Produzione a ultrasuoni di inchiostri conduttivi su larga scala
- Le nanoparticelle disperse in modo uniforme, come l'argento, il grafene o i CNT, con una dimensione delle particelle esattamente personalizzata, sono fondamentali per la produzione di inchiostri altamente conduttivi.
- I potenti dispersori a ultrasuoni consentono di sintetizzare, deagglomerare e distribuire nanoparticelle metalliche (ad es. Ag), a base di carbonio (ad es. CNT, grafene) e nanocompositi con un'eccellente conduttività elettrica.
- I dispersori a ultrasuoni Hielscher garantiscono dispersioni di alta qualità e sono molto efficaci, affidabili ed efficienti dal punto di vista dei costi.
Dispersione a ultrasuoni di nanoparticelle conduttive
L'inchiostro conduttivo ha – come indica il nome – la funzionalità della conduttività elettrica. Per preparare inchiostri e rivestimenti conduttivi, i componenti che conducono l'elettricità (cariche conduttive) devono essere dispersi in modo molto uniforme nella base dell'inchiostro. Per ottenere un'elevata conduttività vengono incorporate nanoparticelle come argento, rame, CNT, grafene, grafite, altre particelle rivestite di metallo e nanocompositi.
I processori a ultrasuoni creano forze di taglio estremamente intense, grazie alle quali è possibile superare le forze di van der Waals e i legami molecolari. La dispersione a ultrasuoni è la tecnica preferita per disperdere le nanoparticelle, poiché la sonicazione fornisce una distribuzione granulometrica molto stretta, un'elevata funzionalità delle particelle e risultati riproducibili.
Reattore batch a ultrasuoni per la dispersione di nanomateriali in inchiostri conduttivi.
- Inchiostri nano-argento
- Inchiostri al grafene (con carichi di grafene molto elevati)
- Inchiostri di rame (nanofili e nanoparticelle)
- Inchiostri CNT
- Inchiostri SWNT
- Inchiostri a base di nano-oro
- nano-compositi per collettori
- Inchiostri stampabili in 3D
- adesivi elettricamente conduttivi (ECA)
Dispersione ultrasonica di nanoparticelle dielettriche
Per conferire proprietà isolanti a un composito, le particelle dielettriche come SiO2, ZnO, nanocompositi di allumina ed epossidico, tra gli altri, devono essere disperse in modo omogeneo come singole particelle nella matrice. La dispersione a ultrasuoni assicura la rottura degli agglomerati in modo che le nanoparticelle siano ben disperse. Una distribuzione molto stretta delle particelle è fondamentale per ottenere una funzionalità dielettrica affidabile del materiale.
Ultrasuonatori ad alta potenza Hielscher per nanodispersioni
Potenti sistemi a ultrasuoni assicurano la dispersione affidabile delle nanoparticelle – Rispetto ad altri fornitori di ultrasuoni, i sistemi ad ultrasuoni Hielscher sono in grado di fornire ampiezze molto elevate, fino a 200µm. – continuously run in 24/7 operation and with simple sonotrode shapes. If an application requires even higher amplitudes and/or very high temperatures, Hielscher offers customized ultrasonic sonotrodes, which can deliver amplitudes of >200µm and inserted into very hot environments (e.g. for sonication of metal melts). The robustness of Hielscher ultrasonic equipment fullfils industrial standards. All our equipment is built for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
La tabella seguente fornisce un'indicazione della capacità di lavorazione approssimativa dei nostri ultrasonori:
| Volume di batch | Portata | Dispositivi raccomandati |
|---|---|---|
| 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. | più grande | cluster di UIP16000 |
- dimensione delle particelle su misura
- alta conduttività
- Elevato carico di particelle
- viscosità da bassa ad alta
- controllo del processo
- facile da elaborare
- Rapido
- Efficiente dal punto di vista dei costi
Processore industriale a ultrasuoni UIP16000 (16kW) per la produzione di inchiostri conduttivi
Letteratura / Riferimento
- 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.
Particolarità / Cose da sapere
nanoparticelle elettricamente conduttive
Le nanoparticelle (NP) offrono caratteristiche uniche ai materiali, che possono differire drasticamente dalle caratteristiche del materiale in massa. I nanomateriali sono disponibili in molteplici forme. Possono avere un rapporto d'aspetto estremamente elevato, pari a 1:1.000.000 (ad esempio, i nanotubi), o una forma perfettamente sherica. Oltre a tubi e sfere, le nanoparticelle hanno la forma di bastoncini, fili, baffi, nanofiocchi, fibre, fiocchi e punti.
Le dimensioni e la forma delle nanoparticelle giocano un ruolo importante per quanto riguarda le proprietà delle NPs, come la resistenza alla trazione, la flessibilità, le proprietà termomeccaniche, conduttive, dielettriche, magnetiche e ottiche. Per conferire queste funzionalità ai compositi, le NP devono essere disperse e miscelate uniformemente nella matrice. Per ottenere una dispersione di alta qualità, la tecnica di dispersione preferita è l'ultrasuoni.
Le nanoparticelle elettricamente conduttive sono ampiamente utilizzate per conferire a inchiostri e rivestimenti la capacità di conduzione elettrica. Il nano-argento (nano-Ag) è uno dei nanofiller più utilizzati negli inchiostri conduttivi. Gli inchiostri conduttivi a base di argento possono essere formulati come inchiostri a base d'acqua e serigrafici, flessibili e resistenti alle pieghe.
inchiostri conduttivi
Gli inchiostri conduttivi sono polimeri conduttivi (polianilina, politiofene o polipirrolo, ecc.), che possono essere depositati tramite stampa a getto d'inchiostro, spin-coating, ecc. I comuni inchiostri elettroconduttivi possono essere classificati in tre categorie, in base ai loro componenti conduttivi, che possono essere metalli nobili, polimeri conduttivi o nanomateriali di carbonio. Gli inchiostri conduttivi hanno un'ampia gamma di applicazioni e sono utilizzati nella produzione di elettronica, imballaggi (PET e pellicole di plastica), sensori, antenne, etichette/tag RFID, touch screen, display OLED, riscaldatori stampati e molti altri.
Il PEDOT:PSS [poli(3,4-etilendiossitiofene) poli(stirenesolfonato)] è uno dei polimeri conduttori più utilizzati, che oltre all'elevata conduttività offre un aspetto trasparente. Aggiungendo una rete di nanotubi di carbonio, nanofili d'argento e/o grafene, la conduttività del PEDOT:PSS può essere notevolmente migliorata. Sono disponibili inchiostri e formulazioni modificate di PEDOT:PSS per diversi processi di rivestimento e stampa. Gli inchiostri di PEDOT:PSS a base d'acqua sono utilizzati principalmente per il rivestimento di fustelle, la flessografia, la rotocalcografia e la stampa a getto d'inchiostro.
Inchiostri dielettrici
Gli inchiostri e i rivestimenti dielettrici sono elettricamente non conduttivi e vengono utilizzati nella serigrafia delle schede elettroniche per costruire uno strato isolante a protezione e valorizzazione dei materiali conduttivi.
Le nanoparticelle dielettriche sono utilizzate per conferire a inchiostri, paste e rivestimenti una capacità isolante.
Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensioni industriali.