Nanovodna lepila za visoko zmogljivostno elektroniko

Ultrazvočni razpršilci se uporabljajo kot zanesljiva tehnika mešanja in rezkanja pri proizvodnji visoko zmogljivih lepil za visoko zmogljivo elektroniko in nano-elektroniko. Pri proizvodnji visoko zmogljivo elektroniko so lepila, kot so nanovodna lepila, v visokem povpraševanju. Taka visoko zmogljiva lepila se uporabljajo npr.

Visoko zmogljiva lepila za visoko zmogljivostno elektroniko

Za izdelavo visoko zmogljivo elektroniko so potrebna lepila z visoko kovinsko lepilo in toplotna prevodnost za toplotno nevezanost in izolacijo. Nanodelci, kot so srebro, niklj, grafen, grafen oksid in ogljikovi nanocevki (CNT), so pogosto vključeni v epoksidne smole in polimere, da pridobijo želene funkcionalne lastnosti, kot so električna prevodnost ali izolacija, toplotna prevodnost, natezna trdnost, Youngovi moduli in prilagodljivost. Visokozmogljiva lepila, razvita za visokozmogljivo elektronsko uporabo kovinskih polnil (kot so srebro, zlato, nikelj ali bakreni nanodelci), ki zagotavljajo električno prevodnost. Za odklepanje izrednih lastnosti teh materialov je treba njihovo velikost zmanjšati na nano lestvico. Ker je zmanjšanje velikosti in razpršenost nanodelcev zahtevna naloga, je močna tehnologija rezkanja in razpršenja ključna za uspešne ležeče formulacije.

Ultrazvočno razprševanje ponuja različne prednosti v primerjavi s tradicionalnimi tehnikami mešanja in rezkanja. Zaradi zanesljivosti in učinkovitosti je bila sonication ugotovljena v nanomaterijski predelavi in se lahko najde v kateri koli industriji, kjer se nanodelci sintetizirajo in/ali vključijo v tekočine. Ultrasonication je zato idealna tehnika za izdelavo nano-prevodnih lepil, ki vsebujejo nano-polnila, kot so nanodelci, nano žice, ali ogljikove nanocevke in grafenska monolate (nanosheets).
ECA: Izmeren primer je formulacija električno prevodnih lepil (ECA), ki so sestavljeni iz polimerne matrike in električno prevodnih polnil. Da bi oblikovali visokozmogljivo lepilo za elektronske aplikacije, Polimerna smola (npr. epoksida, silikona, poliimida) mora davati fizikalne i mehaničke funkcionalnosti, na primer adhezija, mehanska jakost, udarna jačina, dok metalno filler (npr. nano-srebro, nano-zlato, nano-nikl, ali nano-baker) pravi vrhunsku električnu provodljivost. Za lepila z izolacijsko lastnostjo se polnila na osnovi mineralov vdelajo v lepilo.

Pred in po ultrazvoka: Zelena krivulja prikazuje velikost delcev pred ultrazvočno razbijanje, rdeča krivulja je porazdelitev velikosti delcev ultrazvočno dispergirani silicijev dioksid.

Ultrazvočna disperzija nanomaterialov v viskozno lepila

Ultrazvočni homogenizatorji so zelo izkoščeni, ko je treba strdke delce, agregate in celo primarne delce zanesljivo zmanjšati v velikosti. Prednost ultrazvočnih mešal je njihova sposobnost, da mlinski delci navzdol na manjše in bolj enotne velikosti delcev, ne glede na to, ali so mikron- ali nano-delci ciljno usmerjeni kot rezultat procesa. Medtem ko druge tehnologije, kot so mešalniki rezil ali rotorjev, visokotlačni homogenizatorji, mlini za žarnice itd., kažejo pomanjkljivosti, kot so nezmožnost izdelave enotno majhnih nanodelcev, kontaminacija z rezkalnimi mediji, zamašene šobe in visoka poraba energije, ultrazvočni razpršilniki uporabljajo delovno načelo akustične kavitacije. Ultrazvočno ustvarjena kavitacija se je izkazala kot zelo učinkovita, energetsko učinkovita in sposobna razprševanja celo visoko viskozno materiale, kot so nanodelci naložene paste.

Kako deluje ultrazvočno razpršitev?

Kavitacialne omejevalne sile in tekoči tokovi pospešijo delce, tako da trčijo med seboj. To je znano kot meddelni trk. Delci sami delujejo kot mletni medij, ki se izogne kontaminacijo z mletjem in naslednjim postopkom ločevanja, kar je potrebno pri uporabi običajnih mlinov za bead. Ker se delci razkrojijo s trki med delci pri zelo visokih hitrostih do 280m/sek, za delce veljajo izredno visoke sile, ki se zato razidejo na minutne frakcije. Trenje in erozija dajeta tem delcim polirano površino in enakomerno oblikovano obliko. Kombinacija strižnih sil in meddelnega trka dajeta ultrazvočno homogenizacijo in disperzijo ugodni rob, ki zagotavlja visoko homogene koloidne vzmetenja in disperzije!
Še ena korist visoko ščipnih sil, ki jih ustvarja ultrazvočna je učinek tanjšanja maže. Na primer, ultrazvočno pripravljene epoksi smole, napolnjene z oksidiziranimi CNT kažejo tanjšanje omejev. Ker tanjšanje smika začasno znižuje viskoznost tekočine, je olajšana obdelava viskoznih kompositov.

Hitro zaporedje (od a do f) okvirjev, ki ponazarjajo sono-mehansko piling grafitnega kosmiča v vodi z uporabo UP200S, ultrazvočnegatorja 200W s 3-mm sonotrodo. Puščice prikazujejo mesto razcepa (pilinga) s kavitacijo mehurčki, ki se penetracijo razcepi.
(Študija in slike: © Tyurnina et al. 2020)

Primerjava različnih nanofillerjev, razpršenih v trdnjavi (ultrasonication – ZDA): (a) 0,5 wt% ogljikovega nanofiberja (CNF); (b) 0,5 wt% CNToxi; (c) 0,5 wt% ogljikove nanocevke (CNT); (d) 0,5 wt% CNT pol-razpršen.
(Študija in slika: © Zanghellini et al., 2021)

Ultrasonicatorji visoke moči za oblikovanje visoko zmogljivo lepila

Hielscher Ultrasonics je specialist, ko gre za visokozmogočno ultrazvočno opremo za obdelavo tekočine in blata. Ultrazvočni razpršilci omogočajo obdelavo visoko viskozno materialov, kot so visoko napolnjene smole in zagotavljajo enakomerno porazdelitev nanomaterialov znotraj sestavljenih.
Natančna kontrola nad ultrazvočnimi procesnimi parametri, kot so amplituda, vnos energije, temperatura, tlak in čas omogočajo krojenje lepljenj v območju nanometra.
Wether vaša formulacija zahteva disperzijo organskih ali anorganskih nano-polnil, kot so nanocevke, celulozni nano-kristali (CNCs), nanofibers, ali nano-kovine, Hielscher Ultrasonics ima idealno ultrazvočno nastavitev za vaše lepilo formulacije.
Hielscher Ultrazvočna’ industrijski ultrazvočni predelovalci lahko dostavijo zelo visoke amplitude in so sposobni deaglomerat in razpršijo nanomateriale tudi pri zelo visokih viskoznostih. Amplitude do 200μm je mogoče brez težav neprekinjeno izvajati v 24/7 operaciji.
Hielscher ultrasonicatorji so priznani po kakovosti, zanesljivosti in robustnosti. Hielscher Ultrasonics je iso certificirano podjetje in dal poseben poudarek na visokozmogiji ultrasonicators, ki vključujejo najmotejšo tehnologijo in prijaznost uporabnika. Seveda, Hielscher ultrasonicators so CE skladni in izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.
V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators: