Elektrību vadošu tinšu ražošana ar ultraskaņu lielā mērogā
- Vienmērīgi izkliedētas nanodaļiņas, piemēram, sudrabs, grafēns vai CNT, ar precīzi pielāgotu daļiņu izmēru ir būtiskas tinšu ar augstu elektrovadītspēju ražošanai.
- Jaudīgi ultraskaņas dispergatori ļauj sintezēt, deaglomerēt un izkliedēt metāliskas (piemēram, Ag) un oglekļa bāzes (piemēram, CNT, grafēna) nanodaļiņas, kā arī nanokompozītus ar izcilu elektrovadītspēju.
- Hielscher ultraskaņas dispergatori nodrošina augstas kvalitātes dispersijas, vienlaikus darbojoties ļoti efektīvi, uzticami un izmaksu ziņā izdevīgi.
Elektrību vadošu nanodaļiņu disperģēšana ar ultraskaņu
Elektrību vadošai tintei, kā norāda tās nosaukums, piemīt elektrovadītspēja. Lai pagatavotu elektrību vadošas tintes un pārklājumus, elektrību vadošās sastāvdaļas (elektrību vadošās pildvielas) ir ļoti vienmērīgi jāizkliedē tintes bāzē. Lai nodrošinātu augstu elektrovadītspēju, tiek iestrādātas nanodaļiņas, piemēram, sudrabs, varš, CNT, grafēns, grafīts, citas ar metālu pārklātas daļiņas un nanokompozīti.
Ultraskaņas procesori rada ārkārtīgi intensīvus bīdes spēkus, ar kuriem var pārvarēt van der Vālsa spēkus un molekulārās saites. Disperģēšana ar ultraskaņu ir vēlamā nanodaļiņu disperģēšanas metode, jo apstrāde ar ultraskaņu nodrošina ļoti šauru graudu izmēru sadalījumu, augstas daļiņu funkcionālās īpašības un reproducējamus rezultātus.
Periodiskas darbības ultraskaņas reaktors nanomateriālu disperģēšanai elektrību vadošās tintēs.
- Nanosudraba tintes
- Grafēna tintes (ar ļoti augstu grafēna saturu)
- Vara tintes (nanostieples un nanodaļiņas)
- CNT tintes
- SWNT tintes
- Nanozelta tintes
- daudzveidīgus nanokompozītus
- 3D drukai piemērotas tintes
- elektrību vadošas līmes (ECA)
Dielektrisku nanodaļiņu disperģēšana ar ultraskaņu
Lai kompozītam piešķirtu izolējošas īpašības, dielektriskās daļiņas, piemēram, SiO2, ZnO, alumīnija oksīda un epoksīdsveķu nanokompozīti un citas, ir viendabīgi jāizkliedē matricā atsevišķu daļiņu veidā. Disperģēšana ar ultraskaņu nodrošina aglomerātu sašķelšanu, lai nanodaļiņas būtu labi izkliedētas. Ļoti šaurs daļiņu sadalījums ir būtisks, lai iegūtu uzticamas materiāla dielektriskās īpašības.
Hielscher lieljaudas ultraskaņas iekārtas nanodispersijām
Jaudīgas ultraskaņas sistēmas nodrošina uzticamu nanodaļiņu disperģēšanu – no laboratorijas un galda iekārtu līmeņa līdz pilnam rūpnieciskam mērogam. Salīdzinājumā ar citu ultraskaņas iekārtu piegādātāju piedāvājumu Hielscher ultraskaņas sistēmas spēj nodrošināt ļoti lielas amplitūdas līdz 200µm – nepārtraukti darbojoties 24/7 režīmā un izmantojot vienkāršas formas sonotrodes. Ja lietojumam nepieciešamas vēl lielākas amplitūdas un/vai ļoti augsta temperatūra, Hielscher piedāvā pielāgotas ultraskaņas sonotrodes, kas spēj nodrošināt amplitūdas >200µm un ko var ievietot ļoti karstā vidē (piemēram, metālu kausējumu apstrādei ar ultraskaņu). Hielscher ultraskaņas iekārtu izturība atbilst rūpnieciskajiem standartiem. Visas mūsu iekārtas ir paredzētas darbībai 24/7 režīmā pie lielas slodzes un prasīgos vides apstākļos.
