Sản xuất mực dẫn điện bằng siêu âm ở quy mô lớn
- Các hạt nano như bạc, graphene hoặc CNT được phân tán đồng đều với kích thước hạt được điều chỉnh chính xác đóng vai trò thiết yếu trong việc sản xuất mực có độ dẫn điện cao.
- Các thiết bị phân tán siêu âm mạnh mẽ cho phép tổng hợp, phá kết tụ và phân bố các hạt nano kim loại (ví dụ: Ag), hạt nano gốc carbon (ví dụ: CNT, graphene) cũng như các vật liệu nanocomposite có độ dẫn điện tuyệt vời.
- Các thiết bị phân tán siêu âm Hielscher bảo đảm tạo ra hệ phân tán chất lượng cao, đồng thời hoạt động rất hiệu quả, đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí.
Phân tán các hạt nano dẫn điện bằng siêu âm
Mực dẫn điện – như tên gọi cho thấy – có chức năng dẫn điện. Để điều chế mực và lớp phủ dẫn điện, các thành phần dẫn điện (chất độn dẫn điện) phải được phân tán thật đồng đều vào nền mực. Các hạt nano như bạc, đồng, CNT, graphene, graphite, các hạt phủ kim loại khác và vật liệu nanocomposite được bổ sung để đạt độ dẫn điện cao.
Các thiết bị xử lý siêu âm tạo ra lực cắt cực mạnh, nhờ đó có thể thắng lực van der Waals và phá vỡ các liên kết phân tử. Phân tán bằng siêu âm là kỹ thuật được ưu tiên để phân tán các hạt nano, vì xử lý siêu âm tạo ra phân bố kích thước hạt rất hẹp, các đặc tính chức năng cao của hạt và kết quả có thể tái lập.
Thiết bị phản ứng siêu âm theo mẻ để phân tán vật liệu nano trong mực dẫn điện.
- Mực nano bạc
- Mực graphene (với hàm lượng graphene rất cao)
- Mực đồng (dây nano và hạt nano)
- Mực CNT
- Mực SWNT
- Mực nano vàng
- nhiều loại vật liệu nanocomposite
- mực có thể in 3D
- chất kết dính dẫn điện (ECA)
Phân tán các hạt nano điện môi bằng siêu âm
Để tạo đặc tính cách điện cho vật liệu composite, các hạt điện môi như SiO2, ZnO, vật liệu nanocomposite alumina–epoxy cùng các loại khác phải được phân tán đồng nhất dưới dạng các hạt riêng lẻ trong nền vật liệu. Phân tán bằng siêu âm bảo đảm phá vỡ các khối kết tụ để các hạt nano được phân tán tốt. Phân bố hạt rất hẹp đóng vai trò thiết yếu để đạt được chức năng điện môi đáng tin cậy của vật liệu.
Thiết bị siêu âm công suất cao Hielscher cho các hệ phân tán nano
Các hệ thống siêu âm mạnh mẽ bảo đảm phân tán hạt nano một cách đáng tin cậy – từ quy mô phòng thí nghiệm và thiết bị để bàn đến quy mô công nghiệp hoàn chỉnh. So với các nhà cung cấp thiết bị siêu âm khác, hệ thống siêu âm Hielscher có khả năng cung cấp biên độ rất cao lên đến 200µm – vận hành liên tục 24/7 với đầu siêu âm có hình dạng đơn giản. Nếu ứng dụng đòi hỏi biên độ cao hơn nữa và/hoặc nhiệt độ rất cao, Hielscher cung cấp các đầu siêu âm tùy chỉnh có thể tạo biên độ >200µm và được đưa vào môi trường rất nóng (ví dụ: để xử lý kim loại nóng chảy bằng siêu âm). Độ bền của thiết bị siêu âm Hielscher đáp ứng các tiêu chuẩn công nghiệp. Tất cả thiết bị của chúng tôi đều được chế tạo để vận hành 24/7 ở chế độ tải nặng và trong môi trường khắc nghiệt.
