การผลิตหมึกนำไฟฟ้าในปริมาณมากด้วยอัลตราโซนิก
- อนุภาคนาโน เช่น เงิน กราฟีน หรือ CNTs ที่กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอและมีขนาดอนุภาคที่ปรับให้ตรงตามความต้องการอย่างแม่นยำ มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการผลิตหมึกที่นำไฟฟ้าได้สูง
- เครื่องกระจายอนุภาคด้วยอัลตราโซนิกกำลังสูงช่วยให้สามารถสังเคราะห์ สลายกลุ่มอนุภาค และกระจายอนุภาคนาโนของโลหะ (เช่น Ag) อนุภาคนาโนที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก (เช่น CNTs กราฟีน) รวมถึงนาโนคอมโพสิตที่มีการนำไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม
- เครื่องกระจายอนุภาคด้วยอัลตราโซนิกของ Hielscher ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการกระจายตัวคุณภาพสูง พร้อมทั้งมีประสิทธิผลสูงมาก เชื่อถือได้ และคุ้มค่าต้นทุน
การกระจายอนุภาคนาโนที่นำไฟฟ้าด้วยอัลตราโซนิก
หมึกนำไฟฟ้ามีสมบัติในการนำไฟฟ้า – ตามที่ชื่อบ่งบอก ในการเตรียมหมึกและสารเคลือบนำไฟฟ้า ต้องกระจายองค์ประกอบที่นำไฟฟ้า (สารตัวเติมนำไฟฟ้า) ลงในสารพื้นฐานของหมึกอย่างสม่ำเสมอมาก มีการเติมอนุภาคนาโน เช่น เงิน ทองแดง CNTs กราฟีน แกรไฟต์ อนุภาคอื่น ๆ ที่เคลือบด้วยโลหะ และนาโนคอมโพสิต เพื่อให้มีการนำไฟฟ้าสูง
เครื่องประมวลผลด้วยอัลตราโซนิกสร้างแรงเฉือนที่รุนแรงอย่างยิ่ง ซึ่งสามารถเอาชนะแรงแวนเดอร์วาลส์และพันธะโมเลกุลได้ การกระจายตัวด้วยอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคที่นิยมเลือกใช้เพื่อกระจายอนุภาคนาโน เนื่องจากการใช้คลื่นอัลตราโซนิกให้การกระจายขนาดอนุภาคที่แคบมาก สมบัติเชิงหน้าที่ของอนุภาคสูง และผลลัพธ์ที่ทำซ้ำได้
เครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกแบบแบตช์สำหรับกระจายวัสดุนาโนในหมึกนำไฟฟ้า
- หมึกเงินนาโน
- หมึกกราฟีน (ที่มีปริมาณกราฟีนสูงมาก)
- หมึกทองแดง (เส้นลวดนาโนและอนุภาคนาโน)
- หมึก CNT
- หมึก SWNT
- หมึกทองคำนาโน
- นาโนคอมโพสิตหลากหลายชนิด
- หมึกที่ใช้พิมพ์ 3 มิติได้
- กาวนำไฟฟ้า (ECAs)
การกระจายอนุภาคนาโนไดอิเล็กทริกด้วยอัลตราโซนิก
เพื่อให้วัสดุคอมโพสิตมีสมบัติเป็นฉนวน ต้องกระจายอนุภาคไดอิเล็กทริก เช่น SiO2, ZnO และนาโนคอมโพสิตอะลูมินา–อีพ็อกซี รวมถึงชนิดอื่น ๆ ลงในเมทริกซ์อย่างสม่ำเสมอในรูปของอนุภาคเดี่ยว การกระจายตัวด้วยอัลตราโซนิกช่วยให้มั่นใจได้ว่ากลุ่มอนุภาคจะถูกสลาย ทำให้อนุภาคนาโนกระจายตัวได้ดี การกระจายอนุภาคที่แคบมากมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำให้วัสดุมีสมบัติไดอิเล็กทริกที่เชื่อถือได้
เครื่องอัลตราโซนิกกำลังสูงของ Hielscher สำหรับการกระจายตัวระดับนาโน
ระบบอัลตราโซนิกกำลังสูงช่วยให้มั่นใจได้ถึงการกระจายอนุภาคนาโนที่เชื่อถือได้ – ตั้งแต่ระดับห้องปฏิบัติการและเครื่องตั้งโต๊ะไปจนถึงระดับอุตสาหกรรมเต็มรูปแบบ เมื่อเทียบกับผู้จัดหาระบบอัลตราโซนิกรายอื่น ระบบอัลตราโซนิกของ Hielscher สามารถให้แอมพลิจูดที่สูงมากได้ถึง 200µm – โดยทำงานต่อเนื่องตลอด 24/7 และใช้โซโนโทรดที่มีรูปทรงเรียบง่าย หากการใช้งานต้องการแอมพลิจูดที่สูงยิ่งขึ้นและ/หรืออุณหภูมิที่สูงมาก Hielscher มีโซโนโทรดอัลตราโซนิกที่ออกแบบเฉพาะ ซึ่งสามารถให้แอมพลิจูด >200µm และสอดเข้าไปในสภาพแวดล้อมที่ร้อนมากได้ (เช่น เพื่อใช้คลื่นอัลตราโซนิกกับโลหะหลอมเหลว) ความทนทานของอุปกรณ์อัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรม อุปกรณ์ทั้งหมดของเราออกแบบมาเพื่อการทำงานตลอด 24/7 ภายใต้ภาระงานหนักและในสภาพแวดล้อมที่มีข้อกำหนดการทำงานสูง
ตารางด้านล่างแสดงกำลังการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:
| ปริมาตรต่อแบตช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนำ |
|---|---|---|
| 10 ถึง 2000mL | 20 ถึง 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 ถึง 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | สูงกว่านี้ | ชุดเครื่อง UIP16000 |
- ขนาดอนุภาคที่ปรับให้ตรงตามความต้องการ
- การนำไฟฟ้าสูง
- ปริมาณอนุภาคสูง
- ความหนืดตั้งแต่ต่ำถึงสูง
- การควบคุมกระบวนการ
- ดำเนินกระบวนการได้ง่าย
- รวดเร็ว
- คุ้มค่าต้นทุน
เครื่องประมวลผลด้วยอัลตราโซนิกระดับอุตสาหกรรม UIP16000 (16kW) สำหรับการผลิตหมึกนำไฟฟ้า
วรรณกรรม / เอกสารอ้างอิง
- 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.
ข้อเท็จจริงที่ควรทราบ
อนุภาคนาโนที่นำไฟฟ้า
อนุภาคนาโน (NPs) มีลักษณะเฉพาะของวัสดุที่เป็นเอกลักษณ์ ซึ่งอาจแตกต่างอย่างมากจากลักษณะของวัสดุชนิดเดียวกันในสภาพมวลรวม วัสดุนาโนมีรูปทรงหลากหลาย อาจมีอัตราส่วนมิติที่สูงอย่างยิ่งถึง 1:1,000,000 (เช่น ท่อนาโน) หรือมีรูปทรงกลมสมบูรณ์ นอกจากท่อและทรงกลมแล้ว อนุภาคนาโนยังมีรูปทรงเป็นแท่ง เส้นลวด ผลึกรูปหนวด ดอกไม้นาโน เส้นใย เกล็ด และจุด
ขนาดและรูปทรงของอนุภาคนาโนมีบทบาทสำคัญต่อสมบัติของ NPs เช่น ความต้านทานแรงดึง ความยืดหยุ่น สมบัติเชิงกลความร้อน การนำไฟฟ้า สมบัติไดอิเล็กทริก สมบัติทางแม่เหล็ก และสมบัติทางแสง เพื่อให้คอมโพสิตมีสมบัติเชิงหน้าที่เหล่านี้ ต้องกระจายและผสม NPs ลงในเมทริกซ์อย่างสม่ำเสมอ การใช้คลื่นอัลตราโซนิกเป็นเทคนิคการกระจายตัวที่นิยมเลือกใช้เพื่อให้ได้การกระจายตัวคุณภาพสูงเช่นนี้
อนุภาคนาโนที่นำไฟฟ้ามีการใช้งานอย่างแพร่หลายเพื่อให้หมึกและสารเคลือบสามารถนำไฟฟ้าได้ เงินนาโน (nano-Ag) เป็นหนึ่งในสารตัวเติมนาโนที่ใช้มากที่สุดในหมึกนำไฟฟ้า หมึกนำไฟฟ้าที่มีเงินเป็นองค์ประกอบหลักสามารถปรับสูตรให้เป็นหมึกชนิดน้ำและหมึกที่ใช้พิมพ์สกรีนได้ ซึ่งมีความยืดหยุ่นและทนต่อรอยพับ
หมึกนำไฟฟ้า
หมึกนำไฟฟ้าคือพอลิเมอร์นำไฟฟ้า (polyaniline, polythiophene หรือ polypyrroles เป็นต้น) ซึ่งสามารถทำให้ตกเคลือบได้ด้วยการพิมพ์อิงค์เจ็ต การเคลือบแบบหมุนเหวี่ยง เป็นต้น หมึกนำไฟฟ้าทั่วไปสามารถจำแนกได้เป็นสามประเภทตามองค์ประกอบที่นำไฟฟ้า ซึ่งอาจเป็นโลหะมีตระกูล พอลิเมอร์นำไฟฟ้า หรือวัสดุนาโนคาร์บอน หมึกนำไฟฟ้ามีขอบเขตการใช้งานกว้างขวาง และใช้ในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ บรรจุภัณฑ์ (PET และฟิล์มพลาสติก) เซนเซอร์ เสาอากาศ แท็ก/ฉลาก RFID หน้าจอสัมผัส จอแสดงผล OLED อุปกรณ์ให้ความร้อนที่ผลิตด้วยการพิมพ์ และอื่น ๆ อีกมากมาย
PEDOT:PSS [poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)] เป็นหนึ่งในพอลิเมอร์นำไฟฟ้าที่ใช้กันมากที่สุด ซึ่งนอกจากจะมีการนำไฟฟ้าสูงแล้ว ยังมีลักษณะโปร่งใสด้วย การเติมโครงข่ายของท่อนาโนคาร์บอน เส้นลวดนาโนเงิน และ/หรือกราฟีน สามารถเพิ่มการนำไฟฟ้าของ PEDOT:PSS ได้อย่างมาก หมึกและสูตร PEDOT:PSS ที่ผ่านการปรับแต่งมีให้เลือกสำหรับกระบวนการเคลือบและการพิมพ์ที่แตกต่างกัน หมึก PEDOT:PSS ชนิดน้ำใช้เป็นหลักในการเคลือบแบบสลอตได การพิมพ์เฟล็กโซกราฟี การพิมพ์โรโตกราวัวร์ และการพิมพ์อิงค์เจ็ต
หมึกไดอิเล็กทริก
หมึกและสารเคลือบไดอิเล็กทริกไม่นำไฟฟ้า และใช้ในการพิมพ์สกรีนแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์เพื่อสร้างชั้นฉนวนสำหรับปกป้องและเพิ่มสมรรถนะของวัสดุนำไฟฟ้า
อนุภาคนาโนไดอิเล็กทริกใช้เพื่อให้หมึก เพสต์ และสารเคลือบมีความสามารถในการเป็นฉนวน
Hielscher Ultrasonics ผลิตเครื่องโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกสมรรถนะสูง ตั้งแต่ขนาด ห้องปฏิบัติการ ไปจนถึงขนาด อุตสาหกรรม