Yuqori samarali elektronika uchun nanooʻtkazuvchan yelimlar

Ultratovushli dispergatorlar yuqori samarali elektronika va nanoelektronika uchun yuqori samarali yelimlar ishlab chiqarishda ishonchli aralashtirish va maydalash usuli sifatida qoʻllaniladi. Yuqori samarali elektronika ishlab chiqarishda nanooʻtkazuvchan yelimlar kabi yelimlarga talab katta. Bunday yuqori samarali yelimlar, masalan, muqobil oʻzaro ulanishlar sifatida qoʻllaniladi va qalay/qoʻrgʻoshin kavsharining oʻrnini bosishi mumkin.

Yuqori samarali elektronika uchun yuqori samarali yelimlar

Yuqori samarali elektronika ishlab chiqarish uchun metallga yopishish qobiliyati yuqori boʻlgan hamda issiqlikni ajratish va izolyatsiyalash uchun issiqlik oʻtkazuvchanlikka ega yelimlar talab etiladi. Elektr oʻtkazuvchanligi yoki izolyatsiya, issiqlik oʻtkazuvchanligi, choʻzilishdagi mustahkamlik, Yung moduli va egiluvchanlik kabi kerakli funksional xususiyatlarni olish uchun kumush, nikel, grafen, grafen oksidi va uglerod nanonaychalari (CNTs) kabi nanozarrachalar koʻpincha epoksi smolalar va polimerlarga qoʻshiladi. Yuqori samarali elektronikada foydalanish uchun ishlab chiqilgan yuqori samarali yelimlarda elektr oʻtkazuvchanligini taʼminlash uchun metall toʻldiruvchilar (masalan, kumush, oltin, nikel yoki mis nanozarrachalari) ishlatiladi. Bu materiallarning gʻayrioddiy xususiyatlarini yuzaga chiqarish uchun ularning oʻlchamini nanomiqyosgacha kamaytirish kerak. Nanozarrachalarning oʻlchamini kamaytirish va ularni dispersiyalash murakkab vazifa boʻlgani sababli, kuchli maydalash va dispersiyalash texnologiyasi muvaffaqiyatli yelim formulatsiyalarini yaratishning asosiy omilidir.

Ultratovushli dispersiyalash anʼanaviy aralashtirish va maydalash usullariga nisbatan turli afzalliklarni taqdim etadi. Ishonchliligi va samaradorligi tufayli ultratovush bilan ishlov berish nanomateriallarga ishlov berishda oʻz oʻrnini topgan va nanozarrachalar sintez qilinadigan va/yoki suyuqliklarga qoʻshiladigan har qanday sanoat tarmogʻida uchraydi. Shu sababli ultratovush bilan ishlov berish nanozarrachalar, nanosimlar yoki uglerod nanonaychalari va grafenning bir qatlamli tuzilmalari (nanovaraqlar) kabi nanotoʻldiruvchilarni oʻz ichiga olgan nanooʻtkazuvchan yelimlar ishlab chiqarish uchun ideal usuldir.
ECAs: Yaqqol misol – polimer matritsasi va elektr oʻtkazuvchan toʻldiruvchilardan tashkil topgan kompozitlar boʻlgan elektr oʻtkazuvchan yelimlar (ECAs) formulatsiyasini yaratishdir. Elektronikada qoʻllash uchun yuqori samarali yelim formulatsiyasini yaratishda polimer smola (masalan, epoksi, silikon, poliimid) yopishish, mexanik mustahkamlik va zarbaga chidamlilik kabi fizik va mexanik funksional xususiyatlarni taʼminlashi kerak, metall toʻldiruvchi (masalan, nanokumush, nanooltin, nanonikel yoki nanomis) esa juda yuqori elektr oʻtkazuvchanligini hosil qiladi. Izolyatsiyalovchi xususiyatlarga ega yelimlar uchun yelim kompozitiga mineral asosidagi toʻldiruvchilar qoʻshiladi.

Ultratovush bilan ishlov berishdan oldin va keyin: yashil egri chiziq ultratovush bilan ishlov berishdan oldingi zarracha oʻlchamini, qizil egri chiziq esa ultratovush yordamida dispersiyalangan kremniy dioksidi zarrachalarining oʻlcham boʻyicha taqsimotini koʻrsatadi.

Nanomateriallarni qovushqoq yelimlarga ultratovush yordamida dispersiyalash

Zarracha aglomeratlari, agregatlari va hatto birlamchi zarrachalarning oʻlchamini ishonchli tarzda kamaytirish kerak boʻlganda, ultratovushli gomogenizatorlar juda samaralidir. Ultratovushli aralashtirgichlarning afzalligi – jarayon natijasi sifatida mikron oʻlchamidagi zarrachalar yoki nanozarrachalar maqsad qilinganidan qatʼi nazar, zarrachalarni kichikroq va bir xilroq oʻlchamgacha maydalash qobiliyatidir. Parrakli yoki rotor-statorli aralashtirgichlar, yuqori bosimli gomogenizatorlar, sharchali tegirmonlar va boshqa texnologiyalarda bir xil kichik oʻlchamli nanozarrachalarni hosil qila olmaslik, maydalash muhiti bilan ifloslanish, tiqilib qolgan soplolar va yuqori energiya sarfi kabi kamchiliklar kuzatilsa, ultratovushli dispergatorlar akustik kavitatsiya tamoyili asosida ishlaydi. Ultratovush hosil qiladigan kavitatsiyaning juda samarali, energiya tejamkor ekani va hatto nanozarrachalar bilan toʻldirilgan pastalar kabi juda qovushqoq materiallarni ham dispersiyalay olishi koʻrsatilgan.

