Name: 고농도 현탁액의 유변학 적 특성에 도전 - 스크린 인쇄 실버 페이스트에 대한 사례 연구 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 42 s
Description: 학습하세요 고농도 현탁액의 유변학적 특성 분석 방법을 병렬판 회전식 레오미터와 내시경 카메라를 활용하여 실시간 변형 관찰과 데이터 기록을 동시에 수행하는 기술입니다.

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저자는 상업용 은 페이스트에 대한 지원과 공급에 대해 Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG에 감사드리며, 특히 유익한 토론을 해주신 M. König에게 감사드립니다. 실험적 지원을 해주신 M. Schmalz에게 특별한 감사를 드립니다. C. Yüce는 100 prozent erneuerbar stiftung의 재정적 지원에 감사를 표합니다. 마지막으로, 우리는 연방 경제 에너지부(보조금 번호 0325775G)의 재정적 지원에 감사드립니다.

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고농도 현탁액 또는 페이스트의 포괄적 인 유변학 적 특성은 처리 및 복잡한 유체의 응용 프로그램 중 매니 폴드 요구 대상 제품 개발 회의에 필수입니다. 본 연구는 큰 변형 및 파단시 연장 율뿐만 아니라 필라멘트 동안 인장력 연신 후의 항복 응력, 점도, 벽 미끄러짐 속도, 구조 회수의 판단을 포함한다. 모두의 요약 방법을 적용한 정보를 획득하고, 페이스트의 특성은 표 1에 요약되어있다. 평행 평판 회전 유변학 벽 슬립 전단 밴딩 샘플 유출을 나타내는 고도로 충전 현탁액의 유변학 수량의 안정적인 결정 용 비디오 기록의 중요성은 설명된다. 동영상 녹화는 적절한 마커를 사용하여 샘플에서 림 실제 변형 프로파일의 결정 및 흐름 필드를 가능하게한다. 그것은 necess입니다유변학 실험의 결과를 분석하기 전에이 변형 거동을 연구하기 위해 아리. 따라서 측정 파라미터 설정 접시 거칠기 값이되는 점도 측정이 가능하다 식별 될 수있다. 페이스트 항복 응력 적절한 거칠기 베인 형상 또는 판 형상 플레이트를 사용하여 결정될 수있다. 점도 측정은 엄선 판 조도 샘플 조성에 따라 플레이트와 평판 형상을 이용하여 가능하다. 높은 거칠기는 반드시 낮은 벽 슬립 발생하지 않습니다. 점도 측정을 수행 할 수있는 전단 응력 또는 전단 율의 범위가 항복 응력 및 샘플 유출 개시에 의해 제한된다. 또한, 슬립 속도는 직접 측정 될 수 있고, 플러그 흐름 전단 밴딩 또는 샘플 유출이 발생하는 측정 조건이 명확하게 식별 될 수있다. 벽 슬립 측정의 매끄러운 표면 상부 전단 PLA로서 사용테와 거친 바닥 판은 상부 플레이트에 슬립을 허용합니다. 이 슬립 속도는 상판의 각속도에서 직접 계산 될 수있다. 두 페이스트의 경우 슬립은 스트레스 수준도 아래의 명백한 항복 응력에서 발생한다. 비슷한 관측은 유리 구슬 (25), (27) 점토 현탁액, 소프트 마이크로 겔 페이스트뿐만 아니라 에멀젼 28, 29, 30 현탁액에 대한보고되었다. 여기서 τ 앱 V 슬립의 선형 증가가 발견된다. 이 아랄 등의 등의 관찰과 일치한다. (25) 또한 조사 유리 비드 현탁액의 림에 유동장의 시각화를 이용하여 V 미끄러짐 판정 자. 세스 등. 스트레스인가 미끄러짐 속도의 스케일링 소프트 partic 사이의 상호 작용에 의해 조절되는 것으로 나타났다레는 자신의 연구와 벽에 사용됩니다. 벽에 입자의 특정 준수이없는 경우에, 그들은 또한 V 슬립과 스트레스하지만 차 스케일링이 약하게 벽 (28), (29), (30)에 부착 된 입자 발견 사이에 선형 관계를 찾을 수 있습니다. 소프트 입자 페이스트에 대한 연구는 또한 항복 응력에 특징 슬립 속도 V에 *을 표시하고, 탄성 유체 모델은 독립적으로 결정될 수있다 신체 유체 및 입자 파라미터로부터 V의 *를 산출 할 수 있도록 29 제시된다 : V * ~ γ의 Y 2 (G를 0 R / S의 η) (G P / G 0) 1/3. 이 특성 슬립 속도 particl뿐만 아니라, Y 및 탄성률 G 0, 용매 점도 η의 γ의 변형을 수득 페이스트에 따라즉 반경 R과 G의 계수 P. 값이 간단한 추정의 결과 (V의 A * = 375 개 ㎛의 (S) -1 V의 B * = 118 개 ㎛의 (S) -1)뿐만 아니라 크기뿐만 아니라 순서에 대한 실험 결과 (도 9)와 매우 잘 일치 페이스트 A와 B 사이의 차이에 관한 샘플 유출은 각 붙여 넣기위한 중요한 회전 속도 특성을 여기 관찰된다. 유출은 순수 차량에서 발생하지 않습니다. 이 현상은 페이스트의 유변학 적 특성을 제한하고 또한 특정 처리 또는 코팅 작업 관련이있을 수 있지만 물리적 기원은 여전히 ​​해결되지. 비디오 녹화는 더욱 그 벽 슬립, 플러그 흐름을 나타내는 샘플 유출 진동 전단 시험시에 제외 할 수 있습니다. 따라서, 전단 계수의 감소 및 증가에 작은 세 단계 진동 전단 시험 동안 관찰단계 I 및 III에서 (L)의 진동의 진폭뿐만 아니라 큰 변형 진폭 <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55377/55377eq2.jpg" /> &gt; <img alt="방정식" src="/files/ftp_upload/55377/55377eq2.jpg" /> C가 직접 구조 나누고 회복에 기인 할 수있다. 이는 포화 될 때까지 단계 II 증가 변형 진폭 진동 전단 증가시 비가 역적 구조 변화의 정도는 진폭을 스윕 시험에서의 G의 교차 &#39;및 G&#39; &#39;에 대응하는 변형에 도달되는 것을 도시하지만, 돌이킬 수 단계 II에서 높은 진폭 전단 기간 독립적이다. 때문에 단계 II에서 큰 전단 변형 계수 및 따라서 샘플 구조의 변화가 10 개 이상 (4) (S)의 대기 시간 후 이후 여기 비가역 불린다, 저장 탄성률은 초기 값보다 훨씬 낮다 (데이터는 보이지 않음). 그림 15에 표시된 데이터는 대기로 제한됩니다선명도를 위해서 1,500의시기. 그러나 인쇄 공정의 시간 규모에도 초 이하의 순서에 주목해야한다. 이것은이 연구에서 사용 된 기존의 회전 레오 미터 설정에 액세스 할 수 없습니다. 본 연구에 사용 된 갭 높이도 현대 인쇄 전자의 스크린 인쇄에서 일반적인 메쉬 구멍보다 훨씬 크다. 판 형상 플레이트를 사용하여 유동 학적 측정은 통상적으로 인해 유동성 측정에 사용 된 큰 판 기계적 조정의 제한 등의 작은 갭 개구에서 수행 될 수 없다. 또한, 큰 공극을 분리 림에서 샘플 변형 시각화를 용이하게하기 위해 여기 선택되었다. 모세관 레오 미터 해체 신장 인장 시험기를 사용하여 연신 필라멘트 검사 신장 흐름에 고도로 충전 페이스트의 변형 및 분산 거동을 특성화하는데 사용될 수있다. 휴식과 m에서의 신장신장시 aximum 력이 시험으로부터 얻어지는 파라미터이며, 스크린 인쇄시 스퀴지 스냅 - 오프에 관련 될 수있다. 마지막으로, 유의 한 차이는이 연구에서 조사 두 상업 실버 페이스트에 대해 위에서 설명 된 모든 실험에서 관찰되었다. 성능에 대한 유변학 붙여 넣기 특성의 관련성의 확장 된 논의는 다른 페이스트 및 차량의 폭 넓은 다양한 데이터를 기반으로 후속 논문에서 해결 될 것입니다.

실리콘 태양 전지의 전면 측면 금속은 일반적으로 전통적인 스크린 인쇄를 사용하여 실현된다. 스텐실 인쇄, 잉크젯 인쇄, 플 렉소 인쇄 1 외에, 스크린 인쇄는 다양한 인쇄 응용 프로그램 2에 대한 1970 년대부터 사용되어왔다. 그것은 다양한 기술과 태양 전지 생산에, 그것은 낮은 인쇄 비용으로 간단하고 빠른 금속을 보장합니다. 그러나, 스크린 인쇄 페이스트의 유동 특성은 신중하게 방해받지 않고, 결함이없는 처리를 보장하기 위해 조정되어야한다. 좁은 균일 한 라인 패턴을 달성 할 필요 때문에 태양 전지는 금속 화에 특히 도전적이다. 또한, 페이스트 레시피 신중 고밀도은 입자, 상분리 및 입자 응집 침전을 피하도록 조절되어야한다. 태양 전지 셀의 표면 측의 금속의 고농도의 도전성 스크린 인쇄 페이스트 mainlY는 세 가지 구성 요소 3, 4, 5, 6으로 구성되어 도전성 재료, 우수한 전기 전도도 (7), (8)을 제공하는, 일반적으로 마이크론 크기의은 입자; 연속 상, 소위 차량, 또한 특히 페이스트를 허용하는 유동 거동을 조절하는 첨가제를 포함하는 기재 입자의 습윤성, 막 형성 및 접착을 촉진 유기 결합제, 용매 및 첨가제의 혼합물이 좁은 스크린 메쉬를 통과하고 용이하게; 상기 무기 결합제 (유리 분말)의 접착 촉진제로서 작용하고 낮은 온도에서 소결 과정을 활성화시킨다. 고 종횡비 미세 라인을 인쇄하는 것은 높은 항복 응력과 발음 전단 박화 거동 9 전시 실버 페이스트를 필요로한다. 높은 항복 응력 좋은 shap을 보장페이스트는 페이스트 10 개 3 (S) 이상으로 추정 높은 전단 속도로 노출 된 좁은 메시 개구를 통과 할 때 전자의 정확도 및 높은 전단 속도에서의 강한 전단 박화 반면, 높은 종횡비와 대응 저점 필요한 -1 10. 인쇄 과정에서 페이스트는 매우 다른 변형 속도와 스트레스에 노출되어있다. 첫째, 붙여 넣기가 화면에 달려있다; 다음 스퀴지 작용 및 페이스트를 기판 상에 스크린 개구를 관통. 실리콘 웨이퍼, 구조, 점도의 페이스트를 도포 한 후, 기판 상에 페이스트의 확산을 금지 신속하게 복구한다. 이는 15보다 음영 손실 10, 11, 12, 13, 14의 태양 전지의 성능을 감소시킬. 핑거 프린트 라인 정전 소위 meshmarks은 페이스트 유 동학에 따라 메쉬 와이어 교차점에서 발생할 수있다. meshmarks을 평준화하기위한 시간은 수 16 낮은 확산 핑거 라인을 유지하기 위해 필요한만큼 충분하지만, 또한 짧게해야한다. 기판 상에 갖는 메쉬를 통해 유동 페이스트에 필요한 스퀴지 압력이 좋은 형상 정밀도 3, 6, 9, 17, 18을 제공하는 데 필요한 높은 항복 응력을주의 깊게 조절된다. 입자가 밀접하게 포장, 강력하게 상호 작용하고 복잡한 구조를 형성한다. 따라서, 게다가 응력, 전단 박화 수율 및 요 변성 전단 밴딩 또는 avalanching 같은 다양한 다른 복잡한 유동 현상 &lt;같은 현탁액 19 20 발생할 수도/ SUP&gt; 21. 벽 슬립 집중 현탁액 22, 23, 24, 25도 매우 중요합니다. 저점도의 액체의 얇은 층은 층의 고갈 또는 입자 프리 옆 벽면 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31에 형성되는 좁은 갭 또는 채널을 통해 유동을 제어 할 수있다, 즉. 그래서 스크린 인쇄 페이스트의 포괄적 인 유변학 적 특성은 가공 특성 및 제품의 기능을 향상시키기 위해 필수적이다. 본 연구에서는 두 개의 상업 실버 페이스트가 특징이다. 이러한 페이스트는 실질적으로 상이한 인쇄 성능을 나타낸다. 유변학 문자이러한 물질의 acterization은 매우 까다로운 것입니다. 회전 점도계를 사용하여, 정상 전단 점도 심지어 단순한 판정으로 인해 벽 슬립, 플러그 흐름 전단 밴딩 페이스트 유출에 중요한 도전이다. 따라서, 이전의 연구는 전술 한 현상이 발생할 가능성이있는 잉크 3, 6, 15, 이른바 진동 전단 측정 10, 17, 21 또는 저 농축은 페이스트의 특성에 초점을 맞추었다. 집중 실버 페이스트의 유동 행동의 강력하고 의미있는 특성에 대한 프로토콜은 비디오 녹화의 도움으로 정의 할 수 있습니다. 평행 평판 샘플 고정구와 회전 전단 유량계 분명히 그 플러그 흐름, 벽 슬립을 보여주는, 본 연구에서 사용하고, 전단 밴딩 거친 평판에 의존비 단순하게 다움. 이전의 작업에서, 진한 현탁액 정상 비틀림 유동 벽 슬립 시간 의존적 현상은 다른 플레이트 거칠기 조사 하였다. 바인더 고분자 용액에 고체 유리 구체 고농도 현탁액의 흐름 가시화하고, 증가 된 플레이트 내통 거칠기 벽 슬립 방지. 그러나, 증가 플레이트 조도는 시료 (22), (25)의 파괴의 결과. 벽 거칠기가 증가 될 때 파괴 작은 겉보기 전단 속도에서 발생 하였다. 전단 응력이 항복 응력 τ (25)의 Y보다 작은 τ의 조 화면의 돌기의 끝은 골절을 개시, 판 표면에 응력 집중 지점으로 작용할 수도있다. 벽 슬립 고농도 페이스트의 스크린 인쇄 성능을 위해 중요한 것으로 간주됩니다. 과거<html> E는 높은 벽에 미끄럼 메쉬를 통해 쉽게 미끄러 기판에 기탁 32 크게 증가된다. 비디오 녹화의 도움으로, 벽 슬립 직접 다른 실험 프로토콜에 대한 관찰 할 수있다. 슬립 속도는 낮은 조도 평활 판을 사용하여 회전판의 각속도로부터 직접 결정될 수있다. 그러나 실버 페이스트의 유동 거동 결정은 고유 한 제한이다. 현탁액은 투명하지 않은, 그래서 광학 플로우 현장 관찰 만 샘플 림에서 할 수 있습니다. 이전의 연구는 동시에 샘플 내 벽 슬립 및 변형을 결정하기 위해 노력했다. 그들은 항복 응력 아래 슬립을 관찰하고, 전단 응력에 미끄러짐 속도의 차 의존을 발견했다. 투명한 점토 현탁액의 유동 거동은 벌크 물질에 주입 염료 안료 라인의 변형 다음 피뇽 (27)에 의해 조사 하였다. Persello 등은.외부 참조 &quot;&gt; 26 진한 수성 실리카 현탁액을 조사 하였다. 그들은 벽 미끄러짐을 억제 플레이트 거칠기를 증가 시키면 균일 한 샘플의 변형을 초래할뿐만 대량 파괴를 불러 일으켰다. 집중되었다 소프트 마이크로 젤 입자 농축 에멀젼 페이스트 미끄러 샘플 변형되지 않는 것으로 형광 트레이서 입자 원추 판 형상 이들 투명 샘플 내의 흐름 필드를 결정하는 데 사용 하였다 (31). 종이 28, 29, 30, 일련의 설명. 이들은 각각의 항복 응력에 특징 슬립 속도 V의 *를 발견 재료 및 τ y를 아래 전단 응력 τ와 미끄러짐 속도의 증가에 대한 지수 법칙. 하나의 지수 비 부착 및 입자와 입자 사이의 벽 약한 인력의 경우 두 개의 검색 결과 하였다. 이 연구에서 그녀를 발표즉 변형의 개발 및 관리되고 제어 응력 전단 속도 조건 하에서 흐름 모니터링된다. 참조 번호 25에보고 된 결과와 대조적에서 플레이트 거칠기를 증가시키는 것은 모두 조사 페이스트 골절을 초래하지 않는다. 또한, 벽 슬립 플러그 흐름은 증가 플레이트 거칠기를 억제 할 수 없다. 이러한 현상은 입경과 판 조도의 비에 의해 제어되는 것으로 보인다. 특성 회전 속도에서 샘플 유출 세트 아마도 유량계 판에 마찰에 작용하는 원심력의 밸런스에 의해 결정된다. 그러나, 점도 측정 가능하는 전단 속도 범위가 결정될 수 있고, 동시에 벽 슬립 정량화 할 수있다. 또한, 캐 필러 리 레오 미터는 인쇄 처리에 대한 중요한 높은 전단 속도에서의 점도를 결정하는 데 사용된다. 꾸준한 전단 레오 메타, 잘 정의 된 진동 전단 변형 C와 어려움에도 불구하고쉽게 구현 될 수있다. 3 단 진동 시험 (일정한 주파수, 상이한 발진 진폭)는 스크린 인쇄 법 (10)을 시뮬레이션하고, 페이스트의 구조 회복 연구 허용 : 최초의 &quot;사전 인쇄&quot;단계에서 작은 변형 나머지 탄성 및 점성 특성을 결정하기 위해 적용된다. 두 번째 &quot;인쇄&quot;단계는 블레이드 코팅 페이스트 구조를 파괴 변형 충분히 높은 진폭을인가하여 스크린 메쉬를 통과하는 페이스트를 시뮬레이션한다. 최종 &quot;인쇄 후의&quot;단계에서 작은 변형은 페이스트의 구조 회복을 검출하도록인가된다. 초기 계수 값이 확산 있지만 meshmarks을 피하기 위해 너무 빨리하지 붙여 넣기를 방지하기 위해 신속하게 도달한다. 여기에 제시된 조사 이전에 우 (21)에 의해보고 된 구조 복구가 완료되지 않았 음을 확인합니다. 저우는 구조적인 변화가 발생되는 것을 보여줄 수에틸 셀룰로오스 용액에 현탁하여은 입자를 분리하는 충전제 매트릭스 필러 클러스터의 끊어서. 본 연구의 동영상 녹화가 관찰 비가 역적 구조 변화가 벽 슬립 전단 밴딩, 플러그 류 또는 샘플 유출의 발생에 관한 가공품 아니라는 것을 알 수있다. 또한, 구조적 파괴의 정도가 크게 두 단계에 적용된 진폭 변형에 의존하지만, 거의인가 된 균주의 시간 간격에 의존한다는 것을 알 수있다. 이러한 측면은 저우의 실험에서 인식되지 않았습니다. 구조적 고장 및 복구의 페이스트 조성물의 영향은 다음 논문에서 논의 될 것이다. 마지막으로, 화면 스냅 - 오프시 붙여 넣기 동작을 시뮬레이션하는 방법을 제시한다. 모세관 레오 미터 해체 신장 및 상용 인장 시험기 함수로서 연신 동안 페이스트가 파괴되는 연신비 최대 축력을 결정하는 데 사용신장 속도의. 비디오 녹화는 평행 판 회전 레오 메타를 사용하여 실버 페이스트의 의미 유변학 적 특성에 필요한 적절한 측정 프로토콜을 찾기위한 필수 불가결 한 것으로 드러났다. 비디오 데이터는 전단 속도와 물리적으로 잘 정의 된 항복 응력 및 점도 값이 결정될 수있는 전단 응력 체제의 판정 할 수 있었다. 판 조도 및 플레이트 분리 매개 변수의 적절한 선택은 이러한 비디오 녹화 기반으로했다. 벽 슬립, 순수 플러그 흐름, 전단 밴딩 또는 샘플 유출이 발생하는 실험 설정이 명백하게 확인 될 수있다. 여기서 조사 페이스트는 태양 전지의 전면 메탈에 사용된다. 그러나,주의 동영상 유변학 적 특성은 또한 고밀도, 마이크론 크기의 입자를 포함하는 농축 된 현탁액의 다양한 다른 종류의 중요한 지원.

