2021)
Nagy teljesítményű ultrahangos készülékek nagy teljesítményű ragasztók kialakításához
A Hielscher Ultrasonics szakember, amikor nagy teljesítményű ultrahangos berendezésekről van szó folyékony és hígtrágya feldolgozásához. Az ultrahangos diszpergálószerek lehetővé teszik a nagy viszkozitású anyagok, például a magasan töltött gyanták feldolgozását, és biztosítják a nanoanyagok egyenletes eloszlását a kompozitokban.
Az ultrahangos folyamatparaméterek, például az amplitúdó, az energiabevitel, a hőmérséklet, a nyomás és az idő pontos szabályozása lehetővé teszi a ragasztók testreszabását a nanométeres tartományban.
Ha a készítmény szerves vagy szervetlen nano-töltőanyagok, például nanocsövek, cellulóz nanokristályok (CNC), nanoszálak vagy nanofémek diszperzióját igényli, a Hielscher Ultrasonics ideális ultrahangos beállítással rendelkezik a ragasztókészítményhez.
Hielscher Ultrasonics’ Az ipari ultrahangos processzorok nagyon nagy amplitúdókat tudnak szállítani, és képesek a nanoanyagok deagglomerálására és diszpergálására még nagyon magas viszkozitások esetén is. Akár 200 μm-es amplitúdók is könnyedén működtethetők folyamatosan 24/7 üzemben.
A Hielscher ultrahangos készülékeket minőségükről ismerik el, megbízhatóság és robusztusság. Hielscher Ultrasonics egy ISO tanúsítvánnyal rendelkező cég, és különös hangsúlyt fektet a nagy teljesítményű ultrasonicatorokra, amelyek a legmodernebb technológiát és felhasználóbarátságot mutatják. Természetesen a Hielscher ultrasonicators CE-kompatibilis és megfelel az UL, CSA és RoHs követelményeinek.
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:
| Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
|---|---|---|
| 1–500 ml | 10–200 ml/perc | UP100H |
| 10 és 2000 ml között | 20–400 ml/perc | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1-től 20L-ig | 0.2-től 4 liter/percig | UIP2000hdT |
| 10–100 liter | 2–10 l/perc | UIP4000hdt |
| n.a. | 10–100 l/perc | UIP16000 |
| n.a. | Nagyobb | klaszter UIP16000 |
Kapcsolat! / Kérdezzen tőlünk!
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorokat gyárt keverési alkalmazásokhoz, diszperzióhoz, emulgeáláshoz és extrakcióhoz laboratóriumi, kísérleti és ipari méretekben.
Irodalom / Hivatkozások
- 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 gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok labor hoz ipari méret.