Nanovadošas līmes augstas veiktspējas elektronikai
Ultraskaņas izkliedētāji tiek izmantoti kā uzticama sajaukšanas un frēzēšanas tehnika augstas veiktspējas līmju ražošanā augstas veiktspējas elektronikai un nanoelektronikai. Augstas veiktspējas elektronikas ražošanā līmes, piemēram, nanovadošas līmes, ir ļoti pieprasītas. Šādas augstas veiktspējas līmes tiek izmantotas, piemēram, kā alternatīvi starpsavienojumi, un tās var aizstāt alvas/svina lodēšanu.
Augstas veiktspējas līmes augstas veiktspējas elektronikai
Augstas veiktspējas elektronikas ražošanai ir nepieciešamas līmes ar augstu metāla līmību un siltumvadītspēju siltuma atdalīšanai un izolācijai. Nanodaļiņas, piemēram, sudrabs, niķelis, grafēns, grafēna oksīds un oglekļa nanocaurulītes (CNT), bieži tiek iekļautas epoksīdsveķos un polimēros, lai iegūtu vēlamās funkcionālās īpašības, piemēram, elektrisko vadītspēju vai izolāciju, siltuma vadītspēju, stiepes izturību, Young moduli un elastību. Augstas veiktspējas līmes, kas izstrādātas augstas veiktspējas elektroniskai lietošanai metāla pildvielas (piemēram, sudraba, zelta, niķeļa vai vara nanodaļiņas), lai nodrošinātu elektrisko vadītspēju. Lai atklātu šo materiālu ārkārtas īpašības, to izmērs ir jāsamazina līdz nano mērogam. Tā kā nanodaļiņu izmēru samazināšana un izkliede ir sarežģīts uzdevums, veiksmīgai līmes sastāviem būtiska ir spēcīga frēzēšanas un izkliedēšanas tehnoloģija.
- Elektriski vadošas līmes (ECA)
- – Izotropiski vadošas līmes (ICA)
- – Anizotropās vadošās līmes (ACA)
- Nevadošas / elektriski izolējošas līmes
Ultraskaņas izkliedētāju rūpnieciskā uzstādīšana (2x UIP1000hdT) nanodaļiņu un nanocaurulīšu apstrādei nepārtrauktā in-line režīmā.
Ultraskaņas izkliedēšana piedāvā dažādas priekšrocības, salīdzinot ar tradicionālajām sajaukšanas un frēzēšanas metodēm. Pateicoties tā uzticamībai un efektivitātei, nanomateriālu pārstrādē ir izveidota ultraskaņas apstrāde, un to var atrast jebkurā nozarē, kur nanodaļiņas tiek sintezētas un / vai iekļautas šķidrumos. Tāpēc ultrasonication ir ideāla metode nano-vadošu līmju ražošanai, kas satur nano-pildvielas, piemēram, nanodaļiņas, nanoviļņus vai oglekļa nanocaurules un grafēna monoslāņus (nanosheets).
EKA: Uzskatāms piemērs ir elektriski vadošu līmju (ECA) formulēšana, kas ir kompozīti, kas izgatavoti no polimēru matricas un elektriski vadošām pildvielām. Lai formulētu augstas veiktspējas līmi elektroniskiem lietojumiem, polimēru sveķiem (piemēram, epoksīdam, silikonam, poliimīdam) jānodrošina tādas fiziskas un mehāniskas funkcijas kā saķere, mehāniskā izturība, triecienizturība, savukārt metāla pildviela (piemēram, nano-sudrabs, nano-zelts, nano-niķelis vai nanovarš) rada izcilu elektrisko vadītspēju. Līmēm ar izolācijas īpašībām līmes kompozītmateriālā ir iestrādātas minerālu pildvielas.
Pirms un pēc ultraskaņas apstrādes: zaļā līkne parāda daļiņu izmēru pirms ultraskaņas apstrādes, sarkanā līkne ir daļiņu lieluma sadalījums ultrasoniski izkliedētā silīcija dioksīds.
Nanomateriālu ultraskaņas dispersija viskozās līmēs
Ultraskaņas homogenizatori ir ļoti efektīvi, ja daļiņu aglomerāti, agregāti un pat primārās daļiņas ir droši jāsamazina. Ultraskaņas maisītāju priekšrocība ir to spēja sasmalcināt daļiņas līdz mazākiem un vienmērīgākiem daļiņu izmēriem, neatkarīgi no tā, vai mikronu vai nanodaļiņas ir vērstas uz procesa rezultātu. Lai gan citas tehnoloģijas, piemēram, asmeņu vai rotora-statora maisītāji, augstspiediena homogenizatori, pērlīšu dzirnavas utt., Uzrāda trūkumus, piemēram, nespēju ražot vienmērīgi mazas nanodaļiņas, piesārņojumu ar frēzēšanas materiāliem, aizsērējušām sprauslām un lielu enerģijas patēriņu, ultraskaņas izkliedētāji izmanto akustiskās kavitācijas darbības principu. Ultraskaņas radītā kavitācija ir pierādīta kā ļoti efektīva, energoefektīva un spējīga izkliedēt pat ļoti viskozus materiālus, piemēram, ar nanodaļiņām pildītas pastas.
PLGA nanodaļiņas. (A): Daļiņu izmēru sadalījums, kas sagatavots pie polimēra koncentrācijas / ultraskaņas apstrādes jaudas 2%/ 32W, 5%/ 32W un 2%/ 25W%; Rezidences laiks = 14 s. (B), (C): SEM attēli daļiņām, kas sagatavotas attiecīgi no 2 un 5% polimēru šķīdumiem. Uzturēšanās laiks = 14s; ultraskaņas jauda = 32W. Stieņi pārstāv 1 mikronu.
