Vezetőképes tinták nagyüzemi előállítása ultrahanggal
- Az egyenletesen diszpergált, pontosan beállított részecskeméretű nanorészecskék, például az ezüst, a grafén vagy a CNT-k, kulcsfontosságúak a nagy vezetőképességű tinták előállításához.
- A nagy teljesítményű ultrahangos diszpergálók lehetővé teszik a kiváló elektromos vezetőképességű fémes (pl. Ag) és szénalapú (pl. CNT-k, grafén) nanorészecskék, valamint nanokompozitok szintézisét, deagglomerálását és eloszlatását.
- A Hielscher ultrahangos diszpergálói kiváló minőségű diszperziókat biztosítanak, miközben rendkívül hatékonyak, megbízhatóak és költséghatékonyak.
Vezetőképes nanorészecskék ultrahangos diszpergálása
A vezetőképes tinta – ahogy a neve is jelzi – elektromos vezetőképességgel rendelkezik. Vezetőképes tinták és bevonatok előállításához az elektromosságot vezető komponenseket (vezetőképes töltőanyagokat) nagyon egyenletesen kell diszpergálni a tinta alapanyagában. A nagy vezetőképesség eléréséhez olyan nanorészecskéket építenek be, mint az ezüst, a réz, a CNT-k, a grafén, a grafit, más fémbevonatú részecskék és a nanokompozitok.
Az ultrahangos processzorok rendkívül intenzív nyíróerőket hoznak létre, amelyekkel a van der Waals-erők és a molekuláris kötések leküzdhetők. Az ultrahangos diszpergálás a nanorészecskék diszpergálásának előnyben részesített technikája, mivel az ultrahangos kezelés nagyon szűk szemcseméret-eloszlást, a részecskék magas szintű funkcionalitását és reprodukálható eredményeket biztosít.
Ultrahangos szakaszos reaktor nanoanyagok vezetőképes tintákban történő diszpergálásához.
- Nanoezüst-tinták
- Graféntinták (nagyon magas graféntartalommal)
- Réztinták (nanohuzalok és nanorészecskék)
- CNT-tinták
- SWNT-tinták
- Nanoarany-tinták
- sokféle nanokompozit
- 3D-nyomtatásra alkalmas tinták
- elektromosan vezető ragasztók (ECA-k)
Dielektromos nanorészecskék ultrahangos diszpergálása
Ahhoz, hogy egy kompozit szigetelő tulajdonságokat kapjon, a dielektromos részecskéket, például a SiO2-t, a ZnO-t és az alumínium-oxid–epoxi nanokompozitokat egyedi részecskékként, homogénen kell diszpergálni a mátrixban. Az ultrahangos diszpergálás biztosítja az agglomerátumok felbontását, így a nanorészecskék jól diszpergálódnak. A nagyon szűk részecskeeloszlás kulcsfontosságú az anyag megbízható dielektromos működésének eléréséhez.
A Hielscher nagy teljesítményű ultrahangos készülékei nanodiszperziókhoz
A nagy teljesítményű ultrahangos rendszerek biztosítják a nanorészecskék megbízható diszpergálását – a laboratóriumi és asztali méretektől egészen a teljes ipari léptékig. Más ultrahangos berendezések szállítóihoz képest a Hielscher ultrahangos rendszerei nagyon nagy, akár 200µm amplitúdót is képesek biztosítani – folyamatos, napi 24 órás, heti 7 napos üzem mellett és egyszerű szonotródaformákkal. Ha egy alkalmazás még nagyobb amplitúdót és/vagy nagyon magas hőmérsékletet igényel, a Hielscher egyedi ultrahangos szonotródákat kínál, amelyek >200µm amplitúdót képesek biztosítani, és nagyon forró környezetbe is behelyezhetők (pl. fémolvadékok ultrahangos kezeléséhez). A Hielscher ultrahangos berendezéseinek robusztussága megfelel az ipari szabványoknak. Minden berendezésünket napi 24 órás, heti 7 napos üzemre terveztük, nagy terheléshez és megterhelő környezethez.
