Perekat Nano-Konduktif untuk Elektronik Berkinerja Tinggi

Disperser ultrasonik digunakan sebagai teknik pencampuran dan penggilingan yang andal dalam produksi perekat berkinerja tinggi untuk elektronik dan nano-elektronik berkinerja tinggi. Dalam produksi elektronik berkinerja tinggi, perekat seperti perekat nano-konduktif sangat diminati. Perekat berkinerja tinggi seperti itu digunakan misalnya sebagai interkoneksi alternatif dan dapat menggantikan solder timah/timah.

Perekat Performa Tinggi untuk Elektronik Berkinerja Tinggi

Untuk produksi elektronik berkinerja tinggi, diperlukan perekat dengan daya rekat logam tinggi dan konduktivitas panas untuk decoupling dan isolasi panas. Partikel nano seperti perak, nikel, graphene, graphene oksida dan tabung nano karbon (CNT) sering dimasukkan ke dalam resin epoksi dan polimer untuk mendapatkan sifat fungsional yang diinginkan seperti konduktivitas listrik atau isolasi, konduktivitas panas, kekuatan tarik, modulus dan fleksibilitas Young. Perekat berkinerja tinggi yang dikembangkan untuk pengisi logam menggunakan elektronik berkinerja tinggi (seperti nanopartikel perak, emas, nikel, atau tembaga) untuk memberikan konduktivitas listrik. Untuk membuka sifat luar biasa dari bahan-bahan ini, ukurannya harus dikurangi menjadi skala nano. Karena pengurangan ukuran dan dispersi nanopartikel adalah tugas yang menantang, teknologi penggilingan dan pendispersi yang kuat adalah kunci untuk formulasi perekat yang sukses.

Dispersi ultrasonik menawarkan berbagai keunggulan jika dibandingkan dengan teknik pencampuran dan penggilingan tradisional. Karena keandalan dan efektivitasnya, sonikasi telah ditetapkan dalam pemrosesan nanomaterial dan dapat ditemukan di industri apa pun di mana nano-partikel disintesis dan / atau dimasukkan ke dalam cairan. Oleh karena itu, ultrasonikasi merupakan teknik yang ideal untuk produksi perekat nano-konduktif yang mengandung pengisi nano seperti nanopartikel, kawat nano, atau tabung nano karbon dan monolayer graphene (lembaran nano).
ECA: Contoh yang menonjol adalah formulasi perekat konduktif listrik (ECA), yang merupakan komposit yang terbuat dari matriks polimer dan pengisi konduktif listrik. Untuk merumuskan perekat berkinerja tinggi untuk aplikasi elektronik, resin polimer (misalnya, epoksi, silikon, polimida) harus menyediakan fungsionalitas fisik dan mekanis seperti adhesi, kekuatan mekanik, kekuatan benturan, sedangkan pengisi logam (misalnya, nano-perak, nano-emas, nano-nikel, atau nano-tembaga) menciptakan konduktivitas listrik yang unggul. Untuk perekat dengan sifat isolasi, pengisi berbasis mineral dimasukkan ke dalam komposit perekat.

Sebelum dan sesudah sonikasi: Kurva hijau menunjukkan ukuran partikel sebelum sonikasi, kurva merah adalah distribusi ukuran partikel silika yang tersebar secara ultrasonik.

Dispersi Ultrasonik Bahan Nano menjadi Perekat Kentat

Homogenizer ultrasonik sangat berkhasiat ketika aglomerat partikel, agregat, dan bahkan partikel primer harus dikurangi ukurannya dengan andal. Keuntungan dari mixer ultrasonik adalah kemampuannya untuk menggiling partikel ke ukuran partikel yang lebih kecil dan lebih seragam, apakah partikel mikron atau nano yang ditargetkan sebagai hasil proses. Sementara teknologi lain seperti mixer blade atau rotor-stator, homogenizer tekanan tinggi, pabrik manik-manik dll menunjukkan kelemahan seperti ketidakmampuan memproduksi nanopartikel kecil yang seragam, kontaminasi oleh media penggilingan, nozel tersumbat dan konsumsi energi yang tinggi, disperser ultrasonik menggunakan prinsip kerja kavitasi akustik. Kavitasi yang dihasilkan ultrasound telah terbukti sangat berkhasiat, hemat energi, dan mampu membubarkan bahan yang sangat kental seperti pasta yang sarat partikel nano.

Bagaimana Cara Kerja Dispersi Ultrasonik?

Gaya geser kavitasi dan aliran cairan mempercepat partikel sehingga bertabrakan satu sama lain. Ini dikenal sebagai tumbukan antarpartikel. Partikel itu sendiri bertindak sebagai media penggilingan, yang menghindari kontaminasi oleh manik-manik penggilingan dan proses pemisahan selanjutnya, yang diperlukan ketika pabrik manik-manik konvensional digunakan. Karena partikel hancur oleh tumbukan antarpartikel pada kecepatan yang sangat tinggi hingga 280m / detik, gaya yang luar biasa tinggi berlaku pada partikel, yang oleh karena itu pecah menjadi pecahan kecil. Gesekan dan erosi memberikan fragmen partikel tersebut permukaan yang dipoles dan bentuk yang seragam. Kombinasi gaya geser dan tumbukan antarpartikel memberikan homogenisasi dan dispersi ultrasonik tepi yang menguntungkan yang memberikan suspensi dan dispersi koloid yang sangat homogen!
Manfaat lain dari gaya geser tinggi yang dihasilkan oleh ultrasonik adalah efek penipisan geser. Misalnya, resin epoksi yang disiapkan secara ultrasonik yang diisi dengan CNT teroksidasi menunjukkan perilaku penipisan geser. Karena penipisan geser menurunkan viskositas fluida untuk sementara, pemrosesan komposit kental difasilitasi.

Urutan bingkai berkecepatan tinggi (dari a hingga f) yang menggambarkan pengelupasan sono-mekanis serpihan grafit dalam air menggunakan UP200S, ultrasonicator 200W dengan sonotrode 3 mm. Panah menunjukkan tempat pemisahan (pengelupasan kulit) dengan gelembung kavitasi menembus belah.
(Studi dan gambar: © Tyurnina et al. 2020)

Perbandingan nanofiller yang berbeda yang tersebar dalam pengeras (ultrasonikasi—AS): (a) 0,5% serat nano karbon (CNF); (b) 0,5% berat CNToxi; (c) 0,5% berat karbon nanotube (CNT); (d) 0,5% berat CNT semi-terdispersi.
(Studi dan gambar: © Zanghellini et al., 2021)

Ultrasonicators Daya Tinggi untuk Merumuskan Perekat Berkinerja Tinggi

Hielscher Ultrasonics adalah spesialis dalam hal peralatan ultrasonik berkinerja tinggi untuk pemrosesan cairan dan bubur. Disperser ultrasonik memungkinkan untuk memproses bahan yang sangat kental seperti resin yang sangat terisi dan memastikan distribusi bahan nano yang seragam dalam komposit.
Kontrol yang tepat atas parameter proses ultrasonik seperti amplitudo, input energi, suhu, tekanan, dan waktu memungkinkan untuk menyesuaikan perekat dalam kisaran nanometer.
Jika formulasi Anda memerlukan dispersi pengisi nano organik atau anorganik seperti tabung nano, kristal nano selulosa (CNC), serat nano, atau logam nano, Hielscher Ultrasonics memiliki pengaturan ultrasonik yang ideal untuk formulasi perekat Anda.
Hielscher Ultrasonics’ Prosesor ultrasonik industri dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi dan mampu mendeaglomerasi dan membubarkan nanomaterial bahkan pada viskositas yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan terus menerus dalam operasi 24/7.
Ultrasonicators Hielscher diakui karena kualitas, keandalan, dan kekokohannya. Hielscher Ultrasonics adalah perusahaan bersertifikat ISO dan memberikan penekanan khusus pada ultrasonicators berkinerja tinggi yang menampilkan teknologi canggih dan keramahan pengguna. Tentu saja, ultrasonicators Hielscher sesuai dengan CE dan memenuhi persyaratan UL, CSA dan RoHs.
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: