大規模での導電性インクの超音波生産
- 銀、グラフェン、CNTなどの均一に分散したナノ粒子で、粒子径が正確に調整されていることは、高導電性インクの製造に不可欠です。
- 強力な超音波分散機は、金属(Agなど)、炭素ベース(CNT、グラフェンなど)ナノ粒子、ならびに優れた導電性を有するナノ複合材料を合成、解凝集および分布させることを可能にする。
- ヒールシャーの超音波分散機は、非常に効果的で信頼性が高く、コスト効率が高いながら、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
導電性インクは持っています – その名の通り – 電気伝導性の機能性。導電性インクおよびコーティング剤を調製するには、電気を伝導する成分(導電性フィラー)をインクベースに非常に均一に分散させる必要があります。銀、銅、CNT、グラフェン、グラファイト、その他の金属被覆粒子、ナノ複合材料などのナノ粒子が組み込まれており、高い導電性を実現しています。
超音波プロセッサは、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非常に激しいせん断力を作り出します。超音波分散は、超音波処理が非常に狭い粒度分布、高い粒子機能性および再現性のある結果をもたらすので、ナノ粒子を分散させるための好ましい技術である。
- ナノシルバーインク
- グラフェンインク(グラフェン負荷が非常に高い)
- 銅インク(ナノワイヤー・ナノ粒子)
- CNTインク
- SWNTインク
- ナノゴールドインク
- マニホールドナノコンポジット
- 3Dプリント可能なインク
- 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複合材料などの誘電体粒子を、単一の粒子としてマトリックスに均一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が破壊されることを確実にする。非常に狭い粒子分布は、材料の信頼性の高い誘電性機能を得るために重要です。
ヒールシャー ナノ分散のためのハイパワー超音波装置
強力な超音波システムにより、ナノ粒子の信頼性の高い分散が保証されます – ラボおよびベンチトップレベルから完全な産業規模まで。他の超音波供給者と比較して、ヒールシャー超音波システムは、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.
以下の表は、当社の超音波装置のおおよその処理能力を示しています。
バッチボリューム | 流量 | 推奨デバイス |
---|---|---|
10〜2000mL | 20〜400mL/分 | UP200HTの, UP400セント |
0.1〜20L | 0.2 から 4L/min | UIP2000hdT |
10〜100L | 2〜10L/分 | UIP4000 |
N.A. | 10〜100L/min | UIP16000 |
N.A. | 大きい | クラスタ UIP16000 |
- 調整された粒子サイズ
- 高い導電性
- 粒子負荷が高い
- 低粘度から高粘度まで
- プロセス制御
- 簡単な処理
- 急速
- コスト効率が高い
文献・参考資料
- 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.
知っておく価値のある事実
導電性ナノ粒子
ナノ粒子(NP)は、材料のバルク特性とは大きく異なる可能性のある独自の材料特性を提供します。ナノ材料には多様な形状があります。それらは、1:1,000,000の非常に高いアスペクト比(ナノチューブなど)または完全にシェリカルな形状を持つことができます。チューブや球体の他に、ナノ粒子はロッド、ワイヤー、ウィスカー、ナノフラワー、繊維、フレーク、ドットの形をしています。
ナノ粒子のサイズと形状は、引張強度、柔軟性、熱機械的、導電性、誘電体、磁気、光学的特性などのNP特性に関して重要な役割を果たします。これらの機能を複合材料に付与するには、NPをマトリックスに均一に分散させ、ブレンドする必要があります。このような高品質の分散液を得るためには、超音波処理が好ましい分散技術である。
導電性ナノ粒子は、インクやコーティングに電気的な誘導能力を与えるために広く使用されています。ナノ銀(ナノAg)は、導電性インクで最も使用されているナノフィラーの1つです。銀ベースの導電性インクは、柔軟性がありしわになりにくい水性インクおよびスクリーン印刷可能なインクとして配合できます。
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、スピンコーティングなどによって堆積させることができます。一般的な導電性インクは、その導電性成分に対応する3つのカテゴリに分類でき、貴金属、導電性ポリマー、カーボンナノ材料のいずれかです。導電性インクは幅広い用途があり、電子機器、包装(PETおよび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、印刷ヒーターなどの製造に使用されています。
PEDOT:PSS [ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)ポリ(スチレンスルホン酸)]は、最も頻繁に使用される導電性ポリマーの1つであり、その高い導電性に加えて透明な外観を提供します。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追加することで、PEDOT:PSSの導電性を大幅に向上させることができます。改質PEDOT:PSSインクと配合物は、さまざまなコーティングおよび印刷プロセスで利用できます。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ます。
誘電体インク
誘電体インクおよびコーティングは電気的に非導電性であり、保護および強化導電性材料のための絶縁層を構築するために、電子回路基板のスクリーン印刷に使用されます。
誘電体ナノ粒子は、インク、ペースト、コーティングに絶縁能力を与えるために使用されます。