Ultradźwiękowa produkcja farb przewodzących na dużą skalę
- Jednolicie rozproszone nanocząstki, takie jak srebro, grafen lub CNT o precyzyjnie dostosowanej wielkości cząstek, mają kluczowe znaczenie dla produkcji wysoce przewodzących atramentów.
- Potężne dyspergatory ultradźwiękowe pozwalają na syntezę, deaglomerację i dystrybucję nanocząstek metalicznych (np. Ag), węglowych (np. CNT, grafen), a także nanokompozytów o doskonałej przewodności elektrycznej.
- Dyspergatory ultradźwiękowe Hielscher zapewniają wysoką jakość dyspersji, a jednocześnie są bardzo skuteczne, niezawodne i opłacalne.
Ultradźwiękowa dyspersja przewodzących nanocząstek
Atrament przewodzący ma – jak wskazuje jego nazwa – funkcjonalność przewodnictwa elektrycznego. Aby przygotować przewodzące atramenty i powłoki, składniki przewodzące prąd (wypełniacze przewodzące) muszą być bardzo równomiernie rozproszone w bazie atramentu. Nanocząstki, takie jak srebro, miedź, CNT, grafen, grafit, inne cząstki powlekane metalem i nanokompozyty są włączane w celu uzyskania wysokiej przewodności.
Procesory ultradźwiękowe wytwarzają niezwykle intensywne siły ścinające, dzięki którym można przezwyciężyć siły van der Waalsa i wiązania molekularne. Dyspersja ultradźwiękowa jest preferowaną techniką dyspergowania nanocząstek, ponieważ sonikacja daje bardzo wąski rozkład wielkości ziaren, wysoką funkcjonalność cząstek i powtarzalne wyniki.
Ultradźwiękowy reaktor wsadowy do dyspersji nanomateriałów w tuszach przewodzących.
- Atramenty z nanosrebrem
- Atramenty grafenowe (o bardzo wysokiej zawartości grafenu)
- Farby miedziane (nanodruty i nanocząstki)
- Atramenty CNT
- Atramenty SWNT
- Atramenty z nanozłotem
- nanokompozyty kolektora
- Atramenty do druku 3D
- kleje przewodzące prąd elektryczny (ECA)
Dyspersja ultradźwiękowa nanocząstek dielektrycznych
W celu nadania właściwości izolacyjnych kompozytowi, cząstki dielektryczne, takie jak SiO2, ZnO, nanokompozyty glinowo-epoksydowe, między innymi, muszą być rozproszone jednorodnie jako pojedyncze cząstki w matrycy. Dyspergowanie ultradźwiękowe zapewnia rozbicie aglomeratów, dzięki czemu nanocząstki są dobrze rozproszone. Bardzo wąski rozkład cząstek ma kluczowe znaczenie dla uzyskania niezawodnej funkcjonalności dielektrycznej materiału.
Ultrasonografy dużej mocy firmy Hielscher do nanodyspersji
Wydajne systemy ultradźwiękowe zapewniają niezawodną dyspersję nanocząstek – W porównaniu z innymi dostawcami ultradźwięków, systemy ultradźwiękowe Hielscher są w stanie zapewnić bardzo wysokie amplitudy do 200 µm. – continuously run in 24/7 operation and with simple sonotrode shapes. If an application requires even higher amplitudes and/or very high temperatures, Hielscher offers customized ultrasonic sonotrodes, which can deliver amplitudes of >200µm and inserted into very hot environments (e.g. for sonication of metal melts). The robustness of Hielscher ultrasonic equipment fullfils industrial standards. All our equipment is built for 24/7 operation at heavy duty and in demanding environments.
Poniższa tabela przedstawia przybliżoną wydajność przetwarzania naszych ultradźwiękowców:
| Wielkość partii | natężenie przepływu | Polecane urządzenia |
|---|---|---|
| 10 do 2000mL | 20-400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 0.2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10-100L | 2 do 10L/min | UIP4000 |
| b.d. | 10-100L/min | UIP16000 |
| b.d. | większe | klaster UIP16000 |
- Dostosowany rozmiar cząstek
- wysoka przewodność
- Wysokie obciążenie cząsteczkami
- lepkość od niskiej do wysokiej
- kontrola procesu
- łatwe przetwarzanie
- Szybki
- Efektywność kosztowa
Przemysłowy procesor ultradźwiękowy UIP16000 (16kW) do produkcji farb przewodzących
Literatura / Referencje
- 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.
Fakty, które warto znać
nanocząstki przewodzące prąd elektryczny
Nanocząstki (NPs) oferują unikalne właściwości materiału, które mogą drastycznie różnić się od właściwości materiału masowego. Nanomateriały mają różnorodne kształty. Mogą mieć niezwykle wysoki współczynnik kształtu 1:1 000 000 (np. nanorurki) lub idealnie sheryczny kształt. Oprócz rurek i kulek, nanocząstki mają postać prętów, drutów, wąsów, nanokwiatów, włókien, płatków i kropek.
Rozmiar i kształt nanocząstek odgrywają ważną rolę w odniesieniu do właściwości NPs, takich jak wytrzymałość na rozciąganie, elastyczność, właściwości termomechaniczne, przewodzące, dielektryczne, magnetyczne i optyczne. Aby nadać te właściwości kompozytom, nanocząstki muszą być zdyspergowane i równomiernie wymieszane z matrycą. Aby uzyskać tak wysokiej jakości dyspersję, preferowaną techniką dyspergowania jest ultradźwięki.
Nanocząstki przewodzące prąd elektryczny są szeroko stosowane do nadawania atramentom i powłokom zdolności przewodzenia prądu elektrycznego. Nano-srebro (nano-Ag) jest jednym z najczęściej stosowanych nanowypełniaczy w farbach przewodzących. Farby przewodzące na bazie srebra mogą być formułowane jako farby wodne i sitodrukowe, które są elastyczne i odporne na zagniecenia.
tusze przewodzące
Tusze przewodzące to polimery przewodzące (polianilina, politiofen lub polipirole itp.), które mogą być osadzane za pomocą druku atramentowego, powlekania spinowego itp. Popularne tusze elektroprzewodzące można podzielić na trzy kategorie odpowiadające ich składnikom przewodzącym, którymi mogą być metale szlachetne, polimery przewodzące lub nanomateriały węglowe. Atramenty przewodzące mają szeroki zakres zastosowań i są wykorzystywane w produkcji elektroniki, opakowań (PET i folie z tworzyw sztucznych), czujników, anten, tagów / etykiet RFID, ekranów dotykowych, wyświetlaczy OLED, drukowanych grzejników i wielu innych.
PEDOT:PSS [poli(3,4-etylenodioksytiofen) poli(styrenosulfonian)] jest jednym z najczęściej stosowanych polimerów przewodzących, który oprócz wysokiej przewodności oferuje przezroczysty wygląd. Poprzez dodanie sieci nanorurek węglowych, nanodrutów srebra i/lub grafenu, przewodnictwo PEDOT:PSS może zostać znacznie zwiększone. Zmodyfikowane farby i preparaty PEDOT:PSS są dostępne dla różnych procesów powlekania i drukowania. Farby PEDOT:PSS na bazie wody są stosowane głównie w powlekaniu matryc szczelinowych, fleksografii, wklęsłodruku i druku atramentowym.
Farby dielektryczne
Farby i powłoki dielektryczne są elektrycznie nieprzewodzące i są stosowane w sitodruku płytek elektronicznych w celu zbudowania warstwy izolacyjnej dla ochrony i wzmocnienia materiałów przewodzących.
Nanocząstki dielektryczne są wykorzystywane do nadawania tuszom, pastom i powłokom właściwości izolacyjnych.
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od laboratorium do rozmiar przemysłowy.