고성능 전자 장치를 위한 나노 전도성 접착제

초음파 분산기는 고성능 전자 및 나노 전자 공학을위한 고성능 접착제 생산에서 신뢰할 수있는 혼합 및 밀링 기술로 사용됩니다. 고성능 전자 제품의 생산에서 나노 전도성 접착제와 같은 접착제는 수요가 많습니다. 이러한 고성능 접착제는 예를 들어 대체 상호 연결로 사용되며 주석/납 솔더를 대체할 수 있습니다.

고성능 전자 장치를 위한 고성능 접착제

고성능 전자 제품 생산을 위해서는 열 디커플링 및 단열재를 위한 높은 금속 접착제와 열 전도성을 갖춘 접착제가 필요합니다. 은, 니켈, 그래핀, 산화 그래핀 및 탄소 나노튜브(CNT)와 같은 나노 입자는 에폭시 수지 및 폴리머에 자주 혼입되어 전기 전도도 또는 절연성, 열 전도성, 인장 강도, 영률 및 유연성과 같은 원하는 기능적 특성을 얻습니다. 고성능 전자 제품을 위해 개발된 고성능 접착제는 전기 전도성을 제공하기 위해 금속 필러(예: 은, 금, 니켈 또는 구리 나노입자)를 사용합니다. 이러한 물질의 특별한 특성을 발휘하려면 크기를 나노 규모로 줄여야합니다. 나노 입자의 크기 감소 및 분산은 어려운 작업이므로 강력한 밀링 및 분산 기술은 성공적인 접착제 제형의 핵심입니다.

초음파 분산은 전통적인 혼합 및 밀링 기술과 비교할 때 다양한 이점을 제공합니다. 신뢰성과 효과로 인해 초음파 처리는 나노 물질 가공에서 확립되었으며 나노 입자가 합성 및 / 또는 액체에 통합되는 모든 산업에서 발견 될 수 있습니다. 따라서 초음파는 나노 입자, 나노 와이어 또는 탄소 나노 튜브 및 그래핀 단층 (나노 시트)과 같은 나노 필러를 포함하는 나노 전도성 접착제를 제조하는 데 이상적인 기술입니다.
ECA: 눈에 띄는 예는 고분자 매트릭스와 전기 전도성 충전제로 만들어진 복합 재료 인 전기 전도성 접착제 (ECAs)의 제형입니다. 전자 응용을 위한 고성능 접착제를 제형화하기 위해, 중합체 수지(예를 들어, 에폭시, 실리콘, 폴리이미드)는 접착력, 기계적 강도, 충격 강도와 같은 물리적 및 기계적 기능성을 제공해야 하는 반면, 금속 충전제(예를 들어, 나노실버, 나노금, 나노니켈 또는 나노구리)는 우수한 전기 전도성을 생성한다. 절연 특성을 가진 접착제의 경우, 미네랄 기반 필러가 접착제 복합체에 통합됩니다.

전처리 전과 후 : 녹색 곡선은 초음파 처리 전의 입자 크기를 나타내고, 빨간색 곡선은 초음파 분산 실리카의 입자 크기 분포를 나타냅니다.

점성 접착제로 나노 물질의 초음파 분산

초음파 균질 기는 입자 응집체, 응집체 및 심지어 일차 입자의 크기를 안정적으로 줄여야하는 경우 매우 효과적입니다. 초음파 믹서의 장점은 미크론 또는 나노 입자가 공정 결과로 표적화되는지 여부에 관계없이 입자를 더 작고 균일 한 입자 크기로 밀링 할 수 있다는 것입니다. 블레이드 또는 로터 고정자 믹서, 고압 균질 기, 비드 밀 등과 같은 다른 기술은 균일하게 작은 나노 입자를 생산할 수 없음, 밀링 매체에 의한 오염, 막힌 노즐 및 높은 에너지 소비와 같은 단점을 보여 주지만 초음파 분산기는 음향 캐비테이션의 작동 원리를 사용합니다. 초음파 생성 캐비테이션은 매우 효능이 높고 에너지 효율적이며 나노 입자가 로딩 된 페이스트와 같은 점성이 높은 물질조차도 분산 할 수있는 것으로 입증되었습니다.

초음파 분산은 어떻게 작동합니까?

캐비테이션 전단력과 액체 스트림은 입자가 서로 충돌하도록 입자를 가속시킵니다. 이를 입자 간 충돌이라고 합니다. 입자 자체는 분쇄 매체 역할을하며, 이는 기존의 비드 밀을 사용할 때 필요한 비드 분쇄 및 후속 분리 공정에 의한 오염을 방지합니다. 입자가 최대 280m/sec의 매우 빠른 속도에서 입자 간 충돌에 의해 부서지기 때문에, 매우 높은 힘이 입자에 가해지고, 따라서 미세한 분수로 분해됩니다. 마찰과 침식은 입자 조각에 연마 된 표면과 균일 한 모양의 형태를 제공합니다. 전단력과 입자 간 충돌의 조합은 초음파 균질화 및 분산을 제공하여 매우 균질 한 콜로이드 현탁액 및 분산액을 제공하는 유리한 가장자리를 제공합니다!
초음파에 의해 생성 된 고전단력의 또 다른 이점은 전단 희석제의 효과입니다. 예를 들어, 산화 된 CNT로 채워진 초음파로 제조 된 에폭시 수지는 전단 희석 동작을 보여줍니다. 전단 박화는 유체의 점도를 일시적으로 낮추기 때문에 점성 복합체의 처리가 용이합니다.

UP200S, 3-mm sonotrode가있는 200W 초음파 장치를 사용하여 물에서 흑연 플레이크의 소노 기계적 박리를 보여주는 프레임의 고속 시퀀스 (a에서 f까지). 화살표는 분할을 관통하는 캐비테이션 거품이있는 분할 (각질 제거)의 장소를 보여줍니다.
(연구 및 사진: © Tyurnina et al. 2020)

경화제에 분산된 상이한 나노필러의 비교 (초음파처리—US): (a) 0.5 wt% 탄소 나노섬유 (CNF); (b) 0.5 중량% CNToxi; (c) 0.5 중량% 탄소나노튜브(CNT); (d) 0.5 중량% CNT 반분산.
(연구 및 사진: © Zanghellini et al., 2021)

고성능 접착제 제조를 위한 고출력 초음파 발생기

Hielscher 초음파는 액체 및 슬러리 처리를위한 고성능 초음파 장비와 관련하여 전문가입니다. 초음파 분산기는 고충진 수지와 같은 점성이 높은 물질을 처리하고 복합 재료 내에서 나노 물질의 균일 한 분포를 보장합니다.
진폭, 에너지 입력, 온도, 압력 및 시간과 같은 초음파 공정 매개 변수를 정밀하게 제어하면 나노 미터 범위의 접착제를 조정할 수 있습니다.
제형이 나노 튜브, 셀룰로오스 나노 결정 (CNC), 나노 섬유 또는 나노 금속과 같은 유기 또는 무기 나노 필러의 분산을 필요로하기 때문에 Hielscher 초음파는 접착제 제형에 이상적인 초음파 설정을 제공합니다.
Hielscher 초음파’ 산업용 초음파 프로세서는 매우 높은 진폭을 제공 할 수 있으며 매우 높은 점도에서도 나노 물질을 응집 해제하고 분산 할 수 있습니다. 최대 200μm의 진폭은 24/7 작동에서 쉽게 연속적으로 실행될 수 있습니다.
Hielscher 초음파 발생기는 품질, 신뢰성 및 견고성으로 인정 받고 있습니다. Hielscher 초음파는 ISO 인증 회사이며 최첨단 기술과 사용자 친화성을 갖춘 고성능 초음파 발생기에 특히 중점을 둡니다. 물론 Hielscher 초음파 발생기는 CE를 준수하며 UL, CSA 및 RoHs의 요구 사항을 충족합니다.
아래 표는 초음파 장비의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.