Ултразвучна производња проводљивих мастила у великим размерама
- Равномерно дисперговане наночестице, попут сребра, графена или угљеничних наноцеви (CNT), са прецизно прилагођеном величином честица, кључне су за производњу високопроводљивих мастила.
- Снажни ултразвучни диспергатори омогућавају синтезу, деагломерацију и расподелу металних наночестица (нпр. Ag), наночестица на бази угљеника (нпр. CNT, графен), као и нанокомпозита са одличном електричном проводљивошћу.
- Hielscher ултразвучни диспергатори обезбеђују висококвалитетне дисперзије, уз веома високу ефикасност, поузданост и економичност.
Ултразвучно дисперговање проводљивих наночестица
Проводљиво мастило има – као што му назив указује – својство електричне проводљивости. За припрему проводљивих мастила и премаза, компоненте које проводе електричну струју (проводљива пунила) морају бити веома равномерно дисперговане у основи мастила. Наночестице попут сребра, бакра, угљеничних наноцеви (CNT), графена, графита, других честица обложених металом и нанокомпозита додају се ради постизања високе проводљивости.
Ултразвучни процесори стварају изузетно интензивне силе смицања, којима се могу савладати ван дер Валсове силе и молекулске везе. Ултразвучно дисперговање је пожељна техника за дисперговање наночестица, јер соникација даје веома уску расподелу величине зрна, високу функционалност честица и поновљиве резултате.
Ултразвучни шаржни реактор за дисперговање наноматеријала у проводљивим мастилима.
- Мастила са наносребром
- Мастила са графеном (са веома високим садржајем графена)
- Мастила са бакром (наножице и наночестице)
- Мастила са CNT
- Мастила са SWNT
- Мастила са нанозлатом
- разноврсних нанокомпозита
- мастила за 3D штампу
- електропроводљивих лепкова (ECA)
Ултразвучно дисперговање диелектричних наночестица
Да би се композиту дала изолациона својства, диелектричне честице, попут SiO2, ZnO и нанокомпозита алуминијум-оксида и епоксидне смоле, између осталог, морају се хомогено дисперговати у матрици као појединачне честице. Ултразвучно дисперговање обезбеђује разбијање агломерата, тако да су наночестице добро дисперговане. Веома уска расподела величине честица кључна је за постизање поуздане диелектричне функционалности материјала.
Hielscher ултразвучни уређаји велике снаге за нанодисперзије
Снажни ултразвучни системи обезбеђују поуздано дисперговање наночестица – од лабораторијског нивоа и стоних уређаја до потпуно индустријских размера. У поређењу са другим добављачима ултразвучне опреме, Hielscher ултразвучни системи могу да постигну веома високе амплитуде до 200µm – уз непрекидан рад у режиму 24/7 и једноставне облике сонотрода. Ако примена захтева још веће амплитуде и/или веома високе температуре, Hielscher нуди прилагођене ултразвучне сонотроде, које могу да постигну амплитуде >200µm и да се уметну у веома вруће средине (нпр. за соникацију растопљених метала). Робусност Hielscher ултразвучне опреме задовољава индустријске стандарде. Сва наша опрема је направљена за рад у режиму 24/7 при великим оптерећењима и у захтевним срединама.
Табела у наставку даје преглед приближног капацитета обраде наших ултразвучних уређаја:
| Запремина шарже | Проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|
| 10 до 2000mL | 20 до 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 до 20L | 0,2 до 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 до 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | већи | група уређаја UIP16000 |
- прилагођена величина честица
- висока проводљивост
- висок садржај честица
- од ниских до високих вискозности
- контрола процеса
- једноставна обрада
- брзина
- економичност
Индустријски ултразвучни процесор UIP16000 (16kW) за производњу проводљивих мастила
Литература / Референце
- 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.
Корисне чињенице
Електропроводљиве наночестице
Наночестице (NP) имају јединствена својства материјала, која се могу драстично разликовати од својстава истог материјала у масивном облику. Наноматеријали се јављају у разноврсним облицима. Могу имати изузетно висок однос димензија од 1:1.000.000 (нпр. наноцеви) или савршено сферни облик. Поред цеви и сфера, наночестице имају облик штапића, жица, игличастих кристала, наноцветова, влакана, љуспица и тачака.
Величина и облик наночестица имају важну улогу у њиховим својствима, као што су затезна чврстоћа, флексибилност, термомеханичка, проводна, диелектрична, магнетна и оптичка својства. Да би се те функционалности пренеле на композите, наночестице се морају равномерно дисперговати и умешати у матрицу. За добијање тако висококвалитетне дисперзије, ултразвучна обрада је пожељна техника дисперговања.
Електропроводљиве наночестице се широко користе како би мастилима и премазима дале способност провођења електричне струје. Наносребро (nano-Ag) је једно од најчешће коришћених нанопунила у проводљивим мастилима. Проводљива мастила на бази сребра могу се формулисати као мастила на бази воде и мастила за ситоштампу, која су флексибилна и отпорна на гужвање.
Проводљива мастила
Проводљива мастила су проводљиви полимери (полианилин, политиофен или полипироли итд.), који се могу наносити инкџет штампом, центрифугалним наношењем премаза итд. Уобичајена електропроводљива мастила могу се сврстати у три категорије према својим проводљивим компонентама, које могу бити племенити метали, проводљиви полимери или угљенични наноматеријали. Проводљива мастила имају широк спектар примене и користе се у производњи електронике, амбалаже (PET и пластичних фолија), сензора, антена, RFID ознака/етикета, екрана осетљивих на додир, OLED екрана, штампаних грејача и многих других производа.
PEDOT:PSS [поли(3,4-етилендиокситиофен) поли(стиренсулфонат)] је један од најчешће коришћених проводљивих полимера, који поред високе проводљивости има и провидан изглед. Додавањем мреже угљеничних наноцеви, сребрних наножица и/или графена, проводљивост PEDOT:PSS може се значајно повећати. Модификована мастила и формулације PEDOT:PSS доступни су за различите поступке наношења премаза и штампе. Мастила PEDOT:PSS на бази воде углавном се користе за наношење премаза кроз прорезну млазницу, флексографију, дубоку ротациону штампу и инкџет штампу.
Диелектрична мастила
Диелектрична мастила и премази нису електропроводљиви и користе се у ситоштампи електронских штампаних плоча ради формирања изолационог слоја за заштиту и побољшање проводљивих материјала.
Диелектричне наночестице се користе како би мастилима, пастама и премазима дале изолациону способност.
Hielscher Ultrasonics производи ултразвучне хомогенизаторе високих перформанси од лабораторијских до индустријских размера.