ნანოგამტარი წებოები მაღალეფექტური ელექტრონიკისთვის
ულტრაბგერითი დისპერგატორები გამოიყენება, როგორც საიმედო შერევისა და დაფქვის ტექნიკა მაღალეფექტური ელექტრონიკისა და ნანოელექტრონიკისთვის მაღალეფექტური წებოების წარმოებაში. მაღალეფექტური ელექტრონიკის წარმოებაში დიდი მოთხოვნაა ისეთ წებოებზე, როგორიცაა ნანოგამტარი წებოები. ასეთი მაღალეფექტური წებოები გამოიყენება, მაგალითად, ალტერნატიული შუალედური კავშირების სახით და შეუძლიათ შეცვალონ კალა/ტყვიის შედუღება.
მაღალეფექტური წებოები მაღალეფექტური ელექტრონიკისთვის
მაღალეფექტური ელექტრონიკის წარმოებისთვის საჭიროა წებოები ლითონთან მაღალი ადჰეზიით და სითბოს გამტარობით სითბოს გადაცემისა და იზოლაციისთვის. ნანონაწილაკები, როგორიცაა ვერცხლი, ნიკელი, გრაფენი, გრაფენის ოქსიდი და ნახშირბადის ნანომილაკები (CNTs), ხშირად შეჰყავთ ეპოქსიდურ ფისებსა და პოლიმერებში სასურველი ფუნქციური თვისებების მისაღებად, როგორიცაა ელექტროგამტარობა ან იზოლაცია, სითბოგამტარობა, გაჭიმვის სიმტკიცე, იუნგის მოდული და მოქნილობა. მაღალეფექტური ელექტრონიკისთვის შემუშავებული მაღალეფექტური წებოები იყენებენ ლითონის შემავსებლებს (როგორიცაა ვერცხლის, ოქროს, ნიკელის ან სპილენძის ნანონაწილაკები) ელექტროგამტარობის უზრუნველსაყოფად. იმისათვის, რომ ამ მასალების განსაკუთრებული თვისებები გამოვლინდეს, მათი ზომა უნდა შემცირდეს ნანომასშტაბამდე. ვინაიდან ნანონაწილაკების ზომის შემცირება და დისპერგირება რთული ამოცანაა, ძლიერი დაფქვისა და დისპერგირების ტექნოლოგია გადამწყვეტია წებოს წარმატებული ფორმულირებისთვის.
- ელექტრულად გამტარი წებოები (ECA)
- – იზოტროპულად გამტარი წებოები (ICA)
- – ანიზოტროპული გამტარი წებოები (ACA)
- არაგამტარი / ელექტრულად იზოლირებადი წებოები
ულტრაბგერითი დისპერგატორების სამრეწველო ინსტალაცია (2x UIP1000hdT) ნანონაწილაკებისა და ნანომილაკების დამუშავებისთვის უწყვეტი ინლაინ რეჟიმში.
ულტრაბგერითი დისპერგია გვთავაზობს მრავალ უპირატესობას ტრადიციულ შერევისა და დაფქვის ტექნიკებთან შედარებით. მისი სანდოობისა და ეფექტურობის გამო, ულტრაბგერითი დამუშავება დამკვიდრდა ნანომასალების დამუშავებაში და გვხვდება ნებისმიერ ინდუსტრიაში, სადაც ნანონაწილაკები სინთეზირდება და/ან ჩაისხმება სითხეებში. ამიტომ, ულტრაბგერითი დამუშავება იდეალური ტექნიკაა ნანოგამტარი წებოების წარმოებისთვის, რომლებიც შეიცავს ნანოშემავსებლებს, როგორიცაა ნანონაწილაკები, ნანომავთულები ან ნახშირბადის ნანომილაკები და გრაფენის მონოშრეები (ნანოფურცლები).
ECA-ები: მნიშვნელოვანი მაგალითია ელექტრულად გამტარი წებოების (ECA) ფორმულირება, რომლებიც არის კომპოზიტები პოლიმერული მატრიცისა და ელექტრულად გამტარი ფილტრებისგან. იმისათვის, რომ შეიქმნას მაღალეფექტური წებო ელექტრონული გამოყენებისთვის, პოლიმერულმა ფისმა (მაგ., ეპოქსიდი, სილიკონი, პოლიიმიდი) უნდა უზრუნველყოს ფიზიკური და მექანიკური ფუნქციები, როგორიცაა შედუღება, მექანიკური სიმტკიცე, დარტყმის სიმტკიცე, ხოლო ლითონის ფილტრი (მაგ., ნანოვერცხლი, ნანოოქრო, ნანონიკელი ან ნანოსპილენძი) ქმნის უმაღლეს ელექტროგამტარობას. იზოლაციის თვისებების მქონე წებოებისთვის, მინერალური ფილტრები ჩაისხმება წებოს კომპოზიტში.
ულტრაბგერითი დამუშავების წინ და შემდეგ: მწვანე მრუდი აჩვენებს ნაწილაკების ზომას ულტრაბგერითი დამუშავების წინ, წითელი მრუდი არის ულტრაბგერითად დისპერგირებული სილიკის ნაწილაკების ზომის განაწილება.
ნანომასალების ულტრაბგერითი დისპერგია სქელ წებოებში
ულტრაბგერითი ჰომოგენიზატორები ძალიან ეფექტურია, როდესაც ნაწილაკების აგლომერატები, აგრეგატები და მაშინაც კი, პირველადი ნაწილაკები უნდა საიმედოდ შემცირდეს ზომით. ულტრაბგერითი შერევის მოწყობილობების უპირატესობა არის მათი შესაძლებლობა დაფქვონ ნაწილაკები უფრო მცირე და ერთგვაროვან ზომამდე, მიუხედავად იმისა, მიკრონული თუ ნანონაწილაკებია პროცესის შედეგად დაგეგმილი. სხვა ტექნოლოგიების, როგორიცაა ფრთიანი ან როტორ-სტატორული შერევის მოწყობილობები, მაღალი წნევის ჰომოგენიზატორები, მარცვლოვანი საფქვავები და ა.შ., ნაკლებობაა, როგორიცაა ერთგვაროვანად მცირე ნანონაწილაკების წარმოების შეუძლებლობა, დაფქვის გარემოთი დაბინძურება, ჩახშობილი ცხვირები და მაღალი ენერგიის ხარჯვა, ულტრაბგერითი დისპერგატორები იყენებენ აკუსტიკური კავიტაციის სამუშაო პრინციპს. ულტრაბგერითი კავიტაცია დამტკიცდა როგორც ძალიან ეფექტური, ენერგოეფექტური და შესაძლებელია დისპერგირებას გაუძლოს მაღალსქელ მასალებს, როგორიცაა ნანონაწილაკებით დატვირთული პასტები.
PLGA ნანონაწილაკები. (A): ნაწილაკების ზომის განაწილება, რომლებიც მომზადდა პოლიმერის კონცენტრაციის/ულტრაბგერითი დამუშავების სიმძლავრის 2%/ 32W, 5%/ 32W და 2%/ 25W%-ზე; რეზიდენციის დრო = 14 წმ. (B),(C): SEM სურათები ნაწილაკებისა, რომლებიც მომზადდა 2 და 5% პოლიმერის ხსნარებიდან, შესაბამისად. რეზიდენციის დრო = 14წმ; ულტრაბგერითი დამუშავების სიმძლავრე = 32W. ზოლები წარმოადგენს 1 მიკრონს.
(კვლევა და სურათები: © ფრეიტასი და სხვ., 2006)
როგორ მუშაობს ულტრაბგერითი დისპერგია?
