Նանոհաղորդիչ սոսինձներ բարձր արդյունավետության էլեկտրոնիկայի համար
Ուլտրաձայնային դիսպերգատորներն օգտագործվում են որպես խառնման և աղացման հուսալի տեխնոլոգիա՝ բարձր արդյունավետության էլեկտրոնիկայի և նանոէլեկտրոնիկայի համար բարձր արդյունավետության սոսինձների արտադրության մեջ։ Բարձր արդյունավետության էլեկտրոնիկայի արտադրության մեջ մեծ պահանջարկ ունեն այնպիսի սոսինձներ, ինչպիսիք են նանոհաղորդիչ սոսինձները։ Այսպիսի բարձր արդյունավետության սոսինձներն օգտագործվում են, օրինակ, որպես այլընտրանքային միջմիացումներ և կարող են փոխարինել անագի/կապարի զոդանյութին։
Բարձր արդյունավետության սոսինձներ բարձր արդյունավետության էլեկտրոնիկայի համար
Բարձր արդյունավետության էլեկտրոնիկայի արտադրության համար անհրաժեշտ են մետաղին բարձր կպչունակությամբ և ջերմահաղորդականությամբ սոսինձներ՝ ջերմային տարանջատման և մեկուսացման համար։ Արծաթի, նիկելի, գրաֆենի, գրաֆենի օքսիդի և ածխածնային նանոխողովակների (CNTs) նման նանոմասնիկները հաճախ ներառվում են էպօքսիդային խեժերի և պոլիմերների մեջ՝ ցանկալի ֆունկցիոնալ հատկություններ ստանալու համար, ինչպիսիք են էլեկտրահաղորդականությունը կամ մեկուսացումը, ջերմահաղորդականությունը, ձգման ամրությունը, Յունգի մոդուլը և ճկունությունը։ Բարձր արդյունավետության էլեկտրոնիկայի համար մշակված բարձր արդյունավետության սոսինձներում էլեկտրահաղորդականություն ապահովելու նպատակով օգտագործվում են մետաղական լցանյութեր (օրինակ՝ արծաթի, ոսկու, նիկելի կամ պղնձի նանոմասնիկներ)։ Այս նյութերի արտասովոր հատկությունները բացահայտելու համար դրանց չափերը պետք է նվազեցվեն մինչև նանոմակարդակ։ Քանի որ նանոմասնիկների չափերի փոքրացումն ու դիսպերգացումը բարդ խնդիր են, սոսինձների հաջող բաղադրակազմեր ստանալու համար առանցքային նշանակություն ունի աղացման և դիսպերգացման հզոր տեխնոլոգիան։
- Էլեկտրահաղորդիչ սոսինձներ (ECA)
- – Իզոտրոպ հաղորդիչ սոսինձներ (ICA)
- – Անիզոտրոպ հաղորդիչ սոսինձներ (ACA)
- Ոչ հաղորդիչ / էլեկտրամեկուսիչ սոսինձներ
Ուլտրաձայնային դիսպերգատորների արդյունաբերական կայանք (2x UIP1000hdT)՝ նանոմասնիկներն ու նանոխողովակները շարունակական ներհոսքային ռեժիմով մշակելու համար։
Ուլտրաձայնային դիսպերգացումն ավանդական խառնման և աղացման տեխնոլոգիաների համեմատ տարբեր առավելություններ է առաջարկում։ Իր հուսալիության և արդյունավետության շնորհիվ ուլտրաձայնային մշակումն ամուր տեղ է զբաղեցրել նանոնյութերի մշակման ոլորտում և կիրառվում է ցանկացած արդյունաբերության մեջ, որտեղ նանոմասնիկներ են սինթեզվում և/կամ ներառվում հեղուկների մեջ։ Հետևաբար, ուլտրաձայնային մշակումն իդեալական տեխնոլոգիա է նանոհաղորդիչ սոսինձների արտադրության համար, որոնք պարունակում են այնպիսի նանոլցանյութեր, ինչպիսիք են նանոմասնիկները, նանոլարերը կամ ածխածնային նանոխողովակներն ու գրաֆենի միաշերտերը (նանոթերթերը)։
