전도성 잉크의 대규모 초음파 생산
- 입자 크기가 정밀하게 조절되고 균일하게 분산된 은, 그래핀 또는 CNT 등의 나노입자는 전도성이 높은 잉크를 생산하는 데 매우 중요합니다.
- 강력한 초음파 분산기를 사용하면 금속 나노입자(예: Ag), 탄소 기반 나노입자(예: CNT, 그래핀) 및 전기 전도성이 우수한 나노복합재를 합성하고, 응집을 해체하며, 분포시킬 수 있습니다.
- Hielscher 초음파 분산기는 매우 효과적이고 신뢰성이 높으며 비용 효율적이면서도 고품질 분산액을 보장합니다.
전도성 나노입자의 초음파 분산
전도성 잉크는 이름에서 알 수 있듯이 전기 전도 기능을 갖습니다. 전도성 잉크와 코팅제를 제조하려면 전기를 전도하는 성분(전도성 충전재)을 잉크 베이스에 매우 균일하게 분산시켜야 합니다. 높은 전도성을 확보하기 위해 은, 구리, CNT, 그래핀, 흑연, 기타 금속 코팅 입자 및 나노복합재 등의 나노입자를 첨가합니다.
초음파 처리기는 극도로 강한 전단력을 발생시켜 반데르발스 힘과 분자 결합을 극복할 수 있습니다. 초음파 처리는 매우 좁은 입도 분포, 높은 입자 기능성 및 재현 가능한 결과를 제공하므로, 초음파 분산은 나노입자 분산에 선호되는 기법입니다.
전도성 잉크 내 나노소재 분산용 초음파 배치 반응기.
- 나노 은 잉크
- 그래핀 잉크(매우 높은 그래핀 함량)
- 구리 잉크(나노와이어 및 나노입자)
- CNT 잉크
- SWNT 잉크
- 나노 금 잉크
- 다양한 나노복합재
- 3D 프린팅용 잉크
- 전기 전도성 접착제(ECA)
유전체 나노입자의 초음파 분산
복합재에 절연 특성을 부여하려면 SiO2, ZnO, 알루미나–에폭시 나노복합재 등의 유전체 입자를 매트릭스 내에 개별 입자로 균일하게 분산시켜야 합니다. 초음파 분산은 응집체를 해체하여 나노입자가 잘 분산되도록 합니다. 재료의 신뢰할 수 있는 유전 기능을 확보하려면 입자 분포가 매우 좁아야 합니다.
나노분산액용 Hielscher 고출력 초음파 처리기
강력한 초음파 시스템은 실험실 및 벤치탑 규모부터 완전한 산업 규모까지 나노입자의 신뢰성 있는 분산을 보장합니다. 다른 초음파 장비 공급업체와 비교할 때 Hielscher 초음파 시스템은 단순한 형태의 소노트로드를 사용하면서도 최대 200µm의 매우 높은 진폭을 제공하고 24/7 연속 운전할 수 있습니다. 응용 분야에서 이보다 더 높은 진폭 및/또는 매우 높은 온도가 필요한 경우, Hielscher는 >200µm의 진폭을 제공하고 매우 뜨거운 환경에 삽입할 수 있는 맞춤형 초음파 소노트로드를 제공합니다(예: 금속 용융물의 초음파 처리용). Hielscher 초음파 장비의 견고성은 산업 표준을 충족합니다. 당사의 모든 장비는 고부하 및 까다로운 환경에서 24/7 운전하도록 제작됩니다.
아래 표는 당사 초음파 처리기의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다:
| 배치 부피 | 유량 | 권장 장비 |
|---|---|---|
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1–20L | 0.2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | 더 높은 유량 | 클러스터로 구성된 UIP16000 |
- 맞춤형 입자 크기
- 높은 전도성
- 높은 입자 함량
- 저점도부터 고점도까지
- 공정 제어
- 간편한 처리
- 빠른 처리
- 높은 비용 효율성
산업용 초음파 처리기 UIP16000(16kW) – 전도성 잉크 생산용
문헌 / 참고자료
- 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.
알아두면 좋은 정보
전기 전도성 나노입자
나노입자(NP)는 재료의 벌크 특성과 크게 다를 수 있는 고유한 재료 특성을 제공합니다. 나노소재는 다양한 형태로 존재합니다. 1:1,000,000의 극도로 높은 종횡비(예: 나노튜브)를 갖거나 완벽한 구형일 수 있습니다. 나노입자는 튜브와 구 외에도 막대, 와이어, 위스커, 나노플라워, 섬유, 플레이크 및 점 형태로 존재합니다.
나노입자의 크기와 형태는 인장 강도, 유연성, 열기계적 특성, 전도 특성, 유전 특성, 자기적 특성 및 광학적 특성과 같은 나노입자의 물성에 중요한 역할을 합니다. 이러한 기능을 복합재에 부여하려면 나노입자를 매트릭스 내에 균일하게 분산시키고 혼합해야 합니다. 이처럼 고품질의 분산액을 얻기 위해 초음파 처리가 선호되는 분산 기법으로 사용됩니다.
전기 전도성 나노입자는 잉크와 코팅제에 전기 전도성을 부여하는 데 널리 사용됩니다. 나노 은(nano-Ag)은 전도성 잉크에서 가장 많이 사용되는 나노충전재 중 하나입니다. 은 기반 전도성 잉크는 유연하고 접힘에 강한 수성 스크린 인쇄용 잉크로 배합할 수 있습니다.
전도성 잉크
전도성 잉크는 잉크젯 인쇄, 스핀 코팅 등을 통해 증착할 수 있는 전도성 고분자(폴리아닐린, 폴리티오펜 또는 폴리피롤 등)입니다. 일반적인 전기 전도성 잉크는 전도 성분에 따라 귀금속, 전도성 고분자 또는 탄소 나노소재의 세 가지 범주로 분류할 수 있습니다. 전도성 잉크는 적용 범위가 넓으며 전자제품, 포장재(PET 및 플라스틱 필름), 센서, 안테나, RFID 태그/라벨, 터치스크린, OLED 디스플레이, 인쇄형 히터 등 다양한 제품의 제조에 사용됩니다.
PEDOT:PSS [폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리(스티렌설포네이트)]는 가장 많이 사용되는 전도성 고분자 중 하나로, 높은 전도성뿐만 아니라 투명한 외관도 제공합니다. 탄소나노튜브, 은 나노와이어 및/또는 그래핀 네트워크를 첨가하면 PEDOT:PSS의 전도성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 다양한 코팅 및 인쇄 공정에 사용할 수 있는 개질 PEDOT:PSS 잉크와 배합물이 제공됩니다. 수성 PEDOT:PSS 잉크는 주로 슬롯 다이 코팅, 플렉소 인쇄, 그라비어 인쇄 및 잉크젯 인쇄에 사용됩니다.
유전체 잉크
유전체 잉크와 코팅제는 전기적으로 비전도성이며, 전도성 재료를 보호하고 성능을 향상시키는 절연층을 형성하기 위해 전자 회로 기판의 스크린 인쇄에 사용됩니다.
유전체 나노입자는 잉크, 페이스트 및 코팅제에 절연성을 부여하는 데 사용됩니다.
Hielscher Ultrasonics는 고성능 초음파 균질기를 실험실 규모부터 산업 규모까지 제조합니다.