導電性インクの超音波による大量生産
- 銀、グラフェン、CNTなどのナノ粒子を均一に分散させ、粒子径を精密に調整することは、高導電性インクを製造する上で極めて重要である。
- 強力な超音波分散機により、金属系(銀など)、炭素系(CNT、グラフェンなど)のナノ粒子や、導電性に優れたナノコンポジットの合成、凝集解除、分散が可能です。
- Hielscher社製の超音波分散機は、非常に効果的で信頼性が高く、コスト効率に優れながら、高品質の分散を保証します。
導電性ナノ粒子の超音波分散
導電性インクは – その名の通り – 導電性の機能性。導電性インクやコーティングを調製するには、電気を通す成分(導電性フィラー)をインクベース中に非常に均一に分散させる必要がある。銀、銅、CNT、グラフェン、グラファイト、その他の金属コーティング粒子、ナノコンポジットなどのナノ粒子は、高い導電性を実現するために組み込まれている。
超音波プロセッサーは非常に強いせん断力を発生させ、ファンデルワールス力と分子結合を克服することができる。超音波分散は、ナノ粒子を分散させるのに好ましい技術である。なぜなら、超音波処理によって粒度分布が非常に狭くなり、粒子の機能性が高くなり、再現性のある結果が得られるからである。
- ナノ銀インキ
- グラフェンインキ(グラフェン含有量が非常に高い)
- 銅インキ(ナノワイヤーおよびナノ粒子)
- CNTインキ
- SWNTインク
- ナノゴールドインキ
- マニホールド・ナノコンポジット
- 3Dプリント可能インク
- 導電性接着剤 (ECA)
誘電体ナノ粒子の超音波分散
複合材料に絶縁特性を付与するためには、SiO2、ZnO、アルミナ-エポキシナノコンポジットなどの誘電体粒子をマトリックス中に単一粒子として均質に分散させる必要があります。超音波分散は、ナノ粒子が十分に分散するように凝集体を確実に破壊します。材料の信頼性の高い誘電機能を得るためには、非常に狭い粒子分布が重要です。
Hielscher社製ナノ分散液用高出力超音波発生装置
強力な超音波システムが、ナノ粒子の確実な分散を保証します。 – 他の超音波サプライヤーと比較して、Hielscherの超音波システムは、最大200μmの非常に高い振幅を提供することができます。 – 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.
下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です:
| バッチ量 | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 10〜2000mL | 20~400mL/分 | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1~20L | 0.2~4L/分 | UIP2000hdT |
| 10~100L | 2~10L/分 | UIP4000 |
| n.a. | 10~100L/分 | uip16000 |
| n.a. | より大きい | クラスタ uip16000 |
- テーラード粒度
- 高導電性
- 高い粒子負荷
- 低粘度から高粘度まで
- プロセス制御
- 簡単な処理
- 迅速
- コスト効率
工業用超音波プロセッサ UIP16000 (16kW) 導電性インク製造用
文献・参考文献
- 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.
知っておくべき事実
導電性ナノ粒子
ナノ粒子(NP)はユニークな材料特性を提供し、それは材料のバルク特性とは大きく異なることがある。ナノ材料には様々な形状がある。1:1,000,000という極めて高いアスペクト比を持つもの(ナノチューブなど)もあれば、完全な球状のものもある。チューブや球体以外にも、ナノ粒子はロッド、ワイヤー、ウィスカー、ナノフラワー、ファイバー、フレーク、ドットなどの形状をしている。
ナノ粒子のサイズと形状は、引張強度、柔軟性、熱機械特性、導電性、誘電性、磁気特性、光学特性などのナノ粒子の特性に関して重要な役割を果たす。これらの機能性を複合材料に付与するためには、ナノ粒子をマトリックス中に均一に分散・配合する必要がある。このような高品質の分散を得るためには、超音波による分散が望ましい。
導電性ナノ粒子は、インクや塗料に導電性を付与するために広く使用されている。ナノ銀(ナノAg)は、導電性インクで最も使用されるナノフィラーの一つである。銀ベースの導電性インクは、柔軟でしわになりにくい水性インクやスクリーン印刷可能なインクとして配合することができる。
導電性インク
導電性インクは、導電性ポリマー(ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなど)であり、インクジェット印刷やスピンコートなどで成膜することができる。一般的な導電性インクは、貴金属、導電性ポリマー、カーボンナノ材料のいずれかの導電性成分に対応する3つのカテゴリーに分類することができる。導電性インクは応用範囲が広く、電子機器、包装(PETやプラスチックフィルム)、センサー、アンテナ、RFIDタグ/ラベル、タッチスクリーン、OLEDディスプレイ、プリントヒーターなどの製造に使用されている。
PEDOT:PSS[ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)ポリスチレンスルホネート]は、最も多用されている導電性ポリマーの一つであり、高い導電性に加えて透明な外観を持つ。カーボンナノチューブ、銀ナノワイヤー、グラフェンのネットワークを加えることで、PEDOT:PSSの導電性を大幅に向上させることができる。改質PEDOT:PSSインクと配合は、さまざまなコーティングと印刷プロセスで利用可能です。水性PEDOT:PSSインクは、主にスロットダイコーティング、フレキソ印刷、グラビア印刷、インクジェット印刷に使用される。
誘電体インキ
誘電性インキとコーティングは電気的に非伝導性で、電子回路基板のスクリーン印刷に使用され、導電性材料の保護と強化のための絶縁層を構築する。
誘電体ナノ粒子は、インク、ペースト、コーティング剤に絶縁能力を付与するために使用される。