Ultratovushli dispersiyalash qanday ishlaydi?

Kavitatsion siljish kuchlari va suyuqlik oqimlari zarrachalarni tezlashtirib, ularning bir-biri bilan toʻqnashishiga olib keladi. Bu zarrachalararo toʻqnashuv deb ataladi. Zarrachalarning oʻzi maydalash muhiti vazifasini bajaradi, bu esa maydalovchi sharchalar bilan ifloslanishni hamda anʼanaviy sharchali tegirmonlardan foydalanilganda zarur boʻladigan keyingi ajratish jarayonini bartaraf etadi. Zarrachalar 280m/sec gacha yetadigan juda yuqori tezliklarda zarrachalararo toʻqnashuv tufayli parchalangani sababli, ularga gʻayrioddiy darajada katta kuchlar taʼsir qiladi va natijada ular juda mayda boʻlaklarga ajraladi. Ishqalanish va eroziya ushbu zarracha boʻlaklariga sayqallangan sirt va bir xil shakl beradi. Siljish kuchlari va zarrachalararo toʻqnashuvning birgalikdagi taʼsiri ultratovushli gomogenizatsiya va dispersiyalashga afzallik berib, yuqori darajada bir jinsli kolloid suspenziyalar va dispersiyalarni hosil qiladi!
Ultratovush hosil qiladigan kuchli siljish kuchlarining yana bir foydasi – siljish taʼsirida qovushqoqlikning kamayishidir. Masalan, oksidlangan CNTs bilan toʻldirilgan, ultratovush yordamida tayyorlangan epoksi smolalar siljish taʼsirida qovushqoqlikning kamayishini namoyon qiladi. Siljish taʼsirida qovushqoqlikning kamayishi suyuqlik qovushqoqligini vaqtincha pasaytirgani uchun qovushqoq kompozitlarga ishlov berish osonlashadi.

3-mm sonotrodli 200W ultratovush qurilmasi UP200S yordamida suvdagi grafit parchasining ultratovush-mexanik qatlamlarga ajralishini koʻrsatuvchi yuqori tezlikda olingan kadrlar ketma-ketligi (a dan f gacha). Strelkalar kavitatsiya pufakchalari yoriqqa kirib borayotgan ajralish (qatlamlarga ajralish) joyini koʻrsatadi.
(Tadqiqot va tasvirlar:© Tyurnina et al. 2020)

Qotirgichda dispersiyalangan turli nanotoʻldiruvchilarni taqqoslash (ultratovush bilan ishlov berish–US): (a) 0,5 wt% uglerod nanotolasi (CNF); (b) 0,5 wt% CNToxi; (c) 0,5 wt% uglerod nanonaychasi (CNT); (d) 0,5 wt% qisman dispersiyalangan CNT.
(Tadqiqot va tasvir: © Zanghellini et al., 2021)

Yuqori samarali yelimlar formulatsiyasini yaratish uchun yuqori quvvatli ultratovush qurilmalari

Hielscher Ultrasonics suyuqliklar va suspenziyalarga ishlov berish uchun yuqori samarali ultratovush uskunalari boʻyicha mutaxassisdir. Ultratovushli dispergatorlar toʻldiruvchi miqdori yuqori boʻlgan smolalar kabi juda qovushqoq materiallarga ishlov berish imkonini beradi va nanomateriallarning kompozitlar ichida bir tekis taqsimlanishini taʼminlaydi.
Amplituda, kiritiladigan energiya, harorat, bosim va vaqt kabi ultratovush jarayoni parametrlarini aniq boshqarish yelimlarni nanometr diapazonida kerakli xususiyatlarga moslashtirish imkonini beradi.
Formulatsiyangiz nanonaychalar, selluloza nanokristallari (CNCs), nanotolalar yoki nanometallar kabi organik yoki noorganik nanotoʻldiruvchilarni dispersiyalashni talab qilsa, Hielscher Ultrasonics yelim formulatsiyangiz uchun ideal ultratovush qurilmasiga ega.
Hielscher Ultrasonics sanoat ultratovush protsessorlari juda yuqori amplitudalarni taʼminlay oladi va hatto juda yuqori qovushqoqlikda ham nanomateriallarni deaglomeratsiyalash va dispersiyalashga qodir. 200µm gacha boʻlgan amplitudalarda 24/7 rejimida uzluksiz ishlashni osongina taʼminlash mumkin.
Hielscher ultratovush qurilmalari sifati, ishonchliligi va mustahkamligi bilan tanilgan. Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatiga ega kompaniya boʻlib, eng zamonaviy texnologiya va foydalanish qulayligi bilan ajralib turadigan yuqori samarali ultratovush qurilmalariga alohida eʼtibor beradi. Albatta, Hielscher ultratovush qurilmalari CE talablariga mos keladi va UL, CSA hamda RoHs talablarini bajaradi.
Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida tasavvur beradi: