Ultrazvočna proizvodnja prevodnih črnil v velikem obsegu
- Enakomerno dispergirani nanodelci, kot so srebro, grafen ali CNT, z natančno prilagojeno velikostjo delcev so ključni za proizvodnjo visoko prevodnih črnil.
- Zmogljivi ultrazvočni dispergatorji omogočajo sintezo, deaglomeracijo in porazdelitev kovinskih nanodelcev (npr. Ag), nanodelcev na osnovi ogljika (npr. CNT, grafena) ter nanokompozitov z odlično električno prevodnostjo.
- Ultrazvočni dispergatorji Hielscher zagotavljajo visokokakovostne disperzije ter so zelo učinkoviti, zanesljivi in stroškovno ugodni.
Ultrazvočno dispergiranje prevodnih nanodelcev
Prevodno črnilo ima – kot pove že njegovo ime – lastnost električne prevodnosti. Za pripravo prevodnih črnil in premazov morajo biti komponente, ki prevajajo elektriko (prevodna polnila), zelo enakomerno dispergirane v osnovi črnila. Za visoko prevodnost se vključujejo nanodelci, kot so srebro, baker, CNT, grafen, grafit, drugi delci s kovinsko prevleko in nanokompoziti.
Ultrazvočni procesorji ustvarjajo izjemno intenzivne strižne sile, s katerimi je mogoče premagati van der Waalsove sile in molekulske vezi. Ultrazvočno dispergiranje je prednostna tehnika za dispergiranje nanodelcev, saj sonikacija zagotavlja zelo ozko porazdelitev velikosti zrn, visoko funkcionalnost delcev in ponovljive rezultate.
Ultrazvočni šaržni reaktor za dispergiranje nanomaterialov v prevodnih črnilih.
- črnil z nanosrebrom
- grafenskih črnil (z zelo visoko vsebnostjo grafena)
- bakrovih črnil (nanožice in nanodelci)
- črnil s CNT
- črnil s SWNT
- črnil z nanozlatom
- raznovrstnih nanokompozitov
- črnil za 3D-tiskanje
- električno prevodnih lepil (ECA)
Ultrazvočno dispergiranje dielektričnih nanodelcev
Da bi kompozitu zagotovili izolacijske lastnosti, je treba dielektrične delce, kot so SiO2, ZnO in nanokompoziti aluminijevega oksida in epoksidne smole, med drugim homogeno dispergirati v matrico kot posamezne delce. Ultrazvočno dispergiranje zagotavlja razbijanje aglomeratov, tako da so nanodelci dobro dispergirani. Zelo ozka porazdelitev delcev je ključna za doseganje zanesljive dielektrične funkcionalnosti materiala.
Visokozmogljivi ultrazvočni procesorji Hielscher za nanodisperzije
Zmogljivi ultrazvočni sistemi zagotavljajo zanesljivo dispergiranje nanodelcev – od laboratorijskega merila in namiznih naprav do povsem industrijskega obsega. V primerjavi z drugimi dobavitelji ultrazvočne opreme lahko ultrazvočni sistemi Hielscher zagotavljajo zelo visoke amplitude do 200µm – pri neprekinjenem delovanju 24/7 in s preprostimi oblikami sonotrod. Če aplikacija zahteva še višje amplitude in/ali zelo visoke temperature, Hielscher ponuja prilagojene ultrazvočne sonotrode, ki lahko zagotavljajo amplitude >200µm in jih je mogoče vstaviti v zelo vroča okolja (npr. za sonikacijo kovinskih talin). Robustnost ultrazvočne opreme Hielscher izpolnjuje industrijske standarde. Vsa naša oprema je izdelana za delovanje 24/7 pri velikih obremenitvah in v zahtevnih okoljih.
Spodnja tabela prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih procesorjev:
| Prostornina šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | večji | sklop naprav UIP16000 |
- prilagojena velikost delcev
- visoka prevodnost
- visoka vsebnost delcev
- nizke do visoke viskoznosti
- nadzor procesa
- preprosta obdelava
- hitrost
- stroškovna učinkovitost
Industrijski ultrazvočni procesor UIP16000 (16kW) za proizvodnjo prevodnih črnil
Literatura / Viri
- 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.
Koristna dejstva
Električno prevodni nanodelci
Nanodelci (NP) imajo edinstvene materialne lastnosti, ki se lahko močno razlikujejo od lastnosti materiala v masivni obliki. Nanomateriali se pojavljajo v raznovrstnih oblikah. Lahko imajo izjemno visoko razmerje stranic 1:1.000.000 (npr. nanocevke) ali popolnoma kroglasto obliko. Poleg cevk in krogel imajo nanodelci obliko palic, žic, laskov, nanocvetov, vlaken, kosmičev in pik.
Velikost in oblika nanodelcev imata pomembno vlogo pri njihovih lastnostih, kot so natezna trdnost, prožnost ter termomehanske, prevodne, dielektrične, magnetne in optične lastnosti. Da bi te funkcionalnosti prenesli v kompozite, je treba NP enakomerno dispergirati in vmešati v matrico. Za doseganje tako kakovostne disperzije je ultrazvočna obdelava prednostna tehnika dispergiranja.
Električno prevodni nanodelci se pogosto uporabljajo za zagotavljanje električne prevodnosti črnil in premazov. Nanosrebro (nano-Ag) je eno najpogosteje uporabljenih nanopolnil v prevodnih črnilih. Prevodna črnila na osnovi srebra je mogoče formulirati kot črnila na vodni osnovi, primerna za sitotisk, ki so prožna in odporna proti gubanju.
Prevodna črnila
Prevodna črnila so prevodni polimeri (polianilin, politiofen ali polipiroli itd.), ki jih je mogoče nanašati z brizgalnim tiskom, vrtilnim nanašanjem itd. Običajna električno prevodna črnila lahko glede na njihove prevodne komponente razvrstimo v tri kategorije, pri čemer so te komponente lahko žlahtne kovine, prevodni polimeri ali ogljikovi nanomateriali. Prevodna črnila imajo širok spekter uporabe in se uporabljajo pri izdelavi elektronike, embalaže (PET in plastičnih folij), senzorjev, anten, oznak/etiket RFID, zaslonov na dotik, zaslonov OLED, tiskanih grelnikov in številnih drugih izdelkov.
PEDOT:PSS [poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)] je eden najpogosteje uporabljenih prevodnih polimerov, ki poleg visoke prevodnosti zagotavlja prosojen videz. Z dodajanjem mreže ogljikovih nanocevk, srebrnih nanožic in/ali grafena je mogoče znatno povečati prevodnost PEDOT:PSS. Modificirana črnila in formulacije PEDOT:PSS so na voljo za različne postopke nanašanja premazov in tiskanja. Črnila PEDOT:PSS na vodni osnovi se uporabljajo predvsem za nanašanje premazov z režasto šobo, fleksotisk, globoki tisk in brizgalni tisk.
Dielektrična črnila
Dielektrična črnila in premazi so električno neprevodni in se uporabljajo pri sitotisku elektronskih tiskanih vezij za izdelavo izolacijske plasti za zaščito in izboljšanje prevodnih materialov.
Dielektrični nanodelci se uporabljajo za zagotavljanje izolacijskih lastnosti črnil, past in premazov.
Hielscher Ultrasonics izdeluje visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje od laboratorijske do industrijske velikosti.