Chất kết dính dẫn nano cho thiết bị điện tử hiệu suất cao
Máy phân tán siêu âm được sử dụng làm 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, các chất kết dính như chất kết dính dẫn điện nano đang có nhu cầu cao. Các chất kết dính hiệu suất cao như vậy được sử dụng, ví dụ như các 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 có độ bám dính kim loại cao và dẫn nhiệt để tách nhiệt và cách nhiệt. Các hạt nano như bạc, niken, graphene, oxit graphene 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 điện tử hiệu suất cao sử dụng chất độn kim loại (chẳng hạn như các hạt nano bạc, vàng, niken hoặc đồng) để cung cấp độ dẫn điện. Để mở khóa các đặc tính phi thường 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 dị hướng (ACA)
- Chất kết dính không dẫn điện / cách 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.
Phân tán siêu âm mang lại nhiều lợi thế khác nhau khi so sánh với kỹ thuật trộn và phay truyền thống. Do độ tin cậy và hiệu quả của nó, siêu âm đã được thiết lập trong quá trình xử lý vật liệu nano và có thể được tìm thấy trong bất kỳ ngành công nghiệp nào mà các hạt nano được tổng hợp và / hoặc kết hợp vào chất lỏng. Do đó, siêu âm 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 lớp đơn graphene (tấm nano).
ECA: Một ví dụ nổi bật là công thức của chất kết dính dẫn điện (ECA), là vật liệu tổng hợp được làm từ ma trận polyme 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, nano-vàng, nano-niken hoặc nano-đồng) tạo ra độ dẫn điện vượt trội. Đối với chất kết dính có đặc tính cách nhiệt, chất độn gốc khoáng được kết hợp vào chất kết dính composite.
Trước và sau khi siêu âm: Đường cong màu xanh lá cây cho thấy kích thước hạt trước khi siêu âm, đường cong màu đỏ là sự phân bố kích thước hạt của silica phân tán siêu âm.
Phân tán siêu âm của vật liệu nano thành chất kết dính nhớt
Máy đồng nhất siêu âm rất hiệu quả khi các hạt kết tụ, cốt liệu và thậm chí cả các hạt sơ cấp phải được giảm kích thước một cách đáng tin cậy. 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 làm kết quả quá trình. Trong khi các công nghệ khác như máy trộn cánh quạt hoặc rôto-stato, máy đồng nhất áp suất cao, máy nghiền hạt, v.v. cho thấy những nhược điểm như không có khả năng sản xuất các hạt nano nhỏ đồng nhất, ô nhiễm bởi môi trường phay, vòi phun bị tắc và tiêu thụ năng lượng cao, máy phân tán siêu âm sử dụng nguyên lý làm việc của xâm thực âm thanh. Quá trình xâm thực 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 chứa hạt nano.
Các hạt nano PLGA. (A): Phân bố kích thước của các hạt được điều chế ở nồng độ polymer / công suất sonication 2% / 32W, 5% / 32W và 2% / 25W%; Thời gian cư trú = 14 s. (B), (C): SEM hình ảnh 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 et al., 2006)
Phân tán siêu âm hoạt động như thế nào?
Lực cắt hang động 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, tránh nhiễm bẩn do hạt mài và quá trình tách tiếp theo, điều này cần thiết khi sử dụng máy nghiền hạt thông thường. Vì hạt vỡ do va chạm giữa các hạt ở tốc độ rất cao lên đến 280m / giây, lực cực cao tác dụng lên các hạt, do đó vỡ thành các phân đoạn nhỏ. Ma sát và xói mòn mang lại cho các mảnh hạt đó một bề mặt được đánh bóng và hình dạng đồng nhất. Sự kết hợp của lực cắt và va chạm giữa các hạt mang lại cho sự đồng nhất và phân tán siêu âm cạnh thuận lợi mang lại huyền phù và phân tán dạng keo đồng nhất cao!
Một lợi ích khác của lực cắt cao do siêu âm tạo ra là hiệu ứng của việc cắt mỏng. Ví dụ, nhựa epoxy được điều chế bằng siêu âm chứa đầy CNT bị oxy hóa cho thấy hành vi pha loãng cắt. Khi cắt mỏng làm giảm độ nhớt của chất lỏng tạm thời, quá trình xử lý vật liệu tổng hợp nhớt được tạo điều kiện thuận lợi.
Một chuỗi tốc độ cao (từ a đến f) của các khung minh họa quá trình tẩy tế bào chết cơ học sono của mảnh than chì trong nước bằng cách sử dụng UP200S, một máy siêu âm 200W với sonotrode 3 mm. Mũi tên hiển thị vị trí tách (tẩy tế bào chết) với bong bóng xâm thực xuyên qua vết tách.
(Nghiên cứu và hình ảnh: © Tyurnina et al. 2020)
UIP1000hdt – Thiết lập mặt bàn siêu âm để chuẩn bị vật liệu tổng hợp 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
- Xử lý thống nhất
- điều kiện quy trình có thể kiểm soát chính xác
- Kết quả tái tạo
- Hiệu quả chi phí
- Vận hành an toàn
- Cài đặt đơn giản, bảo trì thấp
- Mở rộng quy mô tuyến tính đến bất kỳ khối lượng nào
- Thân thiện với môi trường
So sánh các chất độn nano khác nhau phân tán trong chất làm cứng (siêu âm-Mỹ): (a) 0,5% trọng lượng sợi nano carbon (CNF); (b) 0,5% trọng lượng CNToxi; (c) 0,5% trọng lượng ống nano carbon (CNT); (d) 0,5% trọng lượng CNT bán phân tán.
(Nghiên cứu và hình ảnh: © Zanghellini et al., 2021)
Máy siêu âm công suất cao để tạo ra 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. Máy phân tán siêu âm cho phép xử lý các vật liệu có độ nhớt cao như nhựa có độ lấp đầy cao 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 quy trình siêu âm như biên độ, năng lượng đầu vào, nhiệt độ, áp suất và thời gian cho phép điều chỉnh chất kết dính trong phạm vi nanomet.
Trong khi công thức của bạn yêu cầu phân tán các chất độn nano hữu cơ hoặc vô cơ như ống nano, tinh thể nano cellulose (CNC), sợi nano hoặc kim loại nano, Hielscher Ultrasonics có thiết lập siêu âm lý tưởng cho công thức kết dính của bạn.
Hielscher Siêu âm’ Bộ xử lý siêu âm công nghiệp có thể cung cấp biên độ rất cao và có khả năng khử kết tụ 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.
Máy siêu âm Hielscher được công nhận về chất lượng, độ tin cậy và độ bền của chúng. Hielscher Ultrasonics là một công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt chú trọng vào các máy siêu âm hiệu suất cao có công nghệ hiện đại và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, máy siêu âm Hielscher tuân thủ CE và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.
Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của ultrasonicators của chúng tôi:
| Khối lượng hàng loạt | Tốc độ dòng chảy | Thiết bị được đề xuất |
|---|---|---|
| 1 đến 500mL | 10 đến 200ml / phút | UP100H |
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400ml / phút | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1 đến 20L | 0.2 đến 4L / phút | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L / phút | UIP4000hdt |
| N.A. | 10 đến 100L / phút | UIP16000 |
| N.A. | Lớn | Cụm UIP16000 |
Liên hệ với chúng tôi! / Hãy hỏi chúng tôi!
Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao cho các ứng dụng trộn, phân tán, nhũ tương hóa 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 quy mô công nghiệp.