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Adesivos nanocondutores para eletrônicos de alto desempenho

Os dispersores ultrassônicos são usados como técnica confiável de mistura e moagem na produção de adesivos de alto desempenho para eletrônicos de alto desempenho e nanoeletrônicos. Na produção de eletrônicos de alto desempenho, adesivos como adesivos nanocondutores 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

Adesivos nano-reforçados para aplicações em eletrônica de alto desempenho usam frequentemente dispersão ultrassônica para distribuição de nanopartículas.Para a produção de eletrônicos de alto desempenho, são necessários adesivos com alta adesividade do metal 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 térmica, resistência à tração, módulo de Young e flexibilidade. Adesivos de alto desempenho desenvolvidos para cargas metálicas 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 à escala nanométrica. 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.

Dispersão ultrassônica para

  • Adesivos eletricamente condutores (ECA)
  • – Adesivos isotropicamente condutores (ICA)
  • – Adesivos condutores anisotrópicos (ACA)
  • Adesivos não condutores / eletricamente isolantes

Pedido de Informação







A dispersão ultrassônica é uma tecnologia altamente eficiente para desembaraçar e desaglomerar nanopartículas. Portanto, os ultrassônicos da Hielscher Ultrasonics são amplamente utilizados na indústria para produzir nanodispersões em larga escala e suspensões nanoestruturadas.

Instalação industrial de dispersores ultrassônicos (2x UIP1000hdT) para o processamento de nanopartículas e nanotubos em modo contínuo em linha.

O vídeo mostra a mistura e dispersão ultrassônica de Grafite em 250mL de Resina Epóxi (Toolcraft L), usando um homogeneizador ultrassônico (UP400St, Hielscher Ultrasonics). A Hielscher Ultrasonics fabrica equipamentos para dispersar grafite, grafeno, nanotubos de carbono, nanofios ou cargas em laboratório ou em processos de produção de alto volume. As aplicações típicas são a dispersão de nanomateriais e micromateriais durante o processo de funcionalização ou para dispersão em resinas ou polímeros.

Misture resina epóxi com enchimento de grafite usando homogeneizador ultrassônico UP400St (400 watts)

Miniatura do vídeo

A dispersão ultrassônica oferece várias vantagens quando comparada às técnicas tradicionais de mistura e moagem. Devido à sua confiabilidade e eficácia, a sonicação foi estabelecida no processamento de nanomateriais e pode ser encontrada em qualquer indústria onde as nanopartículas são sintetizadas e/ou incorporadas em líquidos. A ultrassonografia é, portanto, a técnica ideal para a produção de adesivos nanocondutores que contêm nanocargas, 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 compósitos feitos de uma matriz polimérica e cargas eletricamente condutoras. 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 adesão, resistência mecânica, resistência ao impacto, enquanto o enchimento de metal (por exemplo, nano-prata, nano-ouro, nano-níquel ou nano-cobre) cria condutividade elétrica superior. Para adesivos com propriedades isolantes, cargas à base de minerais são incorporadas ao composto adesivo.

A dispersão ultrassônica resulta em uma distribuição de tamanho de partícula muito estreita.

Antes e depois da sonicação: A curva verde mostra o tamanho da partícula antes da sonicação, a curva vermelha é a distribuição do tamanho da partícula da sílica dispersa por ultrassom.

Dispersão ultrassônica de nanomateriais em adesivos viscosos

Os homogeneizadores ultrassônicos são muito eficazes quando aglomerados de partículas, agregados e até partículas primárias devem ser reduzidos de forma confiável em tamanho. A vantagem dos misturadores ultrassônicos é sua capacidade de moer partículas em tamanhos de partículas menores e mais uniformes, sejam micropartículas ou nanopartículas direcionadas como resultado do processo. Enquanto outras tecnologias, como misturadores de lâmina ou rotor-estator, homogeneizadores de alta pressão, moinhos de esferas, etc., apresentam desvantagens, como incapacidade de produzir nanopartículas uniformemente pequenas, contaminação por meios de moagem, bicos entupidos e alto consumo de energia, os dispersores ultrassônicos usam o princípio de funcionamento da cavitação acústica. A cavitação gerada por ultrassom demonstrou ser altamente eficaz, eficiente em termos de energia e capaz de dispersar até mesmo materiais altamente viscosos, como pastas carregadas com nanopartículas.

A dispersão ultrassônica é altamente eficiente na dispersão e desaglomeração de nanopartículas.

Nanopartículas de PLGA. (A): Distribuição de tamanho de partículas preparadas em concentração de polímero / potência de sonicação de 2% / 32W, 5% / 32W e 2% / 25W%; tempo de residência = 14 s. (B),(C): Imagens de MEV de partículas preparadas a partir de soluções poliméricas a 2 e 5%, respectivamente. Tempo de residência = 14s; potência de sonicação = 32W. As barras representam 1 mícron.
(Estudo e fotos: © Freitas et al., 2006)

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Ultrasonicator UP200St (200W) dispersando negro de fumo em água usando 1% em peso de Tween80 como surfactante.

Dispersão ultrassônica de negro de fumo usando o ultrassônico UP200St

Miniatura do vídeo

Como funciona a dispersão ultrassônica?

As forças de cisalhamento cavitacionais e os fluxos de líquido aceleram as partículas para que colidam umas com as outras. Isso é conhecido como colisão entre partículas. As próprias partículas atuam como meio de moagem, o que evita a contaminação por esferas de moagem e o subsequente processo de separação, que é necessário quando são usados moinhos de esferas convencionais. Como a partícula se estilhaça por colisão entre partículas em velocidades muito altas de até 280 m/s, forças extraordinariamente altas se aplicam às partículas, que, portanto, se dividem em frações minúsculas. O atrito e a erosão dão a esses fragmentos de partículas uma superfície polida e uma forma uniforme. A combinação de forças de cisalhamento e colisão entre partículas dá homogeneização e dispersão ultrassônica a borda vantajosa, proporcionando suspensões e dispersões coloidais altamente homogêneas!
Outro benefício das forças de alto cisalhamento geradas pelo ultrassom é o efeito do afinamento por cisalhamento. Por exemplo, resinas epóxi preparadas por ultrassom preenchidas com CNTs oxidados mostram comportamento de afinamento por cisalhamento. Como o afinamento por cisalhamento reduz temporariamente a viscosidade do fluido, o processamento de compósitos viscosos é facilitado.

Esfoliação ultrassônica de grafeno em água

Uma sequência de alta velocidade (de a a f) de quadros ilustrando a esfoliação sonomecânica de um floco de grafite em água usando o UP200S, um ultrassônico de 200 W com sonotrodo de 3 mm. As setas mostram o local da divisão (esfoliação) com bolhas de cavitação penetrando na divisão.
(Estudo e fotos: © Tyurnina et al. 2020)

Configuração ultrassônica de bancada para a preparação de nanocompósitos, por exemplo, para adesivos de alto desempenho.

UIP1000hdT – Configuração ultrassônica de bancada para a preparação de nanocompósitos, por exemplo, para adesivos de alto desempenho.

Neste vídeo, mostramos um sistema ultrassônico de 2 quilowatts para operação em linha em um gabinete purgável. A Hielscher fornece equipamentos ultrassônicos para quase todas as indústrias, como a indústria química, farmacêutica, cosmética, processos petroquímicos, bem como para processos de extração à base de solvente. Este gabinete de aço inoxidável purgável foi projetado para operação em áreas perigosas. Para isso, o gabinete selado pode ser purgado pelo cliente com nitrogênio ou ar fresco para evitar que gases ou vapores inflamáveis entrem no gabinete.

2x Ultrasonicators de 1000 Watts em Gabinete Purgável para Instalação em Áreas Perigosas

Miniatura do vídeo

Vantagens da nanodispersão e fresagem ultrassônica

  • nanoprocessamento eficaz: eficiente & economia de tempo
  • Adaptável a formulações de produtos específicos
  • processamento uniforme
  • condições de processo precisamente controláveis
  • Resultados reprodutíveis
  • Custo-benefício
  • Operação segura
  • Instalação simples, baixa manutenção
  • Escalonamento linear para qualquer volume
  • Ambientalmente amigável
A mistura e dispersão ultrassônica de alto cisalhamento é usada para incorporar nano-cargas em matrizes poliméricas, por exemplo, para a produção de adesivos de alto desempenho

Comparação de diferentes nanocargas dispersas em endurecedor (ultrassom - EUA): (a) 0,5% em peso de nanofibra de carbono (CNF); (b) 0,5% em peso de CNToxi; (c) 0,5% em peso de nanotubo de carbono (CNT); (d) 0,5% em peso de CNT semi-disperso.
(Estudo e imagem: © Zanghellini et al., 2021)

Ultrassônicos de alta potência para formulação de adesivos de alto desempenho

A Hielscher Ultrasonics é especialista quando se trata de equipamentos ultrassônicos de alto desempenho para processamento de líquidos e pastas. Os dispersores ultrassônicos permitem processar materiais altamente viscosos, como resinas altamente preenchidas, e garantem a distribuição uniforme de nanomateriais dentro dos compósitos.
O controle preciso sobre os parâmetros do processo ultrassônico, como amplitude, entrada de energia, temperatura, pressão e tempo, permite a adaptação de adesivos na faixa nanométrica.
Se sua formulação requer a dispersão de nano-cargas orgânicas ou inorgânicas, como nanotubos, nanocristais de celulose (CNCs), nanofibras ou nanometais, a Hielscher Ultrasonics tem a configuração ultrassônica ideal para sua formulação adesiva.
Hielscher Ultrasonics’ Os processadores ultrassônicos industriais podem fornecer amplitudes muito altas e são capazes de desaglomerar e dispersar nanomateriais, mesmo em viscosidades muito altas. Amplitudes de até 200 μm podem ser facilmente executadas continuamente em operação 24 horas por dia, 7 dias por semana.
Os ultrassônicos Hielscher são reconhecidos por sua qualidade, confiabilidade e robustez. A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada pela ISO e dá ênfase especial aos ultrassônicos de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de uso. Obviamente, os ultrassônicos Hielscher são compatíveis com CE e atendem aos requisitos da UL, CSA e RoHs.
A tabela abaixo fornece uma indicação da capacidade aproximada de processamento de nossos ultrassônicos:

Volume do lote Vazão Dispositivos recomendados
1 a 500mL 10 a 200mL/min UP100H
10 a 2000mL 20 a 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 0.2 a 4L/min UIP2000hdT
10 a 100L 2 a 10L/min UIP4000hdT
n.a. 10 a 100L/min UIP16000
n.a. maior cluster de UIP16000

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Os homogeneizadores ultrassônicos de alto cisalhamento são usados em laboratório, bancada, piloto e processamento industrial.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho para aplicações de mistura, dispersão, emulsificação e extração em escala laboratorial, piloto e industrial.



Literatura / Referências


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrassônicos de alto desempenho de labrador Para tamanho industrial.

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