Adesivos nano-condutores para eletrônicos de alto desempenho
Dispersores ultrassônicos são usados como técnica de mistura e fresagem confiáveis na produção de adesivos de alto desempenho para eletrônicos de alto desempenho e nanoeletrônicos. Na produção de eletrônicos de alto desempenho, adesivos como adesivos nano-condutores estão em alta demanda. Esses adesivos de alto desempenho são usados, por exemplo, como interconexões alternativas e podem substituir a solda de estanho/chumbo.
Adesivos de alto desempenho para eletrônicos de alto desempenho
Para a produção de eletrônicos de alto desempenho, são necessários adesivos com altaadesividade metálica e condutividade térmica para desacoplamento térmico e isolamento. Nanopartículas como prata, níquel, grafeno, óxido de grafeno e nanotubos de carbono (CNTs) são frequentemente incorporadas em resinas epóxi e polímeros para obter as propriedades funcionais desejadas, como condutividade elétrica ou isolamento, condutividade de calor, resistência à tração, módulo de Young e flexibilidade. Adesivos de alto desempenho desenvolvidos para enchimentos metálicos de uso eletrônico de alto desempenho (como nanopartículas de prata, ouro, níquel ou cobre) para fornecer condutividade elétrica. Para desbloquear propriedades extraordinárias desses materiais, seu tamanho deve ser reduzido a nano-escala. Como a redução de tamanho e dispersão de nanopartículas é uma tarefa desafiadora, uma poderosa tecnologia de moagem e dispersão é fundamental para formulações adesivas bem sucedidas.
- Adesivos eletricamente condutores (ECA)
- – Adesivos isotropicamente condutores (ICA)
- – Adesivos condutores anisotrópicos (ACA)
- Adesivos não condutores/ isolantes eletricamente

Instalação industrial de dispersores ultrassônicos (2x UIP1000hdT) para o processamento de nanopartículas e nanotubos no modo contínuo em linha.
A dispersão ultrassônica oferece várias vantagens quando comparada às técnicas tradicionais de mistura e fresagem. Devido à sua confiabilidade e eficácia, a sonicação foi estabelecida no processamento de nanomateriais e pode ser encontrada em qualquer indústria onde nanopartículas são sintetizadas e/ou incorporadas em líquidos. A ultrassônica é, portanto, a técnica ideal para a produção de adesivos nano-condutores que contêm nano-preenchimentos, como nanopartículas, nanofios ou nanotubos de carbono e monocamadas de grafeno (nanofolhas).
ECAs: Um exemplo proeminente é a formulação de adesivos eletricamente condutores (ECAs), que são compostos feitos de matriz polimérica e preenchimentos eletricamente condutores. Para formular um adesivo de alto desempenho para aplicações eletrônicas, uma resina polimérica (por exemplo, epóxi, silicone, poliimida) deve fornecer funcionalidades físicas e mecânicas, como aderência, força mecânica, resistência ao impacto, enquanto o enchimento metálico (por exemplo, nano-prata, nano-ouro, nano-níquel ou nano-cobre) cria uma condutividade elétrica superior. Para adesivos com propriedades isolantes, os preenchimentos à base de minerais são incorporados ao composto adesivo.

Antes e após a sonicação: A curva verde mostra o tamanho de partícula antes de sonicação, a curva vermelha é a distribuição de tamanho de partículas de sílica dispersas ultrasonicamente.
Dispersão Ultrassônica de Nanomateriais em Adesivos Viscosos
Homogeneizantes ultrassônicos são muito eficazes quando aglomerados de partículas, agregados e até partículas primárias devem ser reduzidas de forma confiável em tamanho. A vantagem dos misturadores ultrassônicos é sua capacidade de moer partículas até tamanhos de partículas menores e mais uniformes, sejam micron ou nanopartículas como resultado do processo. Enquanto outras tecnologias como misturadores de lâminas ou rotor-estator, homogeneizadores de alta pressão, moinhos de contas etc. mostram desvantagens como a incapacidade de produzir nanopartículas uniformemente pequenas, contaminação por meios de fresagem, bicos entupidos e alto consumo de energia, dispersores ultrassônicos usam o princípio de trabalho da cavitação acústica. A cavitação gerada por ultrassom tem sido demonstrada como altamente eficaz, eficiente em termos de energia e capaz de dispersar até mesmo materiais altamente viscosos, como pastas carregadas de nanopartículas.

Nanopartículas PLGA. (A): Distribuição de tamanho das partículas preparadas na concentração/sonicação de polímeros de 2%/ 32W, 5%/ 32W e 2%/ 25W%; tempo de residência = 14 s. (B)(C): FOTOS SEM de partículas preparadas a partir de 2 e 5% de soluções de polímero, respectivamente. Tempo de residência = 14s; poder de sonicação = 32W. As barras representam 1 mícndo.
(Estudo e fotos: © Freitas et al., 2006)
Como funciona a dispersão ultrassônica?
Forças de tesoura cavitacional e fluxos líquidos aceleram partículas para que colidam entre si. Isso é conhecido como colisão entre partículas. As partículas em si atuam como meio de moagem, o que evita a contaminação por meio da moagem de contas e do processo de separação subsequente, que é necessário quando as usinas convencionais de contas são usadas. Uma vez que a partícula se quebra por colisão interpartícula a velocidades muito altas de até 280m/seg, forças extraordinariamente altas se aplicam às partículas, que, portanto, quebram em frações minúsculas. Atrito e erosão dão a esses fragmentos de partículas uma superfície polida e forma uniforme. A combinação de forças de cisalhamento e colisão interpartículas dão à homogeneização e dispersão ultrassônicas a borda vantajosa que oferece suspensões coloidais altamente homogêneas e dispersões!
Outro benefício das forças de alta cisalhamento geradas pelos ultrassônicos é o efeito do afinamento de tesoura. Por exemplo, resinas epóxi ultrasonicamente preparadas cheias de CNTs oxidadas mostram comportamento de corte de tesoura. À medida que o afinamento do corte diminui temporariamente a viscosidade do fluido, o processamento de compósitos viscosos é facilitado.

Uma sequência de alta velocidade (de a f) de quadros que ilustram a esfoliação sono-mecânica de um floco de grafite na água usando o UP200S, um ultrassônico de 200W com sonotrode de 3 mm. As setas mostram o lugar da divisão (esfoliação) com bolhas de cavitação penetrando na divisão.
(Estudo e fotos: © Tyurnina et al. 2020)

UIP1000hdT – Configuração de bancada ultrassônica para a preparação de nanocompactos, por exemplo, para adesivos de alto desempenho.
- nanoprocessamento eficaz: eficiente & economia de tempo
- adaptável a formulações específicas de produtos
- Processamento uniforme
- as condições do processo precisamente controláveis
- resultados reprodutíveis
- eficiência de custos
- operação segura
- instalação simples, baixa manutenção
- escala linear até qualquer volume
- favor do meio ambiente

Comparação de diferentes nanofillers dispersos em endurecedor (ultrassonicação -EUA): (a) nanofibra de carbono de 0,5 wt% (CNF); b 0,5 wt% CNToxi; c Nanotubo de carbono de 0,5 wt% (CNT); d 0,5 wt% CNT semi-dispersa.
(Estudo e foto: © Zanghellini et al., 2021)
Ultrassonicadores de alta potência para formular adesivos de alto desempenho
Hielscher Ultrasonics é especialista quando se trata de equipamentos ultrassônicos de alto desempenho para processamento de líquidos e chorume. Dispersores ultrassônicos permitem processar materiais altamente viscosos, como resinas altamente preenchidas e garantir a distribuição uniforme de nanomateriais dentro de compósitos.
O controle preciso sobre parâmetros de processo ultrassônico, como amplitude, entrada de energia, temperatura, pressão e tempo, permite a adaptação de adesivos na faixa de nanômetros.
Desde que sua formulação requer a dispersão de nano-enchimentos orgânicos ou inorgânicos, como nanotubos, nanocristais de celulose (CNCs), nanofibras ou nanodugas, a Hielscher Ultrasonics tem a configuração ultrassônica ideal para sua formulação adesiva.
Hielscher Ultrasonics’ processadores ultrassônicos industriais podem fornecer amplitudes muito altas e são capazes de desagregar e dispersar nanomateriais mesmo com viscosidades muito altas. Amplitudes de até 200μm podem ser facilmente executadas continuamente na operação 24/7.
Os ultrassonicadores hielscher são reconhecidos por sua qualidade, confiabilidade e robustez. Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada pela ISO e deu ênfase especial a ultrassonicadores de alto desempenho com tecnologia de ponta e simpatia pelo usuário. É claro que os ultrassonicadores hielscher são compatíveis com o CE e atendem aos requisitos de UL, CSA e RoHs.
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:
Volume batch | Quociente de vazão | Dispositivos Recomendados |
---|---|---|
1 a 500mL | 10 a 200 mL / min | UP100H |
10 a 2000 mL | 20 a 400 mL / min | UP200Ht, UP400St |
0.1 a 20L | 00,2 a 4 L / min | UIP2000hdT |
10 a 100L | 2 de 10L / min | UIP4000hdT |
n / D. | 10 a 100L / min | UIP16000 |
n / D. | maior | aglomerado de UIP16000 |
Contate-Nos! / Pergunte-nos!
Literatura / Referências
- 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 fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de Laboratório para tamanho industrial.