<table><tbody><tr><td>내시경</td><td>Visitool</td><td>TVS80.280.BF6.AD10.2</td><td>전체 이름: TV-Endoskop, C-Mount, Variookular 2X, &Oslash; 8&nbsp; mm x ca. 280&nbsp; mm, 0&deg;, BF: 6&nbsp; mm, 서기 10&nbsp; MM</td></tr><tr><td>상업용 실버 페이스트&nbsp;</td><td>Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG 글로벌 사업부 Heraeus Photovoltaics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>유변량계 A</td><td>Anton Paar</td><td>Physica MCR 501</td><td>Rq = 2 - 4 & micro; m</td></tr><tr><td>레오미터 B</td><td>Thermo Scientific</td><td>Haake Mars II</td><td>Rq = 1.15 &마이크로; m Rq = 9 &마이크로; m</td></tr><tr><td>레오미터 C</td><td>Thermo Scientific (formerly Haake GmbH)</td><td>Rheostress 150</td><td>vane geometry</td></tr><tr><td>sandpaper</td><td>Jean Wirtz D&uuml; sseldorf Metallographie</td><td>P320 C</td><td>Rq = 9 &마이크로; m 입자 크기 = 46.2 & 1.5</td></tr><tr><td>녹화 소프트웨어</td><td>Debut 비디오 캡처</td><td></td><td></td></tr><tr><td>LED 스포트라이트</td><td>Kaleep&nbsp;</td><td>48W LED 작업등 Offroads 조명 램프 스포트라이트 투광등&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>모세관 파괴 연신율 레오미터</td><td>Thermo Scientific (Haake)</td><td>HAAKE CaBER1</td><td></td></tr><tr><td>인장 시험기</td><td>Stable Micro Systems, Godalming, UK</td><td>TA. XT plus 텍스처 분석기&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>50 N 로드셀</td><td>Stable Micro Systems, Godalming, UK</td><td>일련 번호: 10256249</td><td></td></tr><tr><td>수정된 모세관 레오미터</td><td>G&ouml; ttfert 유변학 2000 (G&ouml; ttfert Werkstoff-Pr&uuml; fmaschinen GmbH, 부헨 독일)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>500 bar pressure transducer</td><td>Gefran, Selingenstadt, Germany</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

고농도 현탁액의 유변학 적 특성에 도전 - 스크린 인쇄 실버 페이스트에 대한 사례 연구

Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions &#8212; A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

고농축 현탁액 또는 페이스트의 포괄적인 유변학적 특성화는 이러한 복잡한 유체의 처리 및 적용 중 매니폴드 요구 사항을 충족하는 대상 제품 개발을 위해 필수적입니다. 이 조사에서는 다양한 공정 관련 유변학적 매개변수에 대한 결정적인 평가를 위한 측정 프로토콜이 평가되었습니다. 여기에는 항복 응력, 점도, 벽 슬립 속도, 큰 변형 후 구조적 회복 및 파단 신율, 필라멘트 스트레칭 중 인장력의 측정이 포함됩니다.
유변학적 양의 중요한 측정을 위해 병렬 판 회전 유변 물성 측정 중 수반되는 비디오 녹화의 중요성이 입증되었습니다. 샘플 가장자리의 변형 프로파일과 유동장은 적절한 마커를 사용하여 결정할 수 있습니다. 따라서 측정 매개변수 설정 및 플레이트 거칠기 값을 식별할 수 있으며, 이에 대한 항복 응력 및 점도 측정이 가능합니다. 슬립 속도를 직접 측정할 수 있으며 플러그 흐름, 전단 밴딩 또는 시료 유출이 발생하는 측정 조건을 명확하게 식별할 수 있습니다. 
비디오 기록은 3단계 진동 전단 테스트에서 관찰된 전단 계수의 변화, I단계 및 III단계에서는 변형 진폭이 작지만 II단계에서는 큰 진동 진폭이 구조적 파괴 및 회복에 직접적으로 기인할 수 있음을 추가로 확인합니다. 여기에서 조사된 페이스트의 경우, G'와 G''의 교차에 해당하는 변형에서 포화에 도달할 때까지 II단계에서 변형 진폭이 증가함에 따라 비가역적 전단 유도 구조 변화의 정도가 증가하지만, 비가역적 손상은 큰 진폭 전단의 지속 시간과 무관합니다. 
모세관 파괴 연신율 레오미터와 인장 시험기는 단축 연신율에서 고도로 채워진 페이스트의 변형 및 파괴 거동을 특성화하는 데 사용되었습니다. Si-solar cell의 전면 금속화에 사용되는 두 개의 상업용 스크린 인쇄 은 페이스트에 대해 위에서 설명한 모든 실험에서 상당한 차이가 관찰되었습니다.

고농축 현탁액의 견고하고 응용 분야와 관련된 유변학적 특성화를 위한 프로토콜이 제시됩니다. 태양 전지 생산에서 스크린 인쇄 응용 프로그램에 사용되는 실버 페이스트는 모델 시스템으로 사용됩니다.

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the ...

이 절차의 전반적인 목표는 고전적인 플레이트-플레이트 회전 레오메트리에서 복잡한 변형 및 흐름 거동을 보이는 고농도 현탁액의 신뢰성 있는 레올로지 특성을 분석하는 것입니다. 이 방법은 스트림 프린팅 페이스트에 관한 핵심적인 질문들에 대한 답을 찾는 데 도움을 줄 수 있습니다. 처리 및 응용 특성이 개선된 페이스트를 맞춤형으로 설계하기 위해서는 공정과 관련된 다양한 레올로지 파라미터에 대한 종합적인 특성 분석이 필수적입니다.이 접근 방식의 주요 장점은 시료의 변형 관찰과 유변학적 데이터 기록을 동시에 수행할 수 있다는 점입니다. 실험 절차 시연은 KIT 기계 공정 공학 및 역학 연구소의 박사 과정 학생인 Ceren Yuce가 맡게 됩니다. 항복 응력 측정을 시작하려면, 직경 25 mm이고 표면 거칠기가 2~4 µm인 플레이트를 장착한 평행 플레이트 유변물성 측정기를 준비하십시오.단계별 제어 전단 응력 모드로 측정 준비를 하며, 전단 응력은 1,000에서 3,000 Pa 사이에서 35단계로 변화시키고 총 측정 시간은 1,050초로 설정합니다. 내시경 카메라를 삼각대에 장착하고 LED 스포트라이트를 장착합니다. 카메라를 컴퓨터에 연결하고 필요에 따라 대비와 밝기를 조정합니다.시료가 균질하게 혼합되도록 스피드 믹서를 사용하여 은 페이스트 시료를 1,000 RPM에서 30초 동안 혼합합니다. 혼합된 페이스트의 소량을 하단 플레이트에 도포합니다. 상단 플레이트를 측정 위치 바로 위까지 내립니다.스패튤라를 사용하여 플레이트 가장자리에 묻은 과잉 실버 페이스트를 제거하십시오. 그런 다음, 상부 플레이트를 측정 위치로 이동하십시오. 페이스트 위에 실리콘 입자로 수직선을 그어 표시하십시오.샘플이 평형을 이룰 수 있도록 기기 내에서 5분 동안 그대로 둡니다. 법선력이 감소하면, 측정과 비디오 녹화를 동시에 시작합니다. 페이스트가 틈새에서 흘러나오면 측정과 녹화를 중단합니다.에탄올로 플레이트를 세척한 후 공기 중에서 건조시킵니다. 이 측정은 총 3회 수행하며, 각 도포 전에는 페이스트를 혼합하고 매 측정 후에는 플레이트를 세척합니다. 다음으로, 표면 거칠기가 1.15 µm인 20 mm 플레이트를 장착한 별도의 평행 플레이트 레오미터(parallel plate rheometer)를 사용하여 측정값과 기록 세트를 획득합니다.그런 다음, 양면 테이프를 사용하여 20 mm 플레이트에 사포 조각을 부착하여 9 µm의 거칠기를 구현합니다. 매 측정 시마다 사포를 교체하며 또 다른 측정 세트와 기록을 얻습니다. 각 측정 시리즈에 대해 변형도를 전단 응력에 대해 로그 스케일로 도식화합니다.접선 교점법을 통해 매질의 항복 응력을 결정합니다. 평행판 측정과 동일한 매개변수를 사용하여 단계적 제어 전단 응력 모드에서 측정값을 얻기 위해 컵형 베인 회전점도계를 준비합니다. 실버 페이스트 시료를 충분히 혼합한 후, 점도계 컵에 페이스트를 적재합니다.베인을 측정 위치로 이동시키고, 기기가 5분 동안 평형 상태에 도달하도록 둡니다. 그 다음, 최소 3회의 측정을 수행합니다. 각 반복 측정 사이에 에탄올로 베인 기하 구조를 세척하고 기기가 다시 평형 상태가 되도록 합니다.변형률 대 전단 응력을 그래프로 나타내고, 접선 교차점 방법을 통해 매질의 항복 응력을 결정하십시오. 본 연구는 베인 또는 플레이트 기하구조를 사용하여 항복 응력을 구할 수 있음을 보여줍니다. 플레이트를 사용하는 경우, 플레이트의 거칠기를 적절하게 선택해야 합니다.이를 위해 기저 행동과 기록 내용을 주의 깊게 확인해야 합니다. 신장 행동 측정을 시작하려면, 직경 6 mm의 원통형 피스톤 두 개가 장착된 모세관 파단 신장 유변물성 측정기를 설정하십시오. 신장 속도는 7.5 mm/s로 설정합니다.고속 카메라의 프레임 속도를 초당 250프레임으로 설정하십시오. 백라이트를 켜고 신장 측정값을 캡처할 수 있도록 카메라 위치를 조정하십시오. 필요에 따라 이미지의 선명도, 대비 및 밝기를 조절하십시오.실버 페이스트를 충분히 혼합한 후 하단 피스톤에 도포합니다. 상단 피스톤을 측정 위치까지 내린 다음 과잉 도포된 실버 페이스트를 제거합니다. 카메라 촬영과 측정을 동시에 시작합니다.필라멘트가 끊어지면 기록과 측정을 중단하고 피스톤을 에탄올로 세척하십시오. 페이스트를 혼합하고 매회 피스톤을 세척하며, 이 속도에서 총 세 번 측정을 수행하십시오. 같은 방식으로 11 mm/s 및 110 mm/s의 신장 속도에서 두 세트의 측정을 추가로 수행하십시오.녹화 영상을 검토하여 각 반복 실험에서 필라멘트 단절이 나타나는 첫 번째 프레임을 식별하십시오. 피스톤 위치를 결정하고 테스트한 각 속도에 대한 임계 신장비를 계산하십시오. 스크린 인쇄에 사용되는 높은 인쇄 속도와 좁은 측정 인쇄 영역으로 인해 스냅 오프 지점을 스냅 랩과 일치시키는 능력에 제한이 있습니다.그럼에도 불구하고, 이러한 필라멘트 신장 실험에서의 신장 파단은 이 현상과 관련이 있을 수 있습니다. 항복 응력 측정에 미치는 플레이트 거칠기의 영향을 두 가지 은 페이스트를 사용하여 평가하였습니다. 1.15 µm의 거칠기를 가진 플레이트를 사용했을 때, sit 입자가 포함된 페이스트는 상부 플레이트에 달라붙고 하부 플레이트에서 미끄러졌으며, 이는 플러그 흐름이 형성되었음을 나타냅니다.따라서, 이 은 페이스트의 항복 응력은 본 시스템으로 정확하게 측정할 수 없습니다. 거칠기 값이 2~4 µm 범위인 플레이트를 사용할 경우, 신뢰할 수 있고 명확한 유변학적 측정에 필수적인 사이트 마킹의 이동을 통해 전단 변형 프로파일이 관찰됩니다. 이러한 결과는 베인 지오메트리(vane geometry) 측정값과의 비교를 통해 검증되었습니다.은 페이스트들은 1.15에서 2~4 µm의 플레이트 거칠기 값에 대해 유사한 거동을 보입니다. 거칠기 값이 9 µm로 증가했을 때, 페이스트 B는 낮은 응력에서 전단 변형 프로파일을 보였으며, 이는 높은 응력에서 전단 밴딩으로 전이되었습니다. 반면, 페이스트 A는 필요한 프로파일을 보이지 않았으며, 관찰된 플러그 흐름을 생성하는 데 필요한 응력은 항복 응력보다 현저히 높았습니다.고속 카메라를 사용하여 다양한 연신 속도에서 두 페이스트의 연신 거동을 비교하였습니다. 필라멘트 파단이 관찰된 섬유 연신비는 모든 속도에서 페이스트 A가 더 길었습니다. 숙련된 후에는 이 접근 방식을 은 페이스트뿐만 아니라 다른 고충전 현탁액의 특성을 분석하는 데에도 사용할 수 있습니다.하지만, 지수 프로토콜은 각 재료의 요구 사항에 따라 조정되어야 합니다. 우리의 실험적 접근 방식은 인쇄 전자 분야의 연구자들이 실험실 스캔 실험을 바탕으로 페이스트의 인쇄 특성을 최적화할 수 있는 길을 열어줍니다. 이는 우수한 인쇄 특성을 가진 페이스트를 개발하는 데 도움이 될 것입니다.이 영상을 시청한 후에는 고충전 페이스트의 신뢰성 있는 유변학적 특성 분석 방법과 월 슬립(wall-slip), 플러그 흐름(plug flow) 또는 시료 누출과 같은 현상이 발생했을 때 고려해야 할 사항에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다. 또한 인쇄 공정과 관련된 다양한 유변학적 테스트 절차에 대해서도 파악하게 될 것입니다.

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고농도 현탁액의 유변학 적 특성에 도전 - 스크린 인쇄 실버 페이스트에 대한 사례 연구

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