Storskalig produktion av ledande bläck med ultraljud
- Jämnt dispergerade nanopartiklar såsom silver, grafen eller CNT med en exakt anpassad partikelstorlek är avgörande för framställning av bläck med hög elektrisk ledningsförmåga.
- Kraftfulla ultraljudsdispergerare gör det möjligt att syntetisera, deagglomerera och fördela metalliska nanopartiklar (t.ex. Ag), kolbaserade nanopartiklar (t.ex. CNT, grafen) samt nanokompositer med utmärkt elektrisk ledningsförmåga.
- Hielschers ultraljudsdispergerare säkerställer dispersioner av hög kvalitet och är samtidigt mycket effektiva, tillförlitliga och kostnadseffektiva.
Ultraljudsdispergering av ledande nanopartiklar
Ledande bläck har – som namnet antyder – elektrisk ledningsförmåga som funktion. För att framställa ledande bläck och beläggningar måste komponenter som leder elektricitet (ledande fyllmedel) dispergeras mycket jämnt i bläckbasen. Nanopartiklar såsom silver, koppar, CNT, grafen, grafit, andra metallbelagda partiklar och nanokompositer tillsätts för att ge hög ledningsförmåga.
Ultraljudsprocessorer skapar extremt intensiva skjuvkrafter som kan övervinna van der Waals-krafter och molekylbindningar. Ultraljudsdispergering är den föredragna tekniken för att dispergera nanopartiklar, eftersom ultraljudsbehandling ger en mycket snäv kornstorleksfördelning, hög partikelfunktionalitet och reproducerbara resultat.
- Bläck med nanosilver
- Grafenbläck (med mycket höga grafenhalter)
- Kopparbläck (nanotrådar och nanopartiklar)
- CNT-bläck
- SWNT-bläck
- Bläck med nanoguld
- en mängd olika nanokompositer
- Bläck för 3D-utskrift
- elektriskt ledande lim (ECA)
Ultraljudsdispergering av dielektriska nanopartiklar
För att ge en komposit isolerande egenskaper måste bland annat dielektriska partiklar såsom SiO2, ZnO och nanokompositer av aluminiumoxid och epoxi dispergeras homogent som enskilda partiklar i matrisen. Ultraljudsdispergering säkerställer att agglomerat bryts upp så att nanopartiklarna blir väl dispergerade. En mycket snäv partikelfördelning är avgörande för att materialet ska få en tillförlitlig dielektrisk funktion.
Hielschers högeffektsultraljudsapparater för nanodispersioner
Kraftfulla ultraljudssystem säkerställer tillförlitlig dispergering av nanopartiklar – från laboratorie- och bänkskala upp till full industriell skala. Jämfört med andra ultraljudsleverantörer kan Hielschers ultraljudssystem leverera mycket höga amplituder på upp till 200µm – vid kontinuerlig drift dygnet runt, alla dagar i veckan, och med enkla sonotrodformer. Om en tillämpning kräver ännu högre amplituder och/eller mycket höga temperaturer erbjuder Hielscher kundanpassade ultraljudssonotroder som kan leverera amplituder på >200µm och föras in i mycket heta miljöer (t.ex. för ultraljudsbehandling av metallsmältor). Hielschers ultraljudsutrustning är robust och uppfyller industriella standarder. All vår utrustning är konstruerad för drift dygnet runt, alla dagar i veckan, under hög belastning och i krävande miljöer.
Tabellen nedan ger en indikation på den ungefärliga bearbetningskapaciteten hos våra ultraljudsapparater:
| Satsvolym | Flödeshastighet | Rekommenderade apparater |
|---|---|---|
| 10 till 2000mL | 20 till 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 till 20L | 0,2 till 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 till 100L | 2 till 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 till 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | högre | kluster av UIP16000 |
- anpassad partikelstorlek
- hög ledningsförmåga
- höga partikelhalter
- låga till höga viskositeter
- processtyrning
- enkel bearbetning
- snabb
- kostnadseffektiv
Industriell ultraljudsprocessor UIP16000 (16kW) för produktion av ledande bläck
Litteratur / referens
- 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.
Värt att veta
Elektriskt ledande nanopartiklar
Nanopartiklar (NP) har unika materialegenskaper som kan skilja sig drastiskt från materialets egenskaper i bulkform. Nanomaterial förekommer i många olika former. De kan ha ett extremt högt längd–breddförhållande på 1:1 000 000 (t.ex. nanorör) eller en perfekt sfärisk form. Förutom rör och sfärer kan nanopartiklar ha formen av stavar, trådar, morrhårskristaller, nanoblommor, fibrer, flagor och punkter.
Nanopartiklarnas storlek och form spelar en viktig roll för deras egenskaper, såsom draghållfasthet, flexibilitet samt termomekaniska, ledande, dielektriska, magnetiska och optiska egenskaper. För att ge kompositer dessa funktioner måste nanopartiklar dispergeras och blandas jämnt i matrisen. För att uppnå en sådan högkvalitativ dispersion är ultraljudsbehandling den föredragna dispergeringstekniken.
Elektriskt ledande nanopartiklar används i stor utsträckning för att ge bläck och beläggningar elektrisk ledningsförmåga. Nanosilver (nano-Ag) är ett av de mest använda nanofyllmedlen i ledande bläck. Silverbaserade ledande bläck kan formuleras som vattenbaserade bläck för screentryck, som är flexibla och motståndskraftiga mot veckbildning.
Ledande bläck
Ledande bläck är ledande polymerer (polyanilin, polytiofen eller polypyrroler osv.) som kan appliceras med bläckstråletryck, spinnbeläggning osv. Vanliga elektriskt ledande bläck kan delas in i tre kategorier utifrån sina ledande komponenter, som kan vara ädelmetaller, ledande polymerer eller kolnanomaterial. Ledande bläck har ett brett användningsområde och används vid tillverkning av elektronik, förpackningar (PET och plastfilmer), sensorer, antenner, RFID-taggar/-etiketter, pekskärmar, OLED-skärmar, tryckta värmeelement och mycket annat.
PEDOT:PSS [poly(3,4-etylendioxitiofen) poly(styrensulfonat)] är en av de mest använda ledande polymererna och har, utöver sin höga ledningsförmåga, ett transparent utseende. Genom att tillsätta ett nätverk av kolnanorör, silvernanotrådar och/eller grafen kan ledningsförmågan hos PEDOT:PSS förbättras avsevärt. Modifierade PEDOT:PSS-bläck och formuleringar finns tillgängliga för olika beläggnings- och tryckprocesser. Vattenbaserade PEDOT:PSS-bläck används främst vid spaltmunstycksbeläggning, flexotryck, djuptryck och bläckstråletryck.
Dielektriska bläck
Dielektriska bläck och beläggningar är elektriskt icke-ledande och används vid screentryck av elektroniska kretskort för att skapa ett isolerande skikt som skyddar och förbättrar ledande material.
Dielektriska nanopartiklar används för att ge bläck, pastor och beläggningar isolerande förmåga.
Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer från laboratorieformat till industriell storlek.

