Chất kết dính dẫn điện nano cho thiết bị điện tử hiệu suất cao
Bộ phân tán siêu âm được sử dụng như kỹ thuật trộn và phay đáng tin cậy trong sản xuất chất kết dính hiệu suất cao cho thiết bị điện tử hiệu suất cao và điện tử nano. Trong sản xuất thiết bị điện tử hiệu suất cao, chất kết dính như chất kết dính dẫn điện nano đang có nhu cầu cao. Chất kết dính hiệu suất cao như vậy được sử dụng, ví dụ như kết nối thay thế và có thể thay thế chất hàn thiếc / chì.
Chất kết dính hiệu suất cao cho thiết bị điện tử hiệu suất cao
Để sản xuất thiết bị điện tử hiệu suất cao, cần có chất kết dính kim loại cao và dẫn nhiệt để tách nhiệt và cách nhiệt. Các hạt nano như bạc, niken, graphene, graphene oxide và ống nano carbon (CNT) thường được kết hợp vào nhựa epoxy và polyme để có được các đặc tính chức năng mong muốn như dẫn điện hoặc cách điện, dẫn nhiệt, độ bền kéo, mô đun Young và tính linh hoạt. Chất kết dính hiệu suất cao được phát triển cho chất độn kim loại sử dụng điện tử hiệu suất cao (chẳng hạn như bạc, vàng, niken hoặc các hạt nano đồng) để cung cấp tính dẫn điện. Để mở khóa các đặc tính đặc biệt của các vật liệu này, kích thước của chúng phải được giảm xuống quy mô nano. Vì việc giảm kích thước và phân tán các hạt nano là một nhiệm vụ đầy thách thức, nên công nghệ phay và phân tán mạnh mẽ là chìa khóa cho các công thức kết dính thành công.
- Chất kết dính dẫn điện (ECA)
- – Chất kết dính dẫn điện đẳng hướng (ICA)
- – Chất kết dính dẫn điện bất đẳng hướng (ACA)
- Chất kết dính cách điện / không dẫn điện
Lắp đặt công nghiệp máy phân tán siêu âm (2x UIP1000hdT) để xử lý các hạt nano và ống nano ở chế độ nội tuyến liên tục.
Siêu âm phân tán cung cấp lợi thế khác nhau khi so sánh với kỹ thuật trộn và phay truyền thống. Do độ tin cậy và hiệu quả của nó, sonication đã được thiết lập trong xử lý vật liệu nano và có thể được tìm thấy trong bất kỳ ngành công nghiệp nơi các hạt nano được tổng hợp và/hoặc kết hợp vào chất lỏng. Ultrasonication do đó là kỹ thuật lý tưởng để sản xuất chất kết dính dẫn điện nano có chứa chất độn nano như hạt nano, dây nano, hoặc ống nano carbon và graphene monolayers (nanosheets).
ECA: Một ví dụ nổi bật là công thức của chất kết dính dẫn điện (ECA), là vật liệu tổng hợp được làm bằng ma trận polymer và chất độn dẫn điện. Để tạo ra chất kết dính hiệu suất cao cho các ứng dụng điện tử, nhựa polyme (ví dụ: epoxy, silicone, polyimide) phải cung cấp các chức năng vật lý và cơ học như độ bám dính, độ bền cơ học, độ bền va đập, trong khi chất độn kim loại (ví dụ: nano-bạc, vàng nano, nano-niken hoặc nano-đồng) tạo ra độ dẫn điện vượt trội. Đối với chất kết dính có đặc tính cách điện, chất độn dựa trên khoáng chất được kết hợp vào hỗn hợp dính.
Trước và sau khi sonication: đường cong màu xanh lá cây cho thấy kích thước hạt trước khi sonication, đường cong màu đỏ là sự phân bố kích thước hạt của silica ultrasonically tán sắc.
Siêu âm phân tán vật liệu nano thành chất kết dính nhớt
Siêu âm homogenizers là rất hiệu quả khi kết tụ hạt, cốt liệu và thậm chí các hạt chính phải được giảm đáng tin cậy trong kích thước. Ưu điểm của máy trộn siêu âm là khả năng nghiền các hạt xuống kích thước hạt nhỏ hơn và đồng đều hơn, cho dù các hạt micron hay nano được nhắm mục tiêu theo kết quả quá trình. Trong khi các công nghệ khác như máy trộn cánh quạt hoặc rôto-stato, máy đồng nhất áp suất cao, nhà máy hạt, v.v. cho thấy những hạn chế như không có khả năng sản xuất các hạt nano nhỏ đồng đều, ô nhiễm bởi môi trường phay, vòi phun bị tắc và tiêu thụ năng lượng cao, bộ phân tán siêu âm sử dụng nguyên tắc làm việc của cavitation âm thanh. Cavitation do siêu âm tạo ra đã được chứng minh là có hiệu quả cao, tiết kiệm năng lượng và có khả năng phân tán ngay cả các vật liệu có độ nhớt cao như bột nhão nạp hạt nano.
Các hạt nano PLGA. (A): Phân bố kích thước của các hạt được điều chế ở nồng độ polymer / công suất sonication là 2% / 32W, 5% / 32W và 2% / 25W%; Thời gian cư trú = 14 s. (B), (C): Hình ảnh SEM của các hạt được điều chế từ dung dịch polymer 2 và 5% tương ứng. Thời gian cư trú = 14 giây; công suất sonication = 32W. Các thanh đại diện cho 1 micron.
(Nghiên cứu và hình ảnh: © Freitas và cộng sự, 2006)
Làm thế nào để phân tán siêu âm làm việc?
Lực cắt cavitational và dòng chất lỏng tăng tốc các hạt để chúng va chạm với nhau. Điều này được gọi là va chạm giữa các hạt. Bản thân các hạt hoạt động như môi trường phay, giúp tránh ô nhiễm bằng cách nghiền hạt và quá trình tách tiếp theo, điều này là cần thiết khi sử dụng các nhà máy nghiền hạt thông thường. Do hạt vỡ vụn do va chạm giữa các hạt ở tốc độ rất cao lên đến 280m / giây, các lực cực kỳ cao tác dụng lên các hạt, do đó vỡ thành các phân số nhỏ. Ma sát và xói mòn làm cho các mảnh hạt đó có bề mặt được đánh bóng và hình dạng đồng đều. Sự kết hợp của lực cắt và va chạm giữa các hạt cho siêu âm đồng nhất và phân tán các cạnh thuận lợi cung cấp hỗn dịch keo đồng nhất cao và phân tán!
Một lợi ích khác của lực cắt cao được tạo ra bởi ultrasonics là hiệu ứng của cắt mỏng. Ví dụ, nhựa epoxy được chuẩn bị siêu âm chứa đầy CNT bị oxy hóa cho thấy hành vi cắt mỏng. Khi cắt mỏng làm giảm độ nhớt của chất lỏng tạm thời, việc xử lý vật liệu tổng hợp nhớt được tạo điều kiện.
Một chuỗi tốc độ cao (từ a đến f) của khung minh họa tẩy da chết cơ học sono của một mảnh than chì trong nước bằng cách sử dụng UP200S, một ultrasonicator 200W với 3-mm sonotrode. Mũi tên cho thấy nơi tách (tẩy tế bào chết) với các bong bóng xâm thực thâm nhập vào phần tách.
(Nghiên cứu và hình ảnh: © Tyurnina và cộng sự 2020)
UIP1000hdT – Thiết lập để bàn siêu âm để chuẩn bị vật liệu nano nano, ví dụ, cho chất kết dính hiệu suất cao.
- Xử lý nano hiệu quả: hiệu quả & tiết kiệm thời gian
- Thích ứng với các công thức sản phẩm cụ thể
- Chế biến đồng nhất
- điều kiện chính xác quy trình kiểm soát
- Kết quả tái sanh
- chi phí-hiệu quả
- hoạt động an toàn
- cài đặt đơn giản, bảo trì thấp
- mở rộng quy mô tuyến tính lên đến bất kỳ khối lượng nào
- môi trường thân thiện
So sánh các chất nano khác nhau phân tán trong chất làm cứng (ultrasonication—US): (a) 0,5% wt% sợi nano carbon (CNF); (b) 0,5% CNToxi trọng lượng; (c) Ống nano carbon 0,5% trọng lượng (CNT); (d) 0,5% CNT bán phân tán.
(Nghiên cứu và hình ảnh: © Zanghellini và cộng sự, 2021)
Ultrasonicators công suất cao để xây dựng chất kết dính hiệu suất cao
Hielscher Ultrasonics là chuyên gia khi nói đến thiết bị siêu âm hiệu suất cao để xử lý chất lỏng và bùn. Bộ phân tán siêu âm cho phép xử lý các vật liệu có độ nhớt cao như nhựa chứa đầy và đảm bảo sự phân bố đồng đều của vật liệu nano trong vật liệu tổng hợp.
Việc kiểm soát chính xác các thông số quá trình siêu âm như biên độ, đầu vào năng lượng, nhiệt độ, áp suất và thời gian cho phép điều chỉnh chất kết dính trong phạm vi nanomet.
Dù công thức của bạn có yêu cầu phân tán các chất độn nano hữu cơ hoặc vô cơ như ống nano, tinh thể nano cellulose (CNCs), sợi nano hoặc kim loại nano, Hielscher Ultrasonics có thiết lập siêu âm lý tưởng cho công thức kết dính của bạn.
Hielscher Ultrasonics’ Bộ vi xử lý siêu âm công nghiệp có thể cung cấp biên độ rất cao và có khả năng deagglomerate và phân tán vật liệu nano ngay cả ở độ nhớt rất cao. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy liên tục trong hoạt động 24/7.
Hielscher ultrasonicators được công nhận về chất lượng, độ tin cậy và mạnh mẽ của họ. Hielscher Ultrasonics là một công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt nhấn mạnh vào ultrasonicators hiệu suất cao có công nghệ hiện đại và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, Hielscher ultrasonicators là CE tuân thủ và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.
Bảng dưới đây cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của máy siêu âm:
| batch Khối lượng | Tốc độ dòng | Thiết bị khuyến nghị |
|---|---|---|
| 1 đến 500ml | 10 đến 200mL / phút | UP100H |
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400mL / phút | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 đến 20L | 00,2 đến 4L / phút | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L / phút | UIP4000hdT |
| N.A. | 10 đến 100L / phút | UIP16000 |
| N.A. | lớn hơn | Cụm UIP16000 |
Liên hệ chúng tôi! / Hỏi chúng tôi!
Hielscher Ultrasonics sản xuất hiệu suất cao siêu âm homogenizers cho các ứng dụng trộn, phân tán, nhũ tương và khai thác trên phòng thí nghiệm, thí điểm và quy mô công nghiệp.
Văn học/tài liệu tham khảo
- Zanghellini, B.; Knaack,P.; Schörpf, S.; Semlitsch, K.-H.; Lichtenegger, H.C.; Praher, B.; Omastova, M.; Rennhofer, H. (2021): Solvent-Free Ultrasonic Dispersion of Nanofillers in Epoxy Matrix. Polymers 2021, 13, 308.
- Anastasia V. Tyurnina, Iakovos Tzanakis, Justin Morton, Jiawei Mi, Kyriakos Porfyrakis, Barbara M. Maciejewska, Nicole Grobert, Dmitry G. Eskin 2020): Ultrasonic exfoliation of graphene in water: A key parameter study. Carbon, Vol. 168, 2020.
- Aradhana, Ruchi; Mohanty, Smita; Nayak, Sanjay (2019): High performance electrically conductive epoxy/reduced graphene oxide adhesives for electronics packaging applications. Journal of Materials Science: Materials in Electronics 30(4), 2019.
- A. Montazeri, M. Chitsazzadeh (2014): Effect of sonication parameters on the mechanical properties of multi-walled carbon nanotube/epoxy composites. Materials & Design Vol. 56, 2014. 500-508.
Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ Phòng thí nghiệm đến kích thước công nghiệp.