Az alábbi táblázat tájékoztatást ad ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról:
| Szakaszosan kezelt térfogat | Térfogatáram | Ajánlott készülékek |
|---|---|---|
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | nagyobb | több, együttesen működtetett UIP16000 |
- igény szerint beállított részecskeméret
- nagy vezetőképesség
- magas részecsketartalom
- alacsonytól magasig terjedő viszkozitás
- folyamatszabályozás
- egyszerű feldolgozás
- gyors
- költséghatékony
UIP16000 ipari ultrahangos processzor (16kW) vezetőképes tinták előállításához
Szakirodalom / Hivatkozások
- 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.
Tudnivalók
Elektromosan vezető nanorészecskék
A nanorészecskék (NP-k) egyedi anyagjellemzőkkel rendelkeznek, amelyek jelentősen eltérhetnek az anyag tömbi formájának jellemzőitől. A nanoanyagok sokféle alakban fordulnak elő. Lehet rendkívül nagy, 1:1 000 000 oldalarányuk (pl. nanocsövek), vagy lehetnek tökéletesen gömb alakúak. A csövek és gömbök mellett a nanorészecskék rudak, huzalok, tűkristályok, nanovirágok, szálak, pelyhek és pontok formájában is előfordulnak.
A nanorészecskék mérete és alakja fontos szerepet játszik az NP-k tulajdonságaiban, például a szakítószilárdságban, a rugalmasságban, valamint a termomechanikai, vezetőképességi, dielektromos, mágneses és optikai tulajdonságokban. Ahhoz, hogy a kompozitok ezeket a funkciókat megkapják, az NP-ket egyenletesen kell diszpergálni és elkeverni a mátrixban. Az ilyen kiváló minőségű diszperzió eléréséhez az ultrahangos kezelés az előnyben részesített diszpergálási technika.
Az elektromosan vezető nanorészecskéket széles körben használják tinták és bevonatok elektromos vezetőképességének kialakítására. A nanoezüst (nano-Ag) a vezetőképes tinták egyik leggyakrabban használt nanotöltőanyaga. Az ezüstalapú vezetőképes tinták vízbázisú, szitanyomtatható tintákként is formulálhatók, amelyek rugalmasak és gyűrődésállóak.
Vezetőképes tinták
A vezetőképes tinták vezetőképes polimerek (polianilin, politiofén vagy polipirrolok stb.), amelyek tintasugaras nyomtatással, forgatásos bevonatolással stb. vihetők fel. A szokásos elektromosan vezető tinták vezetőképes komponenseik alapján három kategóriába sorolhatók; ezek a komponensek nemesfémek, vezetőképes polimerek vagy szénalapú nanoanyagok lehetnek. A vezetőképes tinták alkalmazási köre széles, és elektronikai eszközök, csomagolóanyagok (PET- és műanyag fóliák), érzékelők, antennák, RFID-jelölők és -címkék, érintőképernyők, OLED-kijelzők, nyomtatott fűtőelemek és számos más termék gyártásában használják őket.
A PEDOT:PSS [poli(3,4-etiléndioxi-tiofén) poli(sztirol-szulfonát)] az egyik leggyakrabban használt vezetőképes polimer, amely nagy vezetőképessége mellett átlátszó megjelenést is biztosít. Szénnanocsövekből, ezüst nanohuzalokból és/vagy grafénből álló hálózat hozzáadásával a PEDOT:PSS vezetőképessége jelentősen növelhető. Módosított PEDOT:PSS-tinták és -készítmények különböző bevonatolási és nyomtatási eljárásokhoz állnak rendelkezésre. A vízbázisú PEDOT:PSS-tintákat főként résfejes bevonatolásban, flexográfiában, mélynyomtatásban és tintasugaras nyomtatásban használják.
Dielektromos tinták
A dielektromos tinták és bevonatok nem vezetik az elektromosságot, és elektronikus áramköri lapok szitanyomtatásában használják őket szigetelőréteg kialakítására a vezetőképes anyagok védelme és javítása érdekében.
A dielektromos nanorészecskéket tinták, paszták és bevonatok szigetelőképességének kialakítására használják.
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorokat gyárt a laboratóriumi mérettől az ipari méretig.