中文简体
Vodivý stříbrný inkoust je tichým pomocníkem za rostoucí řadou produktů: RFID antény, membránové spínače, flexibilní obvody, lékařské senzory, dotykové panely a fotovoltaické přípojnice. Bez ohledu na aplikaci musí inkoust dělat tři věci najednou – tisknout čistě, vytvrzovat do vysoce vodivého filmu a zůstat stabilní na polici měsíce. Této kombinace je těžší dosáhnout, než to vypadá, a většina obtíží spočívá spíše v balíčku aditiv než ve stříbře samotném.
Ldet Energy Technology vyvíjí iontové kapaliny a funkční aditiva od roku 2009. Tento článek sdílí to, co jsme se dozvěděli o tom, kde iontové kapaliny skutečně pomáhají tvůrcům stříbrného inkoustu, kde nikoli, a jak je rychle prověřit v rámci vývojového programu.
Proč je vodivý stříbrný inkoust tak náročný?
Typický sítotiskový stříbrný inkoust obsahuje 60 až 85 procent hmotnosti stříbra, obvykle ve formě vloček, kuliček nebo směsi obou. Vše ostatní je nosný systém: rozpouštědlo, polymerní pojivo, dispergační činidlo a malá množství modifikátorů reologie, promotorů adheze a vytvrzovacích činidel. Stříbro je husté a při tomto zatížení se částice chtějí usadit, shlukovat a přemosťovat do aglomerátů, které ucpávají sítě a vytvářejí odporové cesty.
Pak je tu tepelný rozpočet. Hromadné stříbro taje blízko 961 °C a vločky v mikronovém měřítku potřebují k vytvoření vodivých krčků více než 150 °C. Mnoho substrátů, o které se lidé nejvíce starají – PET, polyimid, papír, termoplastický polyuretan – takové teplo dlouho nesnáší. Formulátor je proto požádán, aby dodal objemovou vodivost při teplotách, které substrát skutečně přežije.
Tři problémy, které rozhodují o tom, zda stříbrný inkoust funguje
Disperze a trvanlivost
Aglomerace začíná v okamžiku, kdy se stříbro setká s vozidlem. Dobrý dispergační prostředek se adsorbuje na kovovém povrchu, poskytuje sterické nebo elektrostatické odpuzování a zabraňuje posunu viskozity směrem nahoru během skladování. Když je disperze špatná, všimnete si toho nejprve jako sediment a ucpání obrazovky a později jako odporové skvrny ve vytvrzeném filmu.
Slinování při nízké teplotě
Vodivost se objevuje pouze tehdy, když sousední částice tvoří kovové můstky. Cokoli, co snižuje efektivní náběh slinování – bez zanechání izolačních zbytků – je cenné. To je místo, kde pečlivě vybrané iontové přísady získávají své místo ve formulaci.
Přilnavost a kompatibilita s podkladem
Vodivý film, který se odlepí během testování pásky nebo opakovaného ohýbání, je vadný film. Přilnavost závisí na přizpůsobení povrchové energie mezi inkoustem a substrátem a na tom, jak se pojivo a přísady chovají, když film schne.
Kde iontové kapaliny mění rovnici
Iontové kapaliny jsou soli, které zůstávají kapalné pod 100 °C. Mají zanedbatelný tlak par, vysokou tepelnou stabilitu a strukturu, kterou lze ladit téměř molekulu po molekule. Pro vývojáře stříbrného inkoustu vynikají tři praktické role: dispergační pomůcky, které potahují stříbrný povrch a udržují částice od sebe, slinovací pomůcky, které podporují mezičásticové zužování při nižších teplotách, a modifikátory smáčení nebo vodivosti, které upravují chování tištěného filmu.
Pokud je pro vás samotná chemie novinkou, náš přehled co jsou iontové kapaliny a jak fungují je užitečným výchozím bodem, než začnete prověřovat kandidáty.
Výrobci iontových kapalin na míru l-Ethyl-3-methylimidazoliumbromid Zobrazit produkt → Čtení kationtů a aniontů jako formulátor
Téměř každá vlastnost iontové kapaliny, která je pro inkoust důležitá – viskozita, hydrofilita, tepelná stabilita, elektrochemické okno – pochází z párování kationtu s aniontem. Změna kteréhokoli z nich změní tvar celé přísady. V praxi kationtové rodiny nejčastěji hodnocené ve vodivých formulacích zahrnují:
- Imidazoliové soli, včetně mono-, di- a trisubstituovaných typů, ceněné pro tepelnou stabilitu a laditelnou polaritu
- Pyridiniové a pyrrolidiniové soli se silnou elektrochemickou stabilitou
- Piperidiniové a kvartérní amoniové soli s nízkou viskozitou a užitečnou povrchovou aktivitou
- Kvartérní fosfoniové soli pro náročné vysokoteplotní zpracování
- Hydroxyl- a etherem funkcionalizované kationty pro kontrolu smáčení a adheze
Na aniontové straně pokrývají většinu rozsahu polarity a stability, kterou stříbrný inkoust potřebuje, halogenidy, tetrafluorboritan, hexafluorfosfát, triflát a anionty na bázi imidů. Když formulace vyžaduje specifickou viskozitu, profil vytvrzování nebo citlivost na vlhkost, funkcionalizovaný kation – například s hydroxylovými skupinami – je často nejrychlejší cestou k lepšímu smáčení a přilnavosti na plastových substrátech.
