Produzione ad 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.
  • Potenti disperditori ad ultrasuoni permettono di sintetizzare, deagglomerare e distribuire nanoparticelle metalliche (es. Ag), a base di carbonio (es. CNT, grafene) e nanocompositi con eccellente conducibilità 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 ultrasonica delle nanoparticelle conduttive

L'inchiostro conduttivo ha – come indica il suo 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.

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Reattore batch a ultrasuoni per la dispersione di nanomateriali in inchiostri conduttivi.

Reattore batch a ultrasuoni per la dispersione di nanomateriali in inchiostri conduttivi.

 

Il video mostra la miscelazione e la dispersione a ultrasuoni di grafite in 250 ml di resina epossidica (Toolcraft L), utilizzando un omogeneizzatore a ultrasuoni (UP400St, Hielscher Ultrasonics). Hielscher Ultrasonics produce apparecchiature per disperdere grafite, grafene, nanotubi di carbonio, nanofili o cariche in laboratorio o in processi di produzione ad alto volume. Le applicazioni tipiche sono la dispersione di nano materiali e micro materiali durante il processo di funzionalizzazione o la dispersione in resine o polimeri.

Miscelare la resina epossidica con il riempitivo di grafite utilizzando l'omogeneizzatore a ultrasuoni UP400St (400 Watt)

Miniatura del video

 

Produzione ad ultrasuoni di:

Dispersione ultrasonica delle 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 ad ultrasuoni assicurano la dispersione affidabile di 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 ultrasuoni:

Volume di batchPortataDispositivi raccomandati
10 - 2000mL20 - 400mL/minUP200Ht, UP400St
0,1 - 20L0,2 - 4L/minUIP2000hdT
10 - 100L2 - 10L/minUIP4000
n.a.10 - 100L/minUIP16000
n.a.più grandecluster di UIP16000

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I nanofluidi sintetizzati a ultrasuoni sono efficienti refrigeranti e liquidi per scambiatori di calore. I nanomateriali termoconduttivi aumentano notevolmente la capacità di trasferimento e dissipazione del calore. La sonicazione è ben consolidata nella sintesi e nella funzionalizzazione di nanoparticelle termoconduttive e nella produzione di nanofluidi stabili ad alte prestazioni per applicazioni di raffreddamento.

Dispersione di CNT in polietilenglicole (PEG)

Miniatura del video

Vantaggi della produzione a ultrasuoni di inchiostri conduttivi

  • dimensione delle particelle su misura
  • alta conducibilità
  • Elevati carichi di particelle
  • viscosità da bassa ad alta
  • controllo di processo
  • facile lavorazione
  • Rapido
  • economica
Hielscher's UIP16000 is a 16kW high-power ultrasonicator for the production of conductive inks, pastes and polymers. (Click to  enlarge!)

Processore industriale ad ultrasuoni UIP16000 (16kW) per la produzione di inchiostri conduttivi


Letteratura / Riferimento



Particolarità / Cose da sapere

Nanoparticelle elettricamente conduttive

Le nanoparticelle (NPs) offrono caratteristiche uniche del materiale, che possono differire drasticamente dalle caratteristiche di massa del materiale. I nanomateriali sono disponibili in molteplici forme. Possono avere un rapporto di aspetto estremamente elevato di 1:1.000.000.000 (es. nanotubi) o una forma perfettamente sherica. Oltre ai tubi e alle sfere, le nanoparticelle hanno la forma di barre, fili, baffi, nanofiore, fibre, fiocchi e punti.
Le dimensioni e la forma delle nanoparticelle giocano un ruolo importante per quanto riguarda le proprietà del NPs come la resistenza alla trazione, la flessibilità, le proprietà termomeccaniche, conduttive, dielettriche, magnetiche e ottiche. Per conferire queste funzionalità ai compositi, i NP devono essere dispersi e fusi uniformemente nella matrice. Per ottenere una dispersione di così alta qualità, l'ultrasonicazione è la tecnica di dispersione preferita.
Le nanoparticelle elettricamente conduttive sono ampiamente utilizzate per conferire agli inchiostri e ai rivestimenti la capacità di conducibilità elettrica. Il nanoargento (nano-Ag) è uno dei nanofiller più utilizzati negli inchiostri conduttivi. Gli inchiostri conduttivi a base d'argento possono essere formulati come inchiostri a base d'acqua e serigrafici, che sono flessibili e resistenti alle pieghe.

Inchiostri conduttivi

Gli inchiostri conduttivi sono polimeri conduttivi (polianilina, politiofene o polipirroli, ecc.), che possono essere depositati tramite stampa a getto d'inchiostro, spin-coating, ecc. Gli inchiostri elettroconduttori comuni possono essere classificati in tre categorie corrispondenti ai loro componenti conduttivi, che possono essere metalli nobili, polimeri conduttivi o nanomateriali al carbonio. Gli inchiostri conduttivi hanno una vasta gamma di applicazioni e sono utilizzati nella produzione di elettronica, imballaggi (PET e film plastici), sensori, antenne, etichette/etichette RFID, touch screen, display OLED, riscaldatori stampati e molti altri.
PEDOT:PSS [poli(3,4-etilendiossitiofene) poli(stirenesolfonato)] è uno dei polimeri conduttivi più utilizzati, che oltre all'elevata conducibilità offrono un aspetto trasparente. Aggiungendo una rete di nanotubi di carbonio, nanofili d'argento e/o grafene, la conducibilità di PEDOT:PSS può essere significativamente migliorata. Gli inchiostri e le formulazioni PEDOT:PSS modificati sono disponibili per diversi processi di verniciatura e stampa. Gli inchiostri PEDOT:PSS a base d'acqua sono utilizzati principalmente nella stampa a fessura, flessografia, rotocalco e a getto d'inchiostro.

Inchiostri dielettrici

Gli inchiostri dielettrici e i rivestimenti sono elettricamente non conduttivi e vengono utilizzati nella serigrafia delle schede elettroniche per costruire uno strato isolante per la protezione e la valorizzazione dei materiali conduttivi.
Le nanoparticelle dielettriche sono utilizzate per conferire agli inchiostri, alle paste e ai rivestimenti una capacità isolante.


Ultrasuoni ad alte prestazioni! La gamma di prodotti Hielscher copre l'intero spettro, dagli ultrasuoni da laboratorio compatti alle unità da banco fino ai sistemi a ultrasuoni industriali completi.

Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni da laboratorio a dimensione industriale.


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