Էլեկտրահաղորդիչ սոսինձներ (ECAs)․ Բնորոշ օրինակ է էլեկտրահաղորդիչ սոսինձների (ECAs) բաղադրակազմերի մշակումը․ դրանք պոլիմերային մատրիցից և էլեկտրահաղորդիչ լցանյութերից կազմված կոմպոզիտներ են։ Էլեկտրոնիկայում կիրառելու համար բարձր արդյունավետության սոսինձի բաղադրակազմ մշակելիս պոլիմերային խեժը (օրինակ՝ էպօքսիդային խեժը, սիլիկոնը, պոլիիմիդը) պետք է ապահովի ֆիզիկական և մեխանիկական գործառույթներ, ինչպիսիք են կպչունությունը, մեխանիկական ամրությունը և հարվածային ամրությունը, իսկ մետաղական լցանյութը (օրինակ՝ նանոարծաթը, նանոոսկին, նանոնիկելը կամ նանոպղինձը) ստեղծում է գերազանց էլեկտրահաղորդականություն։ Մեկուսիչ հատկություններով սոսինձներ ստանալու համար սոսնձային կոմպոզիտի մեջ ներառվում են հանքային հիմքով լցանյութեր։
Ուլտրաձայնային մշակումից առաջ և հետո․ կանաչ կորը ցույց է տալիս մասնիկների չափը ուլտրաձայնային մշակումից առաջ, իսկ կարմիր կորը ներկայացնում է ուլտրաձայնով դիսպերգացված սիլիցիումի երկօքսիդի մասնիկների չափային բաշխումը։
Նանոնյութերի ուլտրաձայնային դիսպերգացում մածուցիկ սոսինձների մեջ
Ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորները շատ արդյունավետ են, երբ անհրաժեշտ է հուսալիորեն փոքրացնել մասնիկների ագլոմերատների, ագրեգատների և նույնիսկ առաջնային մասնիկների չափերը։ Ուլտրաձայնային խառնիչների առավելությունը մասնիկներն ավելի փոքր և ավելի միատեսակ չափերի աղացնելու կարողությունն է՝ անկախ նրանից՝ գործընթացի նպատակային արդյունքը միկրոմասնիկներն են, թե նանոմասնիկները։ Մինչ այլ տեխնոլոգիաներ, ինչպիսիք են թիակավոր կամ ռոտոր–ստատորային խառնիչները, բարձր ճնշման հոմոգենիզատորները, գնդիկավոր աղացները և այլն, ունեն այնպիսի թերություններ, ինչպիսիք են միատեսակ փոքր նանոմասնիկներ ստանալու անկարողությունը, աղացնող միջավայրով աղտոտումը, խցանված վարդակները և էներգիայի բարձր սպառումը, ուլտրաձայնային դիսպերգատորներն աշխատում են ակուստիկ կավիտացիայի սկզբունքով։ Ապացուցվել է, որ ուլտրաձայնով առաջացած կավիտացիան բարձր արդյունավետություն ունի, էներգաարդյունավետ է և կարող է դիսպերգացնել նույնիսկ խիստ մածուցիկ նյութեր, ինչպիսիք են նանոմասնիկներով լցված մածուկները։
PLGA նանոմասնիկներ։ (A)․ պոլիմերի կոնցենտրացիայի / ուլտրաձայնային մշակման հզորության 2%/ 32W, 5%/ 32W և 2%/ 25W% արժեքներով պատրաստված մասնիկների չափային բաշխումը․ մնալու ժամանակը = 14 s։ (B),(C)․ համապատասխանաբար 2 և 5% պոլիմերային լուծույթներից պատրաստված մասնիկների սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակման (SEM) պատկերները։ Մնալու ժամանակը = 14s․ ուլտրաձայնային մշակման հզորությունը = 32W։ Մասշտաբային գծերը համապատասխանում են 1 միկրոնի։
(Ուսումնասիրություն և պատկերներ՝ © Freitas et al., 2006)
Ինչպե՞ս է գործում ուլտրաձայնային դիսպերգացումը
