Nanoprevodna lepila za visoko zmogljivo elektroniko
Ultrazvočni dispergatorji se uporabljajo kot zanesljiva tehnika mešanja in mletja pri proizvodnji visoko zmogljivih lepil za visoko zmogljivo elektroniko in nanoelektroniko. Pri proizvodnji visoko zmogljive elektronike je veliko povpraševanje po lepilih, kot so nanoprevodna lepila. Takšna visoko zmogljiva lepila se uporabljajo npr. kot alternativne medsebojne povezave in lahko nadomestijo kositr/svinčeno spajko.
Visoko zmogljiva lepila za visoko zmogljivi elektroniko
Za proizvodnjo visoko zmogljive elektronike so potrebna lepila z visoko lepljivostjo kovin in toplotno prevodnostjo za toplotno ločevanje in izolacijo. Nanodelci, kot so srebro, nikelj, grafen, grafen oksid in ogljikove nanocevke (CNT), se pogosto vključijo v epoksidne smole in polimere, da se dosežejo želene funkcionalne lastnosti, kot so električna prevodnost ali izolacija, toplotna prevodnost, natezna trdnost, Youngov modul in prožnost. Visoko zmogljiva lepila, razvita za visoko zmogljivo elektroniko, uporabljajo kovinska polnila (kot so nanodelci srebra, zlata, niklja ali bakra) za zagotavljanje električne prevodnosti. Da bi sprostili izjemne lastnosti teh materialov, je treba njihovo velikost zmanjšati na nano. Ker je zmanjšanje velikosti in disperzija nanodelcev zahtevna naloga, je zmogljiva tehnologija rezkanja in razpršitve ključnega pomena za uspešne lepilne formulacije.
- Električno prevodna lepila (ECA)
- – Izotropno prevodna lepila (ICA)
- – Anizotropna prevodna lepila (ACA)
- Neprevodna / električno izolacijska lepila
Industrijska montaža ultrazvočnih razpršilnikov (2x UIP1000hdT) za obdelavo nanodelcev in nanocevk v neprekinjenem linijskem načinu.
Ultrazvočna disperzija ponuja različne prednosti v primerjavi s tradicionalnimi tehnikami mešanja in mletja. Zaradi svoje zanesljivosti in učinkovitosti je ultrazvočno razbijanje vzpostavljeno pri obdelavi nanomaterialov in ga je mogoče najti v vsaki industriji, kjer se nanodelci sintetizirajo in/ali vključijo v tekočine. Ultrasonication je zato idealna tehnika za proizvodnjo nanoprevodnih lepil, ki vsebujejo nano-polnila, kot so nanodelci, nanožice ali ogljikove nanocevke in grafenske monoplasti (nanolisti).
Evropska računska sodišča: Pomemben primer je formulacija električno prevodnih lepil (ECA), ki so kompoziti iz polimerne matrice in električno prevodnih polnil. Za oblikovanje visoko zmogljivega lepila za elektronske aplikacije mora polimerna smola (npr. epoksid, silikon, poliimid) zagotoviti fizikalne in mehanske funkcionalnosti, kot so oprijem, mehanska trdnost, udarna trdnost, medtem ko kovinsko polnilo (npr. nano-srebro, nano-zlato, nano-nikelj ali nano-baker) ustvarja vrhunsko električno prevodnost. Za lepila z izolacijskimi lastnostmi so v lepilni kompozit vključena polnila na osnovi mineralov.
Pred in po ultrazvočnem razbijanju: Zelena krivulja prikazuje velikost delcev pred ultrazvočno razpršenim silicijevim dioksidom, rdeča krivulja je porazdelitev velikosti delcev ultrazvočno razpršenega silicijevega dioksida.
Ultrazvočna disperzija nanomaterialov v viskozna lepila
Ultrazvočni homogenizatorji so zelo učinkoviti, kadar je treba aglomerati delcev, agregate in celo primarne delce zanesljivo zmanjšati. Prednost ultrazvočnih mešalnikov je njihova sposobnost mletja delcev do manjših in bolj enakomernih velikosti delcev, ne glede na to, ali so mikronski ali nanodelci ciljni kot rezultat procesa. Medtem ko druge tehnologije, kot so mešalniki rezil ali rotor-stator, visokotlačni homogenizatorji, mlini kroglic itd., Kažejo pomanjkljivosti, kot so nezmožnost proizvodnje enakomerno majhnih nanodelcev, kontaminacija z rezkalnimi mediji, zamašene šobe in visoka poraba energije, ultrazvočni razpršilniki uporabljajo delovni princip akustične kavitacije. Ultrazvočna kavitacija se je izkazala za zelo učinkovito, energetsko učinkovito in sposobno razpršiti celo visoko viskozne materiale, kot so paste z nanodelci.
PLGA nanodelci. (A): Porazdelitev velikosti delcev, pripravljenih pri koncentraciji polimera / ultrazvočni moči 2% / 32W, 5% / 32W in 2% / 25W%; Zadrževalni čas = 14 s. (B),(C): SEM slike delcev, pripravljenih iz 2 oziroma 5% raztopin polimerov. Čas bivanja = 14s; ultrazvočna moč = 32W. Črte predstavljajo 1 mikron.
(Študija in slike: © Freitas et al., 2006)
Kako deluje ultrazvočna disperzija?
Kavitacijske strižne sile in tekočinski tokovi pospešijo delce, tako da trčijo med seboj. To je znano kot trk med delci. Delci sami delujejo kot medij za mletje, ki preprečuje kontaminacijo z mletjem kroglic in kasnejšim postopkom ločevanja, ki je potreben pri uporabi običajnih kroglic. Ker se delci razbijejo zaradi trka med delci pri zelo visokih hitrostih do 280 m / s, delujejo izjemno visoke sile na delce, ki se zato razdelijo na minutne frakcije. Trenje in erozija dajeta tem delcem polirano površino in enakomerno obliko. Kombinacija strižnih sil in trka med delci daje ultrazvočni homogenizaciji in disperziji ugoden rob, ki zagotavlja visoko homogene koloidne suspenzije in disperzije!
Druga prednost visokih strižnih sil, ki jih ustvarja ultrazvok, je učinek strižnega redčenja. Na primer, ultrazvočno pripravljene epoksidne smole, napolnjene z oksidiranimi CNT, kažejo strižno redčenje. Ker strižno redčenje začasno zmanjša viskoznost tekočine, se olajša obdelava viskoznih kompozitov.
Hitro zaporedje (od a do f) okvirjev, ki ponazarjajo sono-mehansko piling grafitnih kosmičev v vodi z uporabo UP200S, 200W ultrazvočnega aparata s 3-milimetrsko sonotrodo. Puščice kažejo mesto cepitve (pilinga) s kavitacijskimi mehurčki, ki prodirajo v razcep.
(Študija in slike: © Tyurnina et al. 2020)
UIP1000hdT – Ultrazvočna namizna postavitev za pripravo nanokompozitov, npr. za visoko zmogljiva lepila.
- Učinkovita nanoobdelava: učinkovita & prihranek časa
- prilagodljiv specifičnim formulacijama izdelkov
- Enotna obdelava
- natančno nadzorovani procesni pogoji
- ponovljivi rezultati
- Stroškovna učinkovitost
- varno delovanje
- enostavna namestitev, nizko vzdrževanje
- linearno povečanje na poljubno prostornino
- okolju prijazen
Primerjava različnih nanopolnil, razpršenih v trdilcu (ultrazvočna obdelava – ZDA): (a) 0,5 mas. % ogljikovih nanovlaken (CNF); (b) 0,5 mas. % CNToxi; (c) 0,5 mas. % ogljikove nanocevke (CNT); (d) 0,5 mas. % CNT delno razpršeno.
(Študija in slika: © Zanghellini et al., 2021)
Ultrazvočni aparati visoke moči za formuliranje visoko zmogljivih lepil
Hielscher Ultrasonics je specialist, ko gre za visoko zmogljivo ultrazvočno opremo za obdelavo tekočin in gnojevke. Ultrazvočni razpršilniki omogočajo obdelavo visoko viskoznih materialov, kot so visoko napolnjene smole, in zagotavljajo enakomerno porazdelitev nanomaterialov v kompozitih.
Natančen nadzor nad ultrazvočnimi procesnimi parametri, kot so amplituda, vnos energije, temperatura, tlak in čas, omogočajo prilagajanje lepil v nanometrskem območju.
Ne glede na to, ali vaša formulacija zahteva disperzijo organskih ali anorganskih nano-polnil, kot so nanocevke, celulozni nanokristali (CNC), nanovlakna ali nano-kovine, ima Hielscher Ultrasonics idealno ultrazvočno nastavitev za vašo lepilno formulacijo.
Hielscher Ultrasonics’ Industrijski ultrazvočni procesorji lahko zagotovijo zelo visoke amplitude in so sposobni deaglomerirati in razpršiti nanomateriale tudi pri zelo visokih viskoznostih. Amplitude do 200 μm se lahko enostavno neprekinjeno izvajajo v 24/7 delovanju.
Hielscher ultrazvočni aparati so priznani po svoji kakovosti, zanesljivosti in robustnosti. Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in daje poseben poudarek visoko zmogljivim ultrazvočnim aparatom z najsodobnejšo tehnologijo in prijaznostjo do uporabnika. Seveda so Hielscher ultrazvočni aparati skladni s CE in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.
Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:
| Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 1 do 500 ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
| 10 do 2000 ml | 20 do 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000 |
| n.a. | Večji | Grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!
Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne homogenizatorje za mešanje, disperzijo, emulgacijo in ekstrakcijo v laboratorijski, pilotni in industrijski ravni.
Literatura / Reference
- 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 proizvaja visoko zmogljive ultrazvočne homogenizatorje iz laboratorij k industrijska velikost.