Tālāk redzamā tabula sniedz priekšstatu par mūsu ultraskaņas iekārtu aptuveno apstrādes jaudu:
| Partijas tilpums | Plūsmas ātrums | Ieteicamās iekārtas |
|---|---|---|
| 10 līdz 2000mL | 20 līdz 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 līdz 20L | 0,2 līdz 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 līdz 100L | 2 līdz 10L/min | UIP4000 |
| nav piemērojams | 10 līdz 100L/min | UIP16000 |
| nav piemērojams | lielāks | iekārtu kopa: UIP16000 |
- pielāgots daļiņu izmērs
- augsta elektrovadītspēja
- augsts daļiņu saturs
- no zemas līdz augstai viskozitātei
- procesa kontrole
- vienkārša apstrāde
- ātra
- izmaksu ziņā izdevīga
Rūpnieciskais ultraskaņas procesors UIP16000 (16kW) elektrību vadošu tinšu ražošanai
Literatūra / atsauces
- 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.
Noderīgi fakti
Elektrību vadošas nanodaļiņas
Nanodaļiņām (NP) piemīt unikālas materiāla īpašības, kas var krasi atšķirties no materiāla īpašībām makroskopiskā mērogā. Nanomateriāliem ir daudzveidīgas formas. Tiem var būt ārkārtīgi liela izmēru attiecība 1:1 000 000 (piemēram, nanocaurulītēm) vai pilnīgi sfēriska forma. Papildus caurulītēm un sfērām nanodaļiņām ir arī stieņu, stiepļu, adatveida kristālu, nanoziedu, šķiedru, pārslu un punktu forma.
Nanodaļiņu izmēram un formai ir svarīga nozīme attiecībā uz tādām NP īpašībām kā stiepes izturība, lokanība, termomehāniskās, elektrību vadošās, dielektriskās, magnētiskās un optiskās īpašības. Lai kompozītiem piešķirtu šīs funkcionālās īpašības, NP ir vienmērīgi jāizkliedē un jāiemaisa matricā. Lai iegūtu tik augstas kvalitātes dispersiju, apstrāde ar ultraskaņu ir vēlamā disperģēšanas metode.
Elektrību vadošas nanodaļiņas plaši izmanto, lai tintēm un pārklājumiem piešķirtu elektrovadītspēju. Nanosudrabs (nano-Ag) ir viena no visbiežāk izmantotajām nanopildvielām elektrību vadošās tintēs. Elektrību vadošas tintes uz sudraba bāzes var izstrādāt kā ūdens bāzes un sietspiedei piemērotas tintes, kas ir elastīgas un izturīgas pret locījumu veidošanos.
Elektrību vadošas tintes
Elektrību vadošas tintes ir elektrību vadoši polimēri (polianilīns, politiofēns vai polipiroli u. c.), kurus var uzklāt ar strūklas druku, pārklāšanu centrifugējot u. c. Parastās elektrību vadošās tintes var iedalīt trīs kategorijās atbilstoši to elektrību vadošajām sastāvdaļām, kas var būt cēlmetāli, elektrību vadoši polimēri vai oglekļa nanomateriāli. Elektrību vadošām tintēm ir plašs lietojuma klāsts, un tās izmanto elektronikas, iepakojuma (PET un plastmasas plēvju), sensoru, antenu, RFID birku/etiķešu, skārienekrānu, OLED displeju, drukātu sildītāju un daudzu citu izstrādājumu ražošanā.
PEDOT:PSS [poli(3,4-etilēndioksitiofēns) poli(stirolsulfonāts)] ir viens no visplašāk izmantotajiem elektrību vadošajiem polimēriem, kam papildus augstajai elektrovadītspējai piemīt arī caurspīdīgums. Pievienojot oglekļa nanocaurulīšu, sudraba nanostiepļu un/vai grafēna tīklu, PEDOT:PSS elektrovadītspēju var ievērojami palielināt. Modificētas PEDOT:PSS tintes un kompozīcijas ir pieejamas dažādiem pārklāšanas un drukas procesiem. Ūdens bāzes PEDOT:PSS tintes galvenokārt izmanto pārklāšanā ar sprauslu ar spraugveida atveri, fleksogrāfijā, dobspiedē un strūklas drukā.
Dielektriskās tintes
Dielektriskās tintes un pārklājumi nevada elektrību, un tos izmanto elektronisko shēmu plašu sietspiedē, lai izveidotu izolējošu slāni elektrību vadošu materiālu aizsardzībai un uzlabošanai.
Dielektriskās nanodaļiņas izmanto, lai tintēm, pastām un pārklājumiem piešķirtu izolējošas īpašības.
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no laboratorijas mēroga līdz rūpnieciskam mērogam.