Ngjitës nanopërçues për elektronikë me performancë të lartë

Disperguesit ultrasonikë përdoren si një teknikë e besueshme për përzierjen dhe bluarjen në prodhimin e ngjitësve me performancë të lartë për elektronikën me performancë të lartë dhe nanoelektronikën. Në prodhimin e elektronikës me performancë të lartë, ngjitësit si ngjitësit nanopërçues janë shumë të kërkuar. Këta ngjitës me performancë të lartë përdoren, p.sh., si lidhje elektrike alternative dhe mund të zëvendësojnë materialin e saldimit kallaj/plumb.

Ngjitës me performancë të lartë për elektronikë me performancë të lartë

Për prodhimin e elektronikës me performancë të lartë nevojiten ngjitës me aftësi të lartë ngjitëse ndaj metaleve dhe përçueshmëri termike për shkëputjen termike dhe izolimin. Nanogrimca si argjendi, nikeli, grafeni, oksidi i grafenit dhe nanotubat e karbonit (CNTs) përfshihen shpesh në rrëshira epokside dhe polimere për të përftuar vetitë funksionale të dëshiruara, si përçueshmëria elektrike ose izolimi, përçueshmëria termike, rezistenca në tërheqje, moduli i Young-ut dhe fleksibiliteti. Ngjitësit me performancë të lartë të zhvilluar për elektronikën me performancë të lartë përdorin mbushës metalikë (si nanogrimca argjendi, ari, nikeli ose bakri) për të siguruar përçueshmëri elektrike. Për të shfrytëzuar vetitë e jashtëzakonshme të këtyre materialeve, madhësia e tyre duhet të zvogëlohet në shkallë nanometrike. Meqë zvogëlimi i madhësisë dhe dispergimi i nanogrimcave është një detyrë sfiduese, një teknologji e fuqishme bluarjeje dhe dispergimi është thelbësore për formulime të suksesshme ngjitësish.

Dispergimi ultrasonik ofron përparësi të ndryshme krahasuar me teknikat tradicionale të përzierjes dhe bluarjes. Falë besueshmërisë dhe efektivitetit të tij, sonikimi është konsoliduar në përpunimin e nanomaterialeve dhe mund të gjendet në çdo industri ku nanogrimcat sintetizohen dhe/ose përfshihen në lëngje. Prandaj, trajtimi me ultratinguj është teknika ideale për prodhimin e ngjitësve nanopërçues që përmbajnë nanombushës si nanogrimca, nanotela ose nanotuba karboni dhe monoshtresa grafeni (nanofletë).
ECAs: Një shembull i spikatur është formulimi i ngjitësve përçues elektrikë (ECAs), të cilët janë kompozite të përbëra nga një matricë polimerike dhe mbushës përçues elektrikë. Për të formuluar një ngjitës me performancë të lartë për aplikime elektronike, një rrëshirë polimerike (p.sh., epokside, silikoni, poliimidi) duhet të sigurojë funksione fizike dhe mekanike si ngjitja, rezistenca mekanike dhe rezistenca ndaj goditjes, ndërsa mbushësi metalik (p.sh., nanoargjendi, nanoari, nanonikeli ose nanobakri) krijon përçueshmëri elektrike superiore. Për ngjitësit me veti izoluese, në kompozitin ngjitës përfshihen mbushës me bazë minerale.

Para dhe pas sonikimit: Kurba e gjelbër tregon madhësinë e grimcave para sonikimit, ndërsa kurba e kuqe paraqet shpërndarjen e madhësisë së grimcave të silicës së disperguar me ultratinguj.

Dispergimi ultrasonik i nanomaterialeve në ngjitës viskozë

Homogjenizuesit ultrasonikë janë shumë efektivë kur aglomeratet, agregatet dhe madje edhe grimcat parësore duhet të zvogëlohen në madhësi në mënyrë të besueshme. Përparësia e përzierësve ultrasonikë është aftësia e tyre për t’i bluar grimcat deri në madhësi më të vogla dhe më uniforme, pavarësisht nëse synohen mikrogrimca apo nanogrimca si rezultat i procesit. Ndërsa teknologji të tjera, si përzierësit me tehe ose me rotor-stator, homogjenizuesit me presion të lartë, mullinjtë me rruaza etj., shfaqin mangësi si pamundësia për të prodhuar nanogrimca uniformisht të vogla, ndotja nga mjetet bluarëse, grykat e bllokuara dhe konsumi i lartë i energjisë, disperguesit ultrasonikë përdorin parimin e punës së kavitacionit akustik. Është dëshmuar se kavitacioni i gjeneruar nga ultratingujt është shumë efektiv, efikas në përdorimin e energjisë dhe i aftë të dispergojë edhe materiale me viskozitet të lartë, si pastat e ngarkuara me nanogrimca.

Si funksionon dispergimi ultrasonik?

Forcat prerëse të kavitacionit dhe rrjedhat e lëngut i përshpejtojnë grimcat në mënyrë që ato të përplasen me njëra-tjetrën. Kjo njihet si përplasje ndërmjet grimcave. Vetë grimcat veprojnë si mjet bluarës, gjë që shmang ndotjen nga rruazat bluarëse dhe procesin pasues të ndarjes, i cili është i nevojshëm kur përdoren mullinj konvencionalë me rruaza. Meqë grimcat copëtohen nga përplasjet ndërmjet tyre me shpejtësi shumë të larta, deri në 280m/sec, mbi to veprojnë forca jashtëzakonisht të larta, prandaj ato thyhen në fraksione shumë të imëta. Fërkimi dhe erozioni u japin këtyre fragmenteve të grimcave një sipërfaqe të lëmuar dhe formë uniforme. Kombinimi i forcave prerëse dhe përplasjeve ndërmjet grimcave i jep homogjenizimit dhe dispergimit ultrasonik një epërsi, duke siguruar suspensione dhe dispersione koloidale shumë homogjene!
Një përfitim tjetër i forcave të larta prerëse të gjeneruara nga ultratingujt është efekti i uljes së viskozitetit nën prerje. Për shembull, rrëshirat epokside të përgatitura me ultratinguj dhe të mbushura me CNT të oksiduar shfaqin ulje të viskozitetit nën prerje. Meqë ky efekt e ul përkohësisht viskozitetin e fluidit, përpunimi i kompoziteve viskoze lehtësohet.

Një sekuencë kuadrosh e regjistruar me shpejtësi të lartë (nga a në f), që ilustron eksfolimin sonomekanik të një flete grafiti në ujë duke përdorur UP200S, një pajisje ultrasonike 200W me sonotrodë 3-mm. Shigjetat tregojnë vendin e çarjes (eksfolimit), ku flluskat e kavitacionit depërtojnë në çarje.
(Studimi dhe imazhet:© Tyurnina et al. 2020)

Krahasim i nanombushësve të ndryshëm të disperguar në ngurtësues (trajtimi me ultratinguj–US): (a) 0,5 wt% nanofibër karboni (CNF); (b) 0,5 wt% CNToxi; (c) 0,5 wt% nanotub karboni (CNT); (d) 0,5 wt% CNT pjesërisht i disperguar.
(Studimi dhe imazhi: © Zanghellini et al., 2021)

Pajisje ultrasonike me fuqi të lartë për formulimin e ngjitësve me performancë të lartë

Hielscher Ultrasonics është specialist në pajisjet ultrasonike me performancë të lartë për përpunimin e lëngjeve dhe suspensioneve të dendura. Disperguesit ultrasonikë mundësojnë përpunimin e materialeve me viskozitet të lartë, si rrëshirat me përmbajtje të lartë mbushësish, dhe sigurojnë shpërndarjen uniforme të nanomaterialeve brenda kompoziteve.
Kontrolli i saktë mbi parametrat e procesit ultrasonik, si amplituda, energjia e futur, temperatura, presioni dhe koha, mundëson përshtatjen e ngjitësve në shkallë nanometrike.
Pavarësisht nëse formulimi juaj kërkon dispergimin e nanombushësve organikë apo inorganikë, si nanotubat, nanokristalet e celulozës (CNCs), nanofibrat ose nanometalet, Hielscher Ultrasonics ka konfigurimin ideal ultrasonik për formulimin tuaj të ngjitësit.
Procesorët ultrasonikë industrialë të Hielscher Ultrasonics mund të japin amplituda shumë të larta dhe janë të aftë të deaglomerojnë dhe të dispergojnë nanomateriale edhe në viskozitete shumë të larta. Amplituda deri në 200µm mund të mbahen lehtësisht në mënyrë të vazhdueshme gjatë funksionimit 24/7.
Pajisjet ultrasonike Hielscher njihen për cilësinë, besueshmërinë dhe qëndrueshmërinë e tyre. Hielscher Ultrasonics është një kompani e certifikuar sipas ISO dhe i kushton vëmendje të veçantë pajisjeve ultrasonike me performancë të lartë, të cilat ofrojnë teknologji të fjalës së fundit dhe lehtësi përdorimi. Sigurisht, pajisjet ultrasonike Hielscher janë në përputhje me CE dhe plotësojnë kërkesat e UL, CSA dhe RoHs.
Tabela më poshtë ju jep një ide për kapacitetin e përafërt të përpunimit të pajisjeve tona ultrasonike: