Produção ultra-sónica de tintas condutoras em grande escala
- As nanopartículas uniformemente dispersas, como a prata, o grafeno ou os CNT, com um tamanho de partícula exatamente adaptado, são cruciais para a produção de tintas altamente condutoras.
- Os dispersores ultra-sónicos potentes permitem sintetizar, desaglomerar e distribuir nanopartículas metálicas (por exemplo, Ag), à base de carbono (por exemplo, CNTs, grafeno), bem como nanocompósitos com excelente condutividade eléctrica.
- Os dispersores ultra-sónicos Hielscher asseguram dispersões de alta qualidade, sendo ao mesmo tempo muito eficazes, fiáveis e eficientes em termos de custos.
Dispersão ultra-sónica de nanopartículas condutoras
A tinta condutora tem – como o seu nome indica – a funcionalidade da condutividade eléctrica. Para preparar tintas e revestimentos condutores, os componentes que conduzem eletricidade (cargas condutoras) devem ser dispersos de forma muito uniforme na base da tinta. As nanopartículas como a prata, o cobre, os CNT, o grafeno, a grafite, outras partículas revestidas de metal e os nanocompósitos são incorporados para obter uma elevada condutividade.
Os processadores ultra-sónicos criam forças de cisalhamento extremamente intensas, através das quais as forças de van der Waals e as ligações moleculares podem ser ultrapassadas. A dispersão por ultra-sons é a técnica preferida para dispersar nanopartículas, uma vez que a sonicação permite uma distribuição granulométrica muito estreita, elevadas funcionalidades das partículas e resultados reprodutíveis.
Reator descontínuo ultrassónico para a dispersão de nanomateriais em tintas condutoras.
- Tintas nano-prateadas
- Tintas de grafeno (com cargas muito elevadas de grafeno)
- Tintas de cobre (nanofios e nanopartículas)
- Tintas CNT
- Tintas SWNT
- Tintas de nano-ouro
- nano-compósitos para colectores
- Tintas para impressão 3D
- colas condutoras de eletricidade (ECAs)
Dispersão ultra-sónica de nanopartículas dieléctricas
Para conferir propriedades isolantes a um compósito, as partículas dieléctricas, tais como SiO2, ZnO, nanocompósitos de alumina-epóxi, entre outras, devem ser dispersas homogeneamente como partículas individuais na matriz. A dispersão ultra-sónica assegura que os aglomerados são quebrados de modo a que as nanopartículas estejam bem dispersas. Uma distribuição de partículas muito estreita é crucial para obter uma funcionalidade dieléctrica fiável do material.
Hielscher Ultrasonicators de alta potência para nanodispersões
Sistemas ultra-sónicos potentes garantem a dispersão fiável de nanopartículas – Em comparação com outros fornecedores de ultra-sons, os sistemas ultra-sónicos da Hielscher são capazes de fornecer amplitudes muito elevadas, até 200µm – 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.
O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons:
| Volume do lote | caudal | Dispositivos recomendados |
|---|---|---|
| 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 | UIP4000 |
| n.d. | 10 a 100L/min | UIP16000 |
| n.d. | maior | grupo de UIP16000 |
- tamanho de partícula adaptado
- alta condutividade
- cargas elevadas de partículas
- viscosidades baixas a altas
- controlo do processo
- processamento fácil
- rápido
- Económico
Processador ultrassónico industrial UIP16000 (16kW) para a produção de tintas condutoras
Literatura / Referência
- 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.
Fatos, vale a pena conhecer
Nanopartículas condutoras de eletricidade
As nanopartículas (NPs) oferecem caraterísticas materiais únicas, que podem diferir drasticamente das caraterísticas do material a granel. Os nanomateriais têm formas muito variadas. Podem ter um rácio de aspeto extremamente elevado de 1:1.000.000 (por exemplo, nanotubos) ou uma forma perfeitamente esférica. Para além de tubos e esferas, as nanopartículas têm a forma de varetas, fios, bigodes, nanoflores, fibras, flocos e pontos.
O tamanho e a forma das nanopartículas desempenham um papel importante no que respeita às propriedades das NPs, tais como a resistência à tração, a flexibilidade, as propriedades termomecânicas, condutoras, dieléctricas, magnéticas e ópticas. Para conferir essas funcionalidades aos compósitos, as NPs devem ser dispersas e misturadas uniformemente na matriz. Para obter uma tal dispersão de alta qualidade, ultra-sons é a técnica de dispersão preferido.
As nanopartículas condutoras de eletricidade são amplamente utilizadas para conferir a tintas e revestimentos a capacidade de condução eléctrica. A nano-prata (nano-Ag) é uma das nanopartículas mais utilizadas em tintas condutoras. As tintas condutoras à base de prata podem ser formuladas como tintas à base de água e serigráficas, que são flexíveis e resistentes a vincos.
tintas condutoras
As tintas condutoras são polímeros condutores (polianilina, politiofeno ou polipirrol, etc.), que podem ser depositados através de impressão a jato de tinta, revestimento por rotação, etc. As tintas electrocondutoras comuns podem ser classificadas em três categorias correspondentes aos seus componentes condutores, que podem ser metais nobres, polímeros condutores ou nanomateriais de carbono. As tintas condutoras têm uma vasta gama de aplicações e são utilizadas no fabrico de produtos electrónicos, embalagens (PET e películas de plástico), sensores, antenas, etiquetas/rótulos RFID, ecrãs tácteis, ecrãs OLED, aquecedores impressos e muitos outros.
O PEDOT:PSS [poli(3,4-etilenodioxitiofeno) poli(estirenossulfonato)] é um dos polímeros condutores mais utilizados, que oferece, para além da sua elevada condutividade, um aspeto transparente. Ao adicionar uma rede de nanotubos de carbono, nanofios de prata e/ou grafeno, a condutividade do PEDOT:PSS pode ser significativamente melhorada. As tintas e formulações de PEDOT:PSS modificado estão disponíveis para diferentes processos de revestimento e impressão. As tintas de PEDOT:PSS à base de água são principalmente utilizadas no revestimento de matrizes, flexografia, rotogravura e impressão por jato de tinta.
Tintas dieléctricas
As tintas e os revestimentos dieléctricos não são condutores de eletricidade e são utilizados na serigrafia de placas de circuitos electrónicos para construir uma camada isolante para proteger e realçar os materiais condutores.
As nanopartículas dieléctricas são utilizadas para conferir às tintas, pastas e revestimentos uma capacidade de isolamento.
A Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultra-sónicos de alto desempenho a partir de laboratório para dimensão industrial.