Bảng dưới đây cho biết năng lực xử lý gần đúng của các thiết bị siêu âm của chúng tôi:
| Thể tích mẻ | Lưu lượng | Thiết bị khuyến nghị |
|---|---|---|
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 đến 20L | 0,2 đến 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L/min | UIP4000 |
| n.a. | 10 đến 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | lớn hơn | cụm thiết bị UIP16000 |
- kích thước hạt được điều chỉnh theo yêu cầu
- độ dẫn điện cao
- hàm lượng hạt cao
- độ nhớt từ thấp đến cao
- kiểm soát quá trình
- xử lý dễ dàng
- nhanh chóng
- tiết kiệm chi phí
Thiết bị xử lý siêu âm công nghiệp UIP16000 (16kW) để sản xuất mực dẫn điện
Tài liệu / Tài liệu tham khảo
- 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.
Những điều cần biết
Các hạt nano dẫn điện
Các hạt nano (NP) có những đặc tính vật liệu độc đáo, có thể khác biệt rất lớn so với đặc tính của vật liệu ở dạng khối. Vật liệu nano có nhiều hình dạng khác nhau. Chúng có thể có tỷ lệ hình học cực cao là 1:1.000.000 (ví dụ: ống nano) hoặc hình cầu hoàn hảo. Ngoài dạng ống và hình cầu, các hạt nano còn có dạng que, dây, râu tinh thể, hoa nano, sợi, vảy và chấm.
Kích thước và hình dạng của hạt nano đóng vai trò quan trọng đối với các đặc tính của chúng như độ bền kéo, tính mềm dẻo, tính chất cơ nhiệt, tính dẫn điện, tính điện môi, tính từ và tính quang học. Để đưa các chức năng này vào vật liệu composite, các hạt nano phải được phân tán và trộn đồng đều trong nền vật liệu. Để đạt được hệ phân tán chất lượng cao như vậy, xử lý siêu âm là kỹ thuật phân tán được ưu tiên.
Các hạt nano dẫn điện được sử dụng rộng rãi để tạo khả năng dẫn điện cho mực và lớp phủ. Nano bạc (nano-Ag) là một trong những chất độn nano được sử dụng nhiều nhất trong mực dẫn điện. Mực dẫn điện gốc bạc có thể được bào chế thành mực gốc nước và mực có thể in lưới, có tính mềm dẻo và khả năng chống nếp gấp.
Mực dẫn điện
Mực dẫn điện là các polyme dẫn điện (polyaniline, polythiophene hoặc polypyrrole, v.v.), có thể được lắng đọng bằng in phun, phủ quay, v.v. Các loại mực dẫn điện thông dụng có thể được chia thành ba nhóm tương ứng với thành phần dẫn điện của chúng, có thể là kim loại quý, polyme dẫn điện hoặc vật liệu nano carbon. Mực dẫn điện có phạm vi ứng dụng rộng và được sử dụng trong sản xuất thiết bị điện tử, bao bì (PET và màng nhựa), cảm biến, ăng-ten, thẻ/nhãn RFID, màn hình cảm ứng, màn hình OLED, bộ gia nhiệt dạng in và nhiều sản phẩm khác.
PEDOT:PSS [poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)] là một trong những polyme dẫn điện được sử dụng nhiều nhất, vừa có độ dẫn điện cao vừa có tính trong suốt. Bằng cách bổ sung một mạng lưới ống nano carbon, dây nano bạc và/hoặc graphene, độ dẫn điện của PEDOT:PSS có thể được tăng cường đáng kể. Mực và công thức pha chế PEDOT:PSS biến tính có sẵn cho các quy trình phủ và in khác nhau. Mực PEDOT:PSS gốc nước chủ yếu được sử dụng trong phủ bằng khuôn khe, in flexo, in ống đồng và in phun.
Mực điện môi
Mực và lớp phủ điện môi không dẫn điện và được sử dụng trong in lưới bảng mạch điện tử để tạo lớp cách điện nhằm bảo vệ và cải thiện các vật liệu dẫn điện.
Các hạt nano điện môi được sử dụng để tạo khả năng cách điện cho mực, hồ và lớp phủ.
Hielscher Ultrasonics sản xuất các thiết bị đồng nhất hóa siêu âm hiệu suất cao từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.