Կավիտացիոն սահքի ուժերն ու հեղուկի հոսքերն արագացնում են մասնիկները, այնպես որ դրանք բախվում են միմյանց։ Սա հայտնի է որպես միջմասնիկային բախում։ Մասնիկներն իրենք են ծառայում որպես աղացնող միջավայր, ինչը թույլ է տալիս խուսափել աղացնող գնդիկներով աղտոտումից և հետագա բաժանման գործընթացից, որն անհրաժեշտ է սովորական գնդիկավոր աղացներ օգտագործելիս։ Քանի որ մասնիկները փշրվում են մինչև 280m/sec շատ բարձր արագություններով միջմասնիկային բախումների հետևանքով, դրանց վրա ազդում են արտասովոր մեծ ուժեր, ինչի պատճառով դրանք բաժանվում են մանր բեկորների։ Շփումն ու էրոզիան մասնիկների այդ բեկորներին տալիս են հղկված մակերես և միատեսակ ձև։ Սահքի ուժերի և միջմասնիկային բախումների համադրությունն ուլտրաձայնային հոմոգենացմանն ու դիսպերգացմանը տալիս է առավելություն՝ ապահովելով խիստ համասեռ կոլոիդային կախույթներ և դիսպերսիաներ։
Ուլտրաձայնով առաջացած ուժեղ սահքային ազդեցության մեկ այլ առավելություն է սահքի ազդեցությամբ մածուցիկության նվազումը։ Օրինակ՝ օքսիդացված ածխածնային նանոխողովակներով (CNTs) լցված և ուլտրաձայնով պատրաստված էպօքսիդային խեժերը ցուցաբերում են սահքի ազդեցությամբ մածուցիկության նվազում։ Քանի որ սահքը ժամանակավորապես նվազեցնում է հեղուկի մածուցիկությունը, մածուցիկ կոմպոզիտների մշակումը հեշտանում է։
Կադրերի արագընթաց հաջորդականություն (a-ից f), որը ցույց է տալիս ջրում գրաֆիտի փաթիլի ուլտրաձայնամեխանիկական շերտազատումը՝ օգտագործելով UP200S՝ 200W հզորությամբ ուլտրաձայնային սարք՝ 3-mm սոնոտրոդով։ Սլաքները ցույց են տալիս ճեղքման (շերտազատման) տեղը, որտեղ կավիտացիոն պղպջակները ներթափանցում են ճեղքի մեջ։
(Ուսումնասիրություն և պատկերներ՝ © Tyurnina et al. 2020)
UIP1000hdT – Սեղանադիր ուլտրաձայնային կայանք՝ նանոկոմպոզիտներ պատրաստելու համար, օրինակ՝ բարձր արդյունավետության սոսինձների համար։
- արդյունավետ նանոմշակում․ արդյունավետ և ժամանակ խնայող
- հարմարեցվում է արտադրանքի կոնկրետ բաղադրակազմերին
- միատեսակ մշակում
- գործընթացի ճշգրիտ վերահսկելի պայմաններ
- վերարտադրելի արդյունքներ
- ծախսարդյունավետություն
- անվտանգ շահագործում
- պարզ տեղադրում, սպասարկման փոքր պահանջ
- մասշտաբի գծային մեծացում մինչև ցանկացած ծավալ
- շրջակա միջավայրի համար բարենպաստ
Կարծրացուցիչի մեջ դիսպերգացված տարբեր նանոլցանյութերի համեմատություն (ուլտրաձայնային մշակում՝ US)․ (a) 0,5 wt% ածխածնային նանոմանրաթել (CNF)․ (b) 0,5 wt% CNToxi․ (c) 0,5 wt% ածխածնային նանոխողովակ (CNT)․ (d) 0,5 wt% մասամբ դիսպերգացված CNT։
(Ուսումնասիրություն և պատկեր՝ © Zanghellini et al., 2021)
Բարձր հզորության ուլտրաձայնային սարքեր՝ բարձր արդյունավետության սոսինձների բաղադրակազմեր մշակելու համար
Hielscher Ultrasonics ընկերությունը մասնագիտացած է հեղուկների և խյուսերի մշակման համար բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային սարքավորումների ոլորտում։ Ուլտրաձայնային դիսպերգատորները թույլ են տալիս մշակել խիստ մածուցիկ նյութեր, ինչպիսիք են լցանյութերի բարձր պարունակությամբ խեժերը, և ապահովում են նանոնյութերի միատեսակ բաշխումը կոմպոզիտների ներսում։