კავიტაციური ძვრის ძალები და სითხის ნაკადები აჩქარებენ ნაწილაკებს ისე, რომ ისინი ერთმანეთს ეჯახებიან. ეს ცნობილია როგორც ნაწილაკთაშორისი შეჯახება. თავად ნაწილაკები მოქმედებენ როგორც დაფქვის გარემო, რაც თავიდან იცილებს დაფქვის მარცვლებით დაბინძურებას და შემდგომ გამოყოფის პროცესს, რომელიც აუცილებელია ტრადიციული მარცვლოვანი საფქვავების გამოყენებისას. ვინაიდან ნაწილაკები იმსხვრევა ნაწილაკთაშორისი შეჯახებით ძალიან მაღალ სიჩქარეზე, 280მ/წმ-მდე, ნაწილაკებზე მოქმედებს განსაკუთრებით მაღალი ძალები, რის გამოც ისინი წვრილ ფრაგმენტებად იშლება. ხახუნი და ეროზია ამ ნაწილაკების ფრაგმენტებს აძლევს გაპრიალებულ ზედაპირს და ერთგვაროვან ფორმას. ძვრის ძალებისა და ნაწილაკთაშორისი შეჯახების კომბინაცია ულტრაბგერით ჰომოგენიზაციასა და დისპერგირებას აძლევს უპირატესობას, რაც უზრუნველყოფს მაღალ ერთგვაროვან კოლოიდურ სუსპენზიებსა და დისპერგიებს!
ულტრაბგერით გენერირებული მაღალი ძვრის ძალების კიდევ ერთი სარგებელია ძვრით გათხელების ეფექტი. მაგალითად, ულტრაბგერითად მომზადებული ეპოქსიდური ფისები, რომლებიც შეიცავს დაჟანგულ CNT-ებს, აჩვენებს ძვრით გათხელების ქცევას. ვინაიდან ძვრით გათხელება დროებით ამცირებს სითხის სიბლანტეს, ბლანტი კომპოზიტების დამუშავება მარტივდება.
მაღალსიჩქარიანი სერია (a-დან f-მდე) კადრებისა, რომლებიც ასახავს გრაფიტის ფურცლის სონო-მექანიკურ ექსფოლიაციას წყალში UP200S-ის გამოყენებით, 200W ულტრაბგერითი დამუშავების მოწყობილობა 3-mm სონოტროდით. ისრები აჩვენებს გაყოფის (ექსფოლიაციის) ადგილს კავიტაციის ბუშტებით, რომლებიც ღრმავდებიან გაყოფაში.
(კვლევა და სურათები:© ტიურნინა და სხვ. 2020)
UIP1000hdT ულტრაბგერითი სამაგიდო დანადგარი ნანოკომპოზიტების მოსამზადებლად, მაგ., მაღალეფექტური წებოებისთვის.
- ეფექტური ნანო-დამუშავება: ეფექტური და დროის მომგებიანი
- ადაპტირებადი კონკრეტული პროდუქტის ფორმულირებებთან
- ერთგვაროვანი დამუშავება
- ზუსტად კონტროლირებადი პროცესის პირობები
- განმეორებადი შედეგები
- ეკონომიკური ეფექტურობა
- უსაფრთხო ექსპლუატაცია
- მარტივი ინსტალაცია, დაბალი მომსახურება
- ლინეარული მასშტაბირება ნებისმიერ მოცულობამდე
- ეკოლოგიურად სუფთა
სხვადასხვა ნანოშემავსებლების შედარება, რომლებიც დისპერგირებულია გამყარებელში (ულტრაბგერითი დამუშავება – US): (a) 0,5 wt% ნახშირბადის ნანობოჭკო (CNF); (b) 0,5 wt% CNToxi; (c) 0,5 wt% ნახშირბადის ნანომილაკი (CNT); (d) 0,5 wt% CNT ნაწილობრივ დისპერგირებული.
(კვლევა და სურათი: © ზანგელინი და სხვ., 2021)
მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი დამუშავების მოწყობილობები მაღალეფექტური წებოების ფორმულირებისთვის
Hielscher Ultrasonics არის სპეციალისტი მაღალეფექტური ულტრაბგერითი მოწყობილობების სფეროში სითხეებისა და სუსპენზიების დამუშავებისთვის. ულტრაბგერითი დისპერგატორები საშუალებას გვაძლევს დავამუშაოთ მაღალსქელი მასალები, როგორიცაა მაღალფილტრიანი ფისები და უზრუნველყოფენ ნანომასალების ერთგვაროვან განაწილებას კომპოზიტებში.