(Pētījums un attēli: © Freitas et al., 2006)
Kā darbojas ultraskaņas izkliede?
Kavitācijas bīdes spēki un šķidruma plūsmas paātrina daļiņas tā, lai tās saduras viena ar otru. To sauc par starpdaļiņu sadursmi. Pašas daļiņas darbojas kā frēzēšanas līdzeklis, kas novērš piesārņojumu, slīpējot krelles un pēc tam veicot atdalīšanas procesu, kas nepieciešams, ja tiek izmantotas parastās lodīšu dzirnavas. Tā kā daļiņa sagrūst ar starpdaļiņu sadursmi ar ļoti lielu ātrumu līdz 280m/sek, uz daļiņām attiecas ārkārtīgi lieli spēki, kas tādējādi sadalās minūšu frakcijās. Berze un erozija piešķir šiem daļiņu fragmentiem pulētu virsmu un vienmērīgi veidotu formu. Bīdes spēku un starpdaļiņu sadursmes kombinācija dod ultraskaņas homogenizāciju un dispersiju par izdevīgu malu, kas nodrošina ļoti viendabīgas koloidālās suspensijas un dispersijas!
Vēl viens ultraskaņas radīto augstas bīdes spēku ieguvums ir bīdes retināšanas efekts. Piemēram, ultrasoniski sagatavoti epoksīdsveķi, kas piepildīti ar oksidētiem CNT, parāda bīdes retināšanas uzvedību. Tā kā bīdes retināšana uz laiku pazemina šķidruma viskozitāti, tiek atvieglota viskozu kompozītu apstrāde.
Ātrgaitas kadru secība (no a līdz f), kas ilustrē grafīta pārslas sono-mehānisko pīlingu ūdenī, izmantojot UP200S, 200 W ultrasonicator ar 3 mm sonotrode. Bultiņas parāda sadalīšanas (pīlinga) vietu ar kavitācijas burbuļiem, kas iekļūst sadalījumā.
(Pētījums un attēli: © Tyurnina et al. 2020)
UIP1000hdT – Ultraskaņas stenda iestatīšana nanokompozītu sagatavošanai, piemēram, augstas veiktspējas līmēm.
- Efektīva nanoapstrāde: efektīva & laika taupīšana
- pielāgojams konkrētiem produktu sastāviem
- Vienota apstrāde
- precīzi kontrolējami procesa nosacījumi
- Reproducēt rezultāti
- izmaksu lietderības koeficients
- Droša darbība
- vienkārša uzstādīšana, zema apkope
- lineāra mērogošana līdz jebkuram apjomam
- videi draudzīgs
Dažādu nanofilleru salīdzinājums, kas izkliedēti cietinātājā (ultrasonication-US): (a) 0,5 masas% oglekļa nanošķiedras (CNF); b) 0,5 masas % CNToxi; c) 0,5 masas% oglekļa nanocaurulīte (CNT); d) 0,5 masas% CNT daļēji izkliedētas.
(Pētījums un attēls: © Zanghellini et al., 2021)
Lieljaudas ultrasonikatori augstas veiktspējas līmju formulēšanai
Hielscher Ultrasonics ir speciālists, kad runa ir par augstas veiktspējas ultraskaņas iekārtām šķidruma un vircas apstrādei. Ultraskaņas izkliedētāji ļauj apstrādāt ļoti viskozus materiālus, piemēram, ļoti piepildītus sveķus, un nodrošina vienmērīgu nanomateriālu sadalījumu kompozītmateriālos.
Precīza ultraskaņas procesa parametru kontrole, piemēram, amplitūda, enerģijas ievade, temperatūra, spiediens un laiks, ļauj pielāgot līmes nanometra diapazonā.
Wether jūsu formulējums prasa organisko vai neorganisko nano-pildvielu, piemēram, nanocauruļu, celulozes nanokristālu (CNC), nanošķiedru vai nanometālu, izkliedi, Hielscher Ultrasonics ir ideāls ultraskaņas iestatījums jūsu līmes sastāvam.
Hielscher Ultraskaņas’ Rūpnieciskie ultraskaņas procesori var nodrošināt ļoti augstas amplitūdas un spēj deaglomerēt un izkliedēt nanomateriālus pat ļoti augstā viskozitātē. Amplitūdas līdz 200 μm var viegli nepārtraukti darbināt 24/7 darbībā.
Hielscher ultrasonikatori ir atzīti par to kvalitāti, uzticamību un izturību. Hielscher Ultrasonics ir ISO sertificēts uzņēmums un īpašu uzsvaru liek uz augstas veiktspējas ultrasonikatoriem, kas piedāvā vismodernākās tehnoloģijas un lietotājdraudzīgumu. Protams, Hielscher ultrasonikatori ir saderīgi ar CE un atbilst UL, CSA un RoHs prasībām.
Zemāk redzamā tabula sniedz norādes par mūsu ultraskaņas aparātu aptuveno apstrādes jaudu:
| partijas apjoms | Plūsmas ātrums | Ieteicamie ierīces |
|---|---|---|
| 1 līdz 500mL | 10 līdz 200 ml / min | UP100H |
| 10 līdz 2000mL | 20 līdz 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 līdz 20L | 0.2 līdz 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100 l | 2 līdz 10 l / min | UIP4000hdT |
| nav | | 10 līdz 100 l / min | UIP16000 |
| nav | | lielāks | klasteris UIP16000 |
Sazinies ar mums! / Uzdot mums!
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus lietojumprogrammu sajaukšanai, dispersijai, emuulģēšanai un ekstrakcijai laboratorijā, pilotā un rūpnieciskajā mērogā.
Literatūra/atsauces
- 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 ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Laboratorija lai rūpnieciskais izmērs.