Ուլտրաձայնային գործընթացի այնպիսի պարամետրերի ճշգրիտ վերահսկումը, ինչպիսիք են տատանման լայնույթը, ներմուծվող էներգիան, ջերմաստիճանը, ճնշումը և ժամանակը, թույլ է տալիս սոսինձները նպատակային ձևափոխել նանոմետրային տիրույթում։
Անկախ նրանից՝ ձեր բաղադրակազմը պահանջում է օրգանական, թե անօրգանական նանոլցանյութերի դիսպերգացում, ինչպիսիք են նանոխողովակները, ցելյուլոզի նանոբյուրեղները (CNCs), նանոմանրաթելերը կամ նանոմետաղները, Hielscher Ultrasonics ընկերությունն ունի ձեր սոսինձի բաղադրակազմի համար իդեալական ուլտրաձայնային կայանքը։
Hielscher Ultrasonics ընկերության արդյունաբերական ուլտրաձայնային պրոցեսորները կարող են ապահովել շատ մեծ լայնույթներ և կարող են տարրալուծել նանոնյութերի ագլոմերատներն ու դիսպերգացնել նանոնյութերը նույնիսկ շատ բարձր մածուցիկության պայմաններում։ Մինչև 200µm լայնույթները կարելի է հեշտությամբ շարունակաբար պահպանել 24/7 աշխատանքային ռեժիմում։
Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը ճանաչված են իրենց որակով, հուսալիությամբ և ամուր կառուցվածքով։ Hielscher Ultrasonics ընկերությունն ունի ISO հավաստագրում և հատուկ ուշադրություն է դարձնում բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային սարքերին, որոնք առանձնանում են արդիական տեխնոլոգիայով և օգտագործման հարմարավետությամբ։ Իհարկե, Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը համապատասխանում են CE պահանջներին և բավարարում են UL, CSA և RoHs պահանջները։
Ստորև ներկայացված աղյուսակը պատկերացում է տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի մոտավոր մշակման արտադրողականության մասին․
| Խմբաքանակի ծավալ | Ծավալային հոսքի արագություն | Առաջարկվող սարքեր |
|---|---|---|
| 1-ից մինչև 500mL | 10-ից մինչև 200mL/min | UP100H |
| 10-ից մինչև 2000mL | 20-ից մինչև 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1-ից մինչև 20L | 0,2-ից մինչև 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-ից մինչև 100L | 2-ից մինչև 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10-ից մինչև 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | ավելի մեծ | սարքերի խումբ՝ UIP16000 |
Կապվե՛ք մեզ հետ։ / Հարցրե՛ք մեզ։
Hielscher Ultrasonics ընկերությունն արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ լաբորատոր, փորձնական և արդյունաբերական մասշտաբներով խառնման, դիսպերգացման, էմուլգացման և էքստրակցիայի կիրառությունների համար։
Գրականություն / Հղումներ
- 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 ընկերությունն արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ՝ սկսած լաբորատոր չափերից մինչև արդյունաբերական չափերը։