ულტრაბგერითი პროცესის პარამეტრების ზუსტი კონტროლი, როგორიცაა ამპლიტუდა, ენერგიის შეყვანა, ტემპერატურა, წნევა და დრო, საშუალებას გვაძლევს შევქმნათ წებოები ნანომეტრულ დიაპაზონში.
მიუხედავად იმისა, თქვენს ფორმულირებას სჭირდება ორგანული ან არაორგანული ნანოფილტრების დისპერგია, როგორიცაა ნანომილაკები, ცელულოზის ნანოკრისტალები (CNCs), ნანოჯაჭვები ან ნანოლითონები, Hielscher Ultrasonics-ს აქვს იდეალური ულტრაბგერითი მოწყობილობა თქვენი წებოს ფორმულირებისთვის.
Hielscher Ultrasonics-ის სამრეწველო ულტრაბგერით პროცესორებს შეუძლიათ ძალიან მაღალი ამპლიტუდების მიწოდება და ნანომასალების დეაგლომერაცია და დისპერგირება მაღალი სიბლანტის პირობებშიც კი. 200µm-მდე ამპლიტუდები შეიძლება მარტივად უწყვეტად გაეშვას 24/7 რეჟიმში.
Hielscher ულტრაბგერითი დამუშავების მოწყობილობები ცნობილია თავიანთი ხარისხით, სანდოობითა და გამძლეობით. Hielscher Ultrasonics არის ISO სერტიფიცირებული კომპანია და განსაკუთრებულ ყურადღებას აქცევს მაღალეფექტურ ულტრაბგერით დამუშავების მოწყობილობებს, რომლებიც მუშაობენ თანამედროვე ტექნოლოგიით და მომხმარებლისთვის მოსახერხებელია. რა თქმა უნდა, Hielscher ულტრაბგერითი დამუშავების მოწყობილობები შეესაბამება CE სტანდარტს და აკმაყოფილებენ UL, CSA და RoHs მოთხოვნებს.
ქვემოთ მოცემული ცხრილი გაძლევთ წარმოდგენას ჩვენი ულტრაბგერითი დამუშავების მოწყობილობების დაახლოებითი დამუშავების შესაძლებლობებზე:
| პარტიის მოცულობა | მოცულობითი ხარჯი | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 1 to 500mL | 10 to 200mL/min | UP100H |
| 10 to 2000mL | 20 to 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 to 20L | 0,2 to 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 to 100L | 2 to 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 to 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | უფრო დიდი | კლასტერი UIP16000 |
დაგვიკავშირდით! / დაგვისვით!
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალეფექტურ ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს შერევის გამოყენებისთვის, დისპერგიისთვის, ემულსიფიკაციისთვის და ექსტრაქციისთვის ლაბორატორიულ, საცდელ და სამრეწველო მასშტაბებზე.
ლიტერატურა / რეფერენციები
- Zanghellini, B.; Knaack,P.; Schörpf, S.; Semlitsch, K.-H.; Lichtenegger, H.C.; Praher, B.; Omastova, M.; Rennhofer, H. (2021): Solvent-Free Ultrasonic Dispersion of Nanofillers in Epoxy Matrix. Polymers 2021, 13, 308.
- Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin 2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon, Vol. 168, 2020.
- Aradhana, Ruchi; Mohanty, Smita; Nayak, Sanjay (2019): High performance electrically conductive epoxy/reduced graphene oxide adhesives for electronics packaging applications. Journal of Materials Science: Materials in Electronics 30(4), 2019.
- A. Montazeri, M. Chitsazzadeh (2014): Effect of sonication parameters on the mechanical properties of multi-walled carbon nanotube/epoxy composites. Materials & Design Vol. 56, 2014. 500-508.
Hielscher Ultrasonics აწარმოებს მაღალეფექტურ ულტრაბგერით ჰომოგენიზატორებს ლაბორატორიული დან სამრეწველო მასშტაბამდე.