Produzione su larga scala di inchiostri conduttivi mediante ultrasuoni
- Nanoparticelle uniformemente disperse, come argento, grafene o CNT, con dimensioni delle particelle calibrate con precisione, 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), nonché nanocompositi con un’eccellente conducibilità elettrica.
- I dispersori a ultrasuoni Hielscher garantiscono dispersioni di alta qualità e sono molto efficaci, affidabili ed economicamente vantaggiosi.
Dispersione a ultrasuoni di nanoparticelle conduttive
L’inchiostro conduttivo possiede – come indica il nome – la proprietà della conducibilità elettrica. Per preparare inchiostri e rivestimenti conduttivi, i componenti che conducono elettricità (cariche conduttive) devono essere dispersi in modo molto uniforme nella base dell’inchiostro. Per ottenere un’elevata conducibilità, vengono incorporate nanoparticelle come argento, rame, CNT, grafene, grafite, altre particelle rivestite di metallo e nanocompositi.
I processori a ultrasuoni generano forze di taglio estremamente intense, che consentono di 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 offre una distribuzione granulometrica molto stretta, un’elevata funzionalità delle particelle e risultati riproducibili.
Reattore a ultrasuoni per processi in batch per la dispersione di nanomateriali negli inchiostri conduttivi.
- Inchiostri a base di nanoargento
- Inchiostri a base di grafene (con contenuti di grafene molto elevati)
- Inchiostri a base di rame (nanofili e nanoparticelle)
- Inchiostri a base di CNT
- Inchiostri a base di SWNT
- Inchiostri a base di nanooro
- molteplici nanocompositi
- inchiostri per la stampa 3D
- adesivi elettricamente conduttivi (ECA)
Dispersione a ultrasuoni di nanoparticelle dielettriche
Per conferire proprietà isolanti a un composito, particelle dielettriche come SiO2, ZnO e nanocompositi allumina-resina epossidica, tra le altre, devono essere disperse omogeneamente nella matrice come singole particelle. La dispersione a ultrasuoni garantisce la rottura degli agglomerati, in modo che le nanoparticelle siano ben disperse. Una distribuzione dimensionale delle particelle molto stretta è fondamentale per ottenere proprietà dielettriche affidabili del materiale.
Sonicatori Hielscher ad alta potenza per nanodispersioni
I potenti sistemi a ultrasuoni garantiscono una dispersione affidabile delle nanoparticelle – dalla scala di laboratorio e dai sistemi da banco fino alla scala pienamente industriale. Rispetto ad altri fornitori di sistemi a ultrasuoni, i sistemi Hielscher sono in grado di erogare ampiezze molto elevate, fino a 200µm – con funzionamento continuo 24/7 e sonotrodi dalle forme semplici. Se un’applicazione richiede ampiezze ancora maggiori e/o temperature molto elevate, Hielscher offre sonotrodi a ultrasuoni personalizzati, che possono erogare ampiezze di >200µm ed essere inseriti in ambienti molto caldi (ad es. per la sonicazione di metalli fusi). La robustezza delle apparecchiature a ultrasuoni Hielscher soddisfa gli standard industriali. Tutte le nostre apparecchiature sono costruite per funzionare 24/7 in condizioni di lavoro gravose e in ambienti impegnativi.
La tabella seguente fornisce un’indicazione della capacità di trattamento approssimativa dei nostri sonicatori:
| Volume del batch | Portata | Dispositivi consigliati |
|---|---|---|
| da 10 a 2000mL | da 20 a 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| da 0,1 a 20L | da 0,2 a 4L/min | UIP2000hdT |
| da 10 a 100L | da 2 a 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | da 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | superiore | gruppo di UIP16000 |
- dimensioni delle particelle calibrate
- elevata conducibilità
- elevati contenuti di particelle
- viscosità da basse a elevate
- controllo del processo
- facilità di trattamento
- rapidità
- convenienza economica
Processore industriale a ultrasuoni UIP16000 (16kW) per la produzione di inchiostri conduttivi
Bibliografia / Riferimenti
- 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.
Informazioni utili
Nanoparticelle elettricamente conduttive
Le nanoparticelle (NP) offrono caratteristiche uniche del materiale, che possono differire drasticamente da quelle dello stesso materiale in forma massiva. I nanomateriali si presentano in molteplici forme. Possono avere un rapporto d’aspetto estremamente elevato di 1:1.000.000 (ad es. i nanotubi) oppure una forma perfettamente sferica. Oltre a tubi e sfere, le nanoparticelle assumono la forma di bastoncelli, fili, whisker, nanofiori, fibre, scaglie e punti.
Le dimensioni e la forma delle nanoparticelle svolgono un ruolo importante nelle proprietà delle NP, come la resistenza alla trazione, la flessibilità e 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 tale qualità, la sonicazione è la tecnica di dispersione preferita.
Le nanoparticelle elettricamente conduttive sono ampiamente utilizzate per conferire agli inchiostri e ai rivestimenti la capacità di condurre elettricità. Il nanoargento (nano-Ag) è una delle nanocariche più utilizzate negli inchiostri conduttivi. Gli inchiostri conduttivi a base di argento possono essere formulati come inchiostri a base acquosa e stampabili mediante serigrafia, flessibili e resistenti alle pieghe.
Inchiostri conduttivi
Gli inchiostri conduttivi sono polimeri conduttivi (polianilina, politiofene o polipirroli, ecc.), che possono essere depositati mediante stampa a getto d’inchiostro, rivestimento per centrifugazione, ecc. I comuni inchiostri elettricamente conduttivi 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 dispositivi elettronici, imballaggi (PET e film plastici), sensori, antenne, tag/etichette RFID, schermi tattili, display OLED, riscaldatori stampati e molti altri prodotti.
Il PEDOT:PSS [poli(3,4-etilendiossitiofene) poli(stirensolfonato)] è uno dei polimeri conduttivi più utilizzati e offre, oltre alla sua elevata conducibilità, un aspetto trasparente. Aggiungendo una rete di nanotubi di carbonio, nanofili d’argento e/o grafene, la conducibilità del PEDOT:PSS può essere notevolmente aumentata. Sono disponibili inchiostri e formulazioni a base di PEDOT:PSS modificato per diversi processi di rivestimento e stampa. Gli inchiostri PEDOT:PSS a base acquosa sono utilizzati principalmente nel rivestimento mediante testa a fessura, nella flessografia, nella rotocalcografia e nella stampa a getto d’inchiostro.
Inchiostri dielettrici
Gli inchiostri e i rivestimenti dielettrici non conducono elettricità e sono utilizzati nella stampa serigrafica di circuiti elettronici per creare uno strato isolante che protegga e migliori i materiali conduttivi.
Le nanoparticelle dielettriche sono utilizzate per conferire capacità isolante a inchiostri, paste e rivestimenti.
Hielscher Ultrasonics produce omogeneizzatori a ultrasuoni ad alte prestazioni dalla scala di laboratorio fino alla scala industriale.