Výrobci hydroxylových iontových kapalin 1-Hydroxyethyl-3-methylimidazol tetrafluorborát Zobrazit produkt → Výkonnostní benchmarky ke sledování během vývoje
Aditivní screening bude mnohem rychlejší, když plán měření upravíte před prvním pokusem. Níže uvedená tabulka odráží parametry, které náš aplikační tým kontroluje společně se zákazníky během počátečních prací na formulaci.
| Parametr | Proč na tom záleží | Typická kontrola |
|---|---|---|
| Reologie a posun viskozity | Určuje definici tisku a dobu zpracovatelnosti | Rotační nebo kuželová reometrie po dobu 7 dnů |
| Nástup slinování | Nastavuje minimální vytvrzovací teplotu | Odpor versus teplotní rampa |
| Odolnost plechu | Přímé měření konduktivního výkonu | Čtyřbodová sonda po vytvrzení |
| Přilnavost | Předpovídá manipulaci a pružnost | Test pásky a test ohybu |
| Sedimentace | Označuje kvalitu disperze a trvanlivost | Test vizuálního usazování a redisperze |
| Zbytek a čistota | Zabraňuje izolačním nebo korozivním zbytkům | Termická analýza a obsah halogenidů |
Reologie a tiskatelnost: Přehlížená střední země
Stříbrné inkousty jsou kapaliny ředící smykem a tiskárny na tomto chování závisí: nízká viskozita pod stěrkou nebo tryskou, rychlá obnova na strukturovaný film ihned poté. Aditiva, která interferují s pojivovou sítí, mohou zničit definici hran. Polymerní a oligomerní aditiva zde bývají šetrnější, protože jejich vyšší molekulární objem umožňuje upravit průtok bez výrazné změny polarity kapaliny.
Naše řada polymerních iontových kapalin byla vyvinuta přesně z tohoto důvodu – poskytnout formulátorům laditelné modifikátory reologie, které také přispívají k tepelné stabilitě a trvalé povrchové aktivitě místo toho, aby časem migrovaly z filmu.
Výrobci polymerních iontových kapalin Poly(1-vinyl-3-methylimidazolium bis(trifluormethylsulfonyl)imidová sůl) Zobrazit produkt → Od laboratorní šarže po výrobní šarži
Aditivum, které krásně funguje v 50gramovém laboratorním vzorku, je k ničemu, pokud se desátá výrobní šarže chová jinak. To je důvod, proč udržujeme naši procesní disciplínu jednoduchou: pevné syntetické cesty, řízené čištění a kompletní dokumentace šarží z naší výrobní základny v Deqing, Zhejiang.
Protože iontové kapaliny jsou sestaveny z kationtů a aniontů, vlastní syntéza je spíše normální než výjimečná. Řekněte nám, jakou viskozitu, rozpustnost a chování při vytvrzování potřebujete, a my vám navrhneme struktury, které se hodí ke zbytku vašeho složení, místo abychom vás žádali o přeformulování podle našeho.
Statické řízení při převodu a manipulaci
Vodivé inkousty a statická elektřina se při výrobě zřídka dobře mísí. Sušení, odvíjení a řezání generuje náboj, který přitahuje prach, posouvá registraci a může poškodit citlivé součásti ve směru proudu. Tam, kde jsou tištěné vrstvy stříbra součástí širšího procesu konverze, náš sortiment antistatická činidla pro polymery, filmy a lepidla je často specifikován spolu se samotným inkoustem, aby byl povrchový odpor udržován v kontrolovaném rozsahu.
Pojďme si promluvit o vašem projektu stříbrného inkoustu
Ať už snižujete teplotu vytvrzování inkoustu kompatibilního s PET, usilujete o lepší přilnavost na polyimidu nebo se snažíte prodloužit skladovatelnost o šest měsíců, správná přísada je obvykle spíše specifická než generická struktura. Náš tým zkontroluje váš systém, doporučí kandidátské iontové kapaliny z našeho katalogu nebo navrhne vlastní strukturu a dodá vzorky pro vaše vlastní testy.
Pošlete nám svou specifikaci a my vám upřímně řekneme, zda jsou iontové kapaliny tím správným nástrojem pro problém, který před vámi stojí.
