Yüksek Performanslı Elektronikler için Nano İletken Yapıştırıcılar

Ultrasonik dağıtıcılar, yüksek performanslı elektronik ve nano-elektronik için yüksek performanslı yapıştırıcıların üretiminde güvenilir karıştırma ve frezeleme tekniği olarak kullanılır. Yüksek performanslı elektroniklerin üretiminde, nano iletken yapıştırıcılar gibi yapıştırıcılar yüksek talep görmektedir. Bu tür yüksek performanslı yapıştırıcılar, örneğin alternatif ara bağlantılar olarak kullanılır ve kalay/kurşun lehimin yerini alabilir.

Yüksek Performanslı Elektronikler için Yüksek Performanslı Yapıştırıcılar

Yüksek performanslı elektroniklerin üretimi için, ısı ayırma ve yalıtım için yüksek metal yapışkanlığına ve ısı iletkenliğine sahip yapıştırıcılar gereklidir. Gümüş, nikel, grafen, grafen oksit ve karbon nanotüpler (CNT'ler) gibi nano parçacıklar, elektriksel iletkenlik veya yalıtım, ısı iletkenliği, çekme mukavemeti, Young modülü ve esneklik gibi istenen fonksiyonel özellikleri elde etmek için sıklıkla epoksi reçinelere ve polimerlere dahil edilir. Yüksek performanslı elektronikler için geliştirilen yüksek performanslı yapıştırıcılar, elektriksel iletkenlik sağlamak için metal dolgu maddeleri (gümüş, altın, nikel veya bakır nanopartiküller gibi) kullanır. Bu malzemelerin olağanüstü özelliklerini ortaya çıkarmak için, boyutlarının nano ölçeğe indirgenmesi gerekir. Nanopartiküllerin boyutunun küçültülmesi ve dağıtılması zorlu bir görev olduğundan, başarılı yapıştırıcı formülasyonları için güçlü bir frezeleme ve dağıtma teknolojisi anahtardır.

Ultrasonik dispersiyon, geleneksel karıştırma ve frezeleme tekniklerine kıyasla çeşitli avantajlar sunar. Güvenilirliği ve etkinliği nedeniyle, sonikasyon nanomalzeme işlemede kurulmuştur ve nano parçacıkların sentezlendiği ve? veya sıvılara dahil edildiği herhangi bir endüstride bulunabilir. Ultrasonication bu nedenle nanopartiküller, nanoteller veya karbon nanotüpler ve grafen tek tabakaları (nanosheets) gibi nano dolgu maddeleri içeren nano-iletken yapıştırıcıların üretimi için ideal bir tekniktir.
ECA'lar: Öne çıkan bir örnek, polimerik bir matristen ve elektriksel olarak iletken dolgu maddelerinden yapılmış kompozitler olan elektriksel olarak iletken yapıştırıcıların (ECA'lar) formülasyonudur. Elektronik uygulamalar için yüksek performanslı bir yapıştırıcıyı formüle etmek için, bir polimerik reçine (örneğin, epoksi, silikon, poliimid) yapışma, mekanik mukavemet, darbe dayanımı gibi fiziksel ve mekanik işlevler sağlarken, metal dolgu maddesi (örneğin, nano-gümüş, nano-altın, nano-nikel veya nano-bakır) üstün elektrik iletkenliği yaratır. Yalıtım özelliklerine sahip yapıştırıcılar için, yapıştırıcı kompozitin içine mineral bazlı dolgu maddeleri dahil edilir.

Sonikasyondan önce ve sonra: Yeşil eğri, sonikasyondan önce parçacık boyutunu gösterir, kırmızı eğri, ultrasonik olarak dağılmış silikanın parçacık boyutu dağılımıdır.

Nanomalzemelerin Viskoz Yapıştırıcılara Ultrasonik Dispersiyonu

Ultrasonik homojenizatörler, partikül topakları, agregalar ve hatta birincil partiküllerin boyutlarının güvenilir bir şekilde küçültülmesi gerektiğinde çok etkilidir. Ultrasonik karıştırıcıların avantajı, proses sonucu olarak mikron veya nano partiküllerin hedeflenip hedeflenmediğine bakılmaksızın, partikülleri daha küçük ve daha düzgün partikül boyutlarına kadar öğütme yetenekleridir. Bıçak veya rotor-stator karıştırıcılar, yüksek basınçlı homojenizatörler, boncuk değirmenleri vb. gibi diğer teknolojiler, eşit derecede küçük nanopartiküller üretememe, öğütme ortamıyla kirlenme, tıkanmış nozullar ve yüksek enerji tüketimi gibi dezavantajlar gösterirken, ultrasonik dağıtıcılar akustik kavitasyonun çalışma prensibini kullanır. Ultrason tarafından üretilen kavitasyonun son derece etkili, enerji verimli ve nanopartikül yüklü macunlar gibi yüksek viskoziteli malzemeleri bile dağıtabildiği gösterilmiştir.

