Produksi Tinta Konduktif dengan Ultrasonik dalam Skala Besar
- Nanopartikel seperti perak, grafena, atau CNT yang terdispersi secara merata dengan ukuran partikel yang disesuaikan secara presisi sangat penting untuk produksi tinta dengan konduktivitas tinggi.
- Disperser ultrasonik berdaya tinggi memungkinkan sintesis, deaglomerasi, dan distribusi nanopartikel logam (misalnya Ag), nanopartikel berbasis karbon (misalnya CNT, grafena), serta nanokomposit dengan konduktivitas listrik yang sangat baik.
- Disperser ultrasonik Hielscher memastikan dispersi berkualitas tinggi, sekaligus sangat efektif, andal, dan efisien dari segi biaya.
Dispersi Ultrasonik Nanopartikel Konduktif
Tinta konduktif memiliki – sesuai namanya – fungsi konduktivitas listrik. Untuk menyiapkan tinta dan pelapis konduktif, komponen yang menghantarkan listrik (bahan pengisi konduktif) harus didispersikan secara sangat merata ke dalam bahan dasar tinta. Nanopartikel seperti perak, tembaga, CNT, grafena, grafit, partikel lain berlapis logam, dan nanokomposit ditambahkan untuk menghasilkan konduktivitas tinggi.
Prosesor ultrasonik menghasilkan gaya geser yang sangat kuat, yang dapat mengatasi gaya van der Waals dan ikatan molekuler. Dispersi ultrasonik merupakan teknik pilihan untuk mendispersikan nanopartikel, karena sonikasi menghasilkan distribusi ukuran butir yang sangat sempit, fungsionalitas partikel yang tinggi, dan hasil yang dapat direproduksi.
Reaktor batch ultrasonik untuk dispersi nanomaterial dalam tinta konduktif.
- Tinta nanoperak
- Tinta grafena (dengan kandungan grafena yang sangat tinggi)
- Tinta tembaga (kawat nano dan nanopartikel)
- Tinta CNT
- Tinta SWNT
- Tinta nanoemas
- beragam nanokomposit
- tinta untuk pencetakan 3D
- perekat konduktif listrik (ECA)
Dispersi Ultrasonik Nanopartikel Dielektrik
Untuk memberikan sifat isolasi pada suatu komposit, partikel dielektrik seperti SiO2, ZnO, nanokomposit alumina-epoksi, dan lainnya harus didispersikan secara homogen sebagai partikel individual ke dalam matriks. Pendispersian ultrasonik memastikan aglomerat terpecah sehingga nanopartikel terdispersi dengan baik. Distribusi partikel yang sangat sempit sangat penting untuk memperoleh fungsionalitas dielektrik material yang andal.
Sonikator Ultrasonik Berdaya Tinggi Hielscher untuk Nanodispersi
Sistem ultrasonik berdaya tinggi memastikan dispersi nanopartikel yang andal – pada skala laboratorium dan unit meja hingga skala industri penuh. Dibandingkan dengan pemasok ultrasonik lainnya, sistem ultrasonik Hielscher mampu menghasilkan amplitudo yang sangat tinggi hingga 200µm – beroperasi terus-menerus selama 24/7 dan menggunakan sonotrode berbentuk sederhana. Jika suatu aplikasi memerlukan amplitudo yang lebih tinggi dan/atau suhu yang sangat tinggi, Hielscher menawarkan sonotrode ultrasonik yang dibuat sesuai kebutuhan, yang dapat menghasilkan amplitudo >200µm dan dimasukkan ke dalam lingkungan yang sangat panas (misalnya untuk sonikasi lelehan logam). Ketangguhan peralatan ultrasonik Hielscher memenuhi standar industri. Semua peralatan kami dibuat untuk pengoperasian 24/7 dengan beban kerja berat dan dalam lingkungan yang menuntut.
Tabel di bawah ini memberikan gambaran perkiraan kapasitas pemrosesan sonikator ultrasonik kami:
| Volume Batch | Laju Alir | Perangkat yang Direkomendasikan |
|---|---|---|
| 10 hingga 2000mL | 20 hingga 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 hingga 20L | 0,2 hingga 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 hingga 100L | 2 hingga 10L/min | UIP4000 |
| tidak berlaku | 10 hingga 100L/min | UIP16000 |
| tidak berlaku | lebih besar | kelompok unit UIP16000 |
- ukuran partikel yang disesuaikan
- konduktivitas tinggi
- kandungan partikel tinggi
- viskositas rendah hingga tinggi
- kontrol proses
- pemrosesan mudah
- cepat
- efisien dari segi biaya
Prosesor ultrasonik industri UIP16000 (16kW) untuk produksi tinta konduktif
Literatur / Referensi
- 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.
Fakta yang Perlu Diketahui
Nanopartikel Konduktif Listrik
Nanopartikel (NP) menawarkan karakteristik material yang unik, yang dapat berbeda secara drastis dari karakteristik material dalam bentuk curahnya. Nanomaterial hadir dalam beragam bentuk. Nanomaterial dapat memiliki rasio aspek yang sangat tinggi, yaitu 1:1.000.000 (misalnya nanotabung), atau bentuk bola sempurna. Selain tabung dan bola, nanopartikel memiliki bentuk batang, kawat, kumis kristal, bunga nano, serat, serpihan, dan titik.
Ukuran dan bentuk nanopartikel berperan penting dalam menentukan sifat NP seperti kekuatan tarik, fleksibilitas, serta sifat termomekanik, konduktif, dielektrik, magnetik, dan optik. Untuk memberikan fungsionalitas tersebut pada komposit, NP harus didispersikan dan dicampurkan secara merata ke dalam matriks. Untuk memperoleh dispersi berkualitas tinggi tersebut, ultrasonikasi merupakan teknik pendispersian pilihan.
Nanopartikel konduktif listrik banyak digunakan untuk memberikan kemampuan menghantarkan listrik pada tinta dan pelapis. Nanoperak (nano-Ag) merupakan salah satu bahan pengisi nano yang paling banyak digunakan dalam tinta konduktif. Tinta konduktif berbasis perak dapat diformulasikan sebagai tinta berbasis air dan tinta yang dapat dicetak dengan teknik sablon, yang fleksibel dan tahan terhadap bekas lipatan.
Tinta Konduktif
Tinta konduktif adalah polimer konduktif (polianilin, politiofena atau polipirol, dan sebagainya), yang dapat dideposisikan melalui pencetakan inkjet, pelapisan putar, dan sebagainya. Tinta konduktif listrik yang umum dapat diklasifikasikan ke dalam tiga kategori berdasarkan komponen konduktifnya, yang dapat berupa logam mulia, polimer konduktif, atau nanomaterial karbon. Tinta konduktif memiliki cakupan aplikasi yang luas dan digunakan dalam pembuatan perangkat elektronik, kemasan (PET dan film plastik), sensor, antena, tag/label RFID, layar sentuh, layar OLED, pemanas cetak, dan banyak lainnya.
PEDOT:PSS [poli(3,4-etilendioksitiofena) poli(stirenasulfonat)] merupakan salah satu polimer konduktif yang paling banyak digunakan, yang selain memiliki konduktivitas tinggi juga menawarkan tampilan transparan. Dengan menambahkan jaringan nanotabung karbon, kawat nano perak dan/atau grafena, konduktivitas PEDOT:PSS dapat ditingkatkan secara signifikan. Tinta dan formulasi PEDOT:PSS yang dimodifikasi tersedia untuk berbagai proses pelapisan dan pencetakan. Tinta PEDOT:PSS berbasis air terutama digunakan dalam pelapisan slot die, fleksografi, rotogravur, dan pencetakan inkjet.
Tinta Dielektrik
Tinta dan pelapis dielektrik tidak menghantarkan listrik dan digunakan dalam pencetakan sablon papan sirkuit elektronik untuk membentuk lapisan isolasi guna melindungi dan meningkatkan kinerja material konduktif.
Nanopartikel dielektrik digunakan untuk memberikan kemampuan isolasi pada tinta, pasta, dan pelapis.
Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizer ultrasonik berkinerja tinggi mulai dari skala laboratorium hingga industri.