Ультразвукове виробництво провідних чорнил у великих масштабах
- Однорідно дисперговані наночастинки, такі як срібло, графен або CNT, з точно підібраним розміром частинок, є критично важливими для виробництва високоефективних провідних чорнил.
- Потужні ультразвукові диспергатори дозволяють синтезувати, дезагломерувати та розподіляти металеві (наприклад, Ag), вуглецеві (наприклад, CNT, графен) наночастинки, а також нанокомпозити з відмінною електропровідністю.
- Ультразвукові диспергатори Hielscher забезпечують дисперсії високої якості, будучи при цьому дуже ефективними, надійними та економічно вигідними.
Ультразвукова дисперсія провідних наночастинок
Провідні чорнила мають – як випливає з їхньої назви – функцію електропровідності. Для приготування провідних чорнил та покриттів компоненти, що проводять електричний струм (провідні наповнювачі), повинні бути дуже однорідно дисперговані в основі чорнил. Наночастинки, такі як срібло, мідь, CNT, графен, графіт, інші частинки з металевим покриттям та нанокомпозити, вводяться для досягнення високої провідності.
Ультразвукові процесори створюють надзвичайно інтенсивні зсувні сили, за допомогою яких можна подолати сили Ван-дер-Ваальса та молекулярні зв’язки. Ультразвукова дисперсія є переважною технікою для диспергування наночастинок, оскільки ультразвукова обробка забезпечує дуже вузький розподіл розмірів частинок, високі функціональні властивості частинок та відтворювані результати.
Ультразвуковий реактор періодичної дії для диспергування наноматеріалів у провідних чорнилах.
- Наносрібні чорнила
- Графенові чорнила (з дуже високим вмістом графену)
- Мідні чорнила (нанопроводи та наночастинки)
- CNT-чорнила
- SWNT-чорнила
- Нанозолоті чорнила
- Різноманітні нанокомпозити
- Чорнила для 3D-друку
- Електропровідні клеї (ECA)
Ультразвукова дисперсія діелектричних наночастинок
Щоб надати композиту ізоляційні властивості, діелектричні частинки, такі як SiO2, ZnO, нанокомпозити оксиду алюмінію-епоксиду та інші, повинні бути однорідно дисперговані як окремі частинки в матриці. Ультразвукове диспергування гарантує, що агломерати руйнуються, так що наночастинки добре дисперговані. Дуже вузький розподіл частинок є критично важливим для отримання надійної діелектричної функціональності матеріалу.
Високопотужні ультразвукові системи Hielscher для нанодисперсій
Потужні ультразвукові системи забезпечують надійну дисперсію наночастинок – від лабораторного та настільного рівня до повністю промислового масштабу. Порівняно з іншими постачальниками ультразвукового обладнання, ультразвукові системи Hielscher здатні забезпечувати дуже високі амплітуди до 200µm – працюючи безперервно в режимі 24/7 та з простими формами сонотродів. Якщо застосування вимагає ще вищих амплітуд та/або дуже високих температур, Hielscher пропонує індивідуальні ультразвукові сонотроди, які можуть забезпечувати амплітуди >200µm і вставлятися в дуже гарячі середовища (наприклад, для ультразвукової обробки розплавів металів). Надійність ультразвукового обладнання Hielscher відповідає промисловим стандартам. Усе наше обладнання розроблене для роботи 24/7 у важких умовах та в складних середовищах.
Наведена нижче таблиця дає уявлення про приблизну продуктивність наших ультразвукових систем:
| Об’єм партії | Об’ємна витрата | Рекомендовані пристрої |
|---|---|---|
| 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. | більше | кластер UIP16000 |
- підібраний розмір частинок
- висока провідність
- високе навантаження частинок
- від низької до високої в’язкості
- контроль процесу
- легка обробка
- швидкість
- економічна ефективність
Промисловий ультразвуковий процесор UIP16000 (16kW) для виробництва провідних чорнил
Література / Посилання
- 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.
Факти, які варто знати
Електропровідні наночастинки
Наночастинки (NPs) пропонують унікальні матеріальні характеристики, які можуть різко відрізнятися від об’ємних характеристик матеріалу. Наноматеріали мають різноманітні форми. Вони можуть мати надзвичайно високе співвідношення сторін 1:1 000 000 (наприклад, нанотрубки) або ідеально сферичну форму. Окрім трубок та сфер, наночастинки мають форму стрижнів, проводів, вусиків, наноквіток, волокон, пластин та крапок.
Розмір та форма наночастинок відіграють важливу роль щодо властивостей NPs, таких як міцність на розрив, гнучкість, термомеханічні, провідні, діелектричні, магнітні та оптичні властивості. Щоб надати ці функціональні властивості композитам, NPs повинні бути однорідно дисперговані та змішані в матриці. Для отримання дисперсії такої високої якості ультразвукова обробка є переважною технікою диспергування.
Електропровідні наночастинки широко використовуються для надання чорнилам та покриттям здатності до електропровідності. Наносрібло (nano-Ag) є одним із найбільш використовуваних нанонаповнювачів у провідних чорнилах. Провідні чорнила на основі срібла можуть бути сформульовані як водні та трафаретно-друкні чорнила, які є гнучкими та стійкими до зламів.
Провідні чорнила
Провідні чорнила – це провідні полімери (поліанілін, політіофен або поліпіроли тощо), які можуть наноситися за допомогою струменевого друку, спінарного покриття тощо. Загальновідомі електропровідні чорнила можна класифікувати на три категорії відповідно до їхніх провідних компонентів, якими можуть бути благородні метали, провідні полімери або вуглецеві наноматеріали. Провідні чорнила мають широкий спектр застосування і використовуються у виробництві електроніки, упаковки (PET та пластикові плівки), сенсорів, антен, RFID-міток/етикеток, сенсорних екранів, OLED-дисплеїв, друкованих нагрівачів та багатьох інших.
PEDOT:PSS [полі(3,4-етилендіокситіофен) полі(стиренсульфонат)] є одним із найбільш широко використовуваних провідних полімерів, які, окрім високої провідності, мають прозорий вигляд. Додаючи мережу вуглецевих нанотрубок, срібних нанопроводів та/або графену, провідність PEDOT:PSS можна значно підвищити. Модифіковані чорнила та формуляції PEDOT:PSS доступні для різних процесів покриття та друку. Водні чорнила PEDOT:PSS переважно використовуються у щілинному покритті, флексографії, глибокому друку та струменевому друку.
Діелектричні чорнила
Діелектричні чорнила та покриття є електрично непровідними і використовуються у трафаретному друку електронних друкованих плат для створення ізоляційного шару для захисту та покращення провідних матеріалів.
Діелектричні наночастинки використовуються для надання чорнилам, пастам та покриттям ізоляційної здатності.
Hielscher Ultrasonics виробляє високоефективні ультразвукові гомогенізатори від лабораторного до промислового розміру.