Ultrasonik Dispersiyon Nasıl Çalışır?

Kavitasyonel kesme kuvvetleri ve sıvı akımları, parçacıkları birbirleriyle çarpışacak şekilde hızlandırır. Bu, parçacıklar arası çarpışma olarak bilinir. Parçacıkların kendileri, geleneksel boncuk değirmenleri kullanıldığında gerekli olan boncukların öğütülmesi ve müteakip ayırma işlemi ile kirlenmeyi önleyen öğütme ortamı görevi görür. Parçacık, 280 m/sn'ye kadar çok yüksek hızlarda parçacıklar arası çarpışma ile parçalandığından, parçacıklara olağanüstü yüksek kuvvetler uygulanır ve bu nedenle çok küçük fraksiyonlara ayrılır. Sürtünme ve erozyon, bu parçacık parçalarına cilalı bir yüzey ve düzgün şekilli bir form verir. Kesme kuvvetleri ve parçacıklar arası çarpışmanın kombinasyonu, ultrasonik homojenizasyon ve dispersiyona, son derece homojen kolloidal süspansiyonlar ve dispersiyonlar sağlayan avantajlı kenar sağlar!
Ultrasonik tarafından üretilen yüksek kesme kuvvetlerinin bir başka yararı da kesme inceltme etkisidir. Örneğin, oksitlenmiş CNT'lerle doldurulmuş ultrasonik olarak hazırlanmış epoksi reçineler, kesme inceltme davranışı gösterir. Kesme inceltme, sıvının viskozitesini geçici olarak düşürdüğünden, viskoz kompozitlerin işlenmesi kolaylaşır.

3 mm sonotrotlu 200 W'lık bir ultrasonikatör olan UP200S kullanılarak bir grafit pulunun suda sono-mekanik pul pul dökülmesini gösteren yüksek hızlı bir çerçeve dizisi (a'dan f'ye). Oklar, bölünmeye nüfuz eden kavitasyon kabarcıkları ile ayrılma (pul pul dökülme) yerini gösterir.
(Çalışma ve resimler: © Tyurnina ve ark. 2020)

Sertleştiricide dağılmış farklı nanofillerin karşılaştırılması (ultrasonikasyon–US): (a) ağırlıkça %0,5 karbon nanofiber (CNF); (b) ağırlıkça %0,5 CNToksi; (c) ağırlıkça %0,5 karbon nanotüp (CNT); (d) ağırlıkça %0,5 CNT yarı dağılmış.(Çalışma ve resim: © Zanghellini ve ark., 2021)

Yüksek performanslı yapıştırıcıları formüle etmek için yüksek güçlü ultrasonikatörler

Hielscher Ultrasonics, sıvı ve bulamaç işleme için yüksek performanslı ultrasonik ekipman söz konusu olduğunda uzmandır. Ultrasonik dağıtıcılar, yüksek oranda doldurulmuş reçineler gibi yüksek viskoziteli malzemelerin işlenmesine izin verir ve nanomalzemelerin kompozitler içinde düzgün dağılımını sağlar.
Genlik, enerji girişi, sıcaklık, basınç ve zaman gibi ultrasonik işlem parametreleri üzerinde hassas kontrol, nanometre aralığında yapıştırıcıların uyarlanmasına izin verir.
Formülasyonunuz nanotüpler, selüloz nano kristaller (CNC'ler), nanofiberler veya nano metaller gibi organik veya inorganik nano dolgu maddelerinin dağılmasını gerektiriyorsa, Hielscher Ultrasonics, yapıştırıcı formülasyonunuz için ideal ultrasonik kuruluma sahiptir.
Hielscher Ultrasonics’ Endüstriyel ultrasonik işlemciler çok yüksek genlikler sağlayabilir ve çok yüksek viskozitelerde bile nanomalzemeleri deagglomera edebilir ve dağıtabilir. 200μm'ye kadar genlikler, 7/24 çalışmada kolayca sürekli olarak çalıştırılabilir.
Hielscher ultrasonicators kalitesi, güvenilirliği ve sağlamlığı ile tanınır. Hielscher Ultrasonics, ISO sertifikalı bir şirkettir ve en son teknoloji ve kullanıcı dostu özelliklere sahip yüksek performanslı ultrasonicators'a özel önem vermektedir. Tabii ki, Hielscher ultrasonicators CE uyumludur ve UL, CSA ve RoHs gereksinimlerini karşılar.
Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir: