2017년 4월 10일
고농축 현탁액의 견고하고 응용 분야와 관련된 유변학적 특성화를 위한 프로토콜이 제시됩니다. 태양 전지 생산에서 스크린 인쇄 응용 프로그램에 사용되는 실버 페이스트는 모델 시스템으로 사용됩니다.
이 절차의 전반적인 목표는 고농축 현탁액의 신뢰할 수 있는 유변학적 특성화이며, 이는 고전적인 판에서 판으로의 회전 유변 물성 측정에서 복잡한 변형 및 유동 거동을 나타냅니다. 이 방법은 스트림 인쇄 페이스트에 대한 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 다양한 공정 관련 유변학적 매개변수의 포괄적인 특성화는 향상된 가공 및 응용 특성을 가진 이러한 페이스트의 맞춤형 엔지니어링에 필수적입니다.
이 접근 방식의 주요 장점은 시료 변형을 동시에 관찰하고 유변학적 데이터를 기록할 수 있다는 것입니다. 이 절차를 시연하는 것은 KIT, Institute of Mechanical Process Engineering and Mechanics의 박사 과정 학생인 Ceren Yuce입니다. 항복 응력 측정을 시작하려면 직경 25mm의 플레이트와 2-4마이크로미터의 플레이트 거칠기가 있는 병렬 플레이트 레오미터를 설정합니다.
단계적으로 제어되는 순전한 응력 모드에서 측정을 준비하며, 순면 응력은 35단계로 1-3,000파스칼 사이에서 다양하며 총 측정 시간은 1,50초입니다. 삼각대에 내시경 카메라를 장착하고 카메라에 LED 스포트라이트를 장착합니다. 카메라를 컴퓨터에 연결하고 필요에 따라 대비와 밝기를 조정합니다.
시료가 균일하게 혼합되었는지 확인하기 위해 30초 동안 1,000RPM의 속도 믹서와 시료 실버 페이스트를 혼합합니다. 블렌딩된 페이스트를 바닥판에 소량 바릅니다. 상판을 측정 위치 바로 위로 가져옵니다.
주걱으로 접시 가장자리에서 여분의 은색 페이스트를 제거합니다. 그런 다음 상판을 측정 위치로 이동합니다. 앉은 입자의 수직선으로 페이스트를 표시합니다.
평형을 이룰 수 있도록 샘플을 기기에 5분 동안 그대로 둡니다. 수직력이 감소하면 측정과 비디오 녹화를 동시에 시작합니다. 틈새에서 페이스트가 흘러나오면 측정 및 기록을 중지하십시오.
에티놀로 플레이트를 청소하고 플레이트를 자연 건조시킵니다. 이 측정을 총 세 번 수행하여 각 적용 전에 페이스트를 혼합하고 각 측정 후에 플레이트를 청소합니다. 다음으로, 1점 15마이크로미터의 거칠기를 가진 20밀리미터 플레이트를 사용하여 별도의 병렬 플레이트 레오미터에서 일련의 측정 및 기록을 획득합니다.
그런 다음 양면 테이프를 사용하여 20mm 판에 사포 조각을 부착하여 9마이크로미터의 거칠기를 얻습니다. 다른 측정 및 기록 세트를 얻고 각 측정 후에 모래 종이를 교체하십시오. 각 측정 계열에 대해 순전한 응력에 대해 변형을 로그적으로 플롯합니다.
매체의 항복 응력은 접선 교차점 방법으로 결정합니다. 컵 레오미터에 베인을 준비하여 병렬 플레이트 측정과 동일한 매개변수를 사용하여 단계적으로 제어되는 절곡 응력 모드에서 측정값을 얻습니다. 은 페이스트 샘플을 철저히 혼합하고 페이스트를 레오미터 컵에 넣습니다.
베인을 측정 위치로 이동하고 기기가 5분 동안 평형을 이루도록 합니다. 그런 다음 최소 3개의 측정값을 얻습니다. 에티놀로 베인 형상을 청소하고 기기가 각 반복 사이에 다시 평형을 이루도록 합니다.
변형 대 절곡 응력을 플롯하고 접선 교차점 방법으로 매체의 항복 응력을 결정합니다. 우리의 연구는 항복 응력이 베인 또는 플레이트 형상을 사용하여 얻을 수 있음을 보여줍니다. 가죽 케이스의 경우 플레이트 거칠기를 적절하게 선택해야 합니다.
이를 위해 기본 동작과 녹음을 주의 깊게 확인해야 합니다. 스트레칭 거동 측정을 시작하려면 직경이 6mm인 두 개의 원통형 피스톤이 있는 모세관 파괴 연신율 레오미터를 설정합니다. 스트레칭 속도를 초당 7포인트 5밀리미터로 설정합니다.
고속 카메라의 프레임 속도를 초당 250프레임으로 설정합니다. 백라이트를 켜고 스트레칭 측정을 캡처하도록 카메라를 배치합니다. 필요에 따라 이미지 선명도, 대비 및 밝기를 조정합니다.
은 페이스트를 완전히 혼합한 다음 페이스트를 아래쪽 피스톤에 바릅니다. 상부 피스톤을 측정 위치로 가져오고 여분의 은 페이스트를 제거합니다. 카메라와 측정을 동시에 시작합니다.
필라멘트가 끊어지면 기록 및 측정을 중지하고 에티놀로 피스톤을 청소합니다. 이 속도로 총 세 번 측정을 수행하여 매번 페이스트를 혼합하고 피스톤을 청소합니다. 이런 식으로 초당 11mm와 110mm의 스트레칭 속도에서 두 세트의 측정값을 더 얻습니다.
기록을 검토하고 각 반복에 대한 필라멘트 파손을 보여주는 첫 번째 프레임을 식별합니다. 피스톤 위치를 결정하고 테스트된 각 속도에 대한 임계 신축비를 계산합니다. 스크린 인쇄에 사용되는 높은 인쇄 속도와 좁은 측정 인쇄는 스냅 오프 포인트를 스냅 랩에 동화시키는 능력을 제한합니다.
그럼에도 불구하고 이러한 필라멘트 스트레칭 실험의 연신율 파손은 이러한 현상과 관련이 있을 수 있습니다. 항복 응력 측정에 대한 플레이트 거칠기의 영향은 두 개의 은 페이스트로 평가되었습니다. 거칠기가 1점 15마이크로미터인 플레이트를 사용하면 싯 입자로 표시된 페이스트가 상부 플레이트에 달라붙고 하부 플레이트에서 미끄러져 플러그 흐름이 형성되었음을 나타냅니다.
따라서 이러한 은 페이스트의 항복 응력은 이 시스템으로 정확하게 측정할 수 없습니다. 거칠기 값이 2-4마이크로미터 사이인 플레이트를 사용하는 경우, 싯 마킹의 움직임에서 순전한 변형 프로파일이 관찰되며, 이는 신뢰할 수 있고 잘 정의된 유변학적 측정에 필요합니다. 이러한 결과는 베인 형상 측정과 비교하여 검증되었습니다.
은 페이스트는 2-4 마이크로 미터에서 1 점 1 5 점의 판 거칠기 값에 대해 유사한 동작을 나타냅니다. 거칠기 값이 9마이크로미터로 증가했을 때 페이스트 B는 낮은 응력에서 순전한 변형 프로파일을 보였고 높은 응력에서 순진 밴딩으로 전환되었습니다. 그러나 페이스트 A는 필요한 프로파일을 보여주지 않았으며 관찰된 플러그 흐름을 생성하기 위한 응력은 항복 응력보다 훨씬 높습니다.
두 페이스트의 스트레칭 거동은 고속 카메라를 사용하여 다양한 스트레칭 속도에서 비교되었습니다. 필라멘트 파손이 관찰된 섬유 신축비는 모든 속도에서 페이스트 A에 대해 더 길었습니다. 일단 숙달되면 이 접근 방식은 은 페이스트뿐만 아니라 다른 고도로 채워진 현탁액을 특성화하는 데 사용할 수 있습니다.
그러나 지수 프로토콜은 각 재료의 요구 사항에 따라 조정되어야 합니다. 우리의 실험적 접근 방식은 인쇄 전자 제품 분야의 연구원들이 실험실에서 스캔한 실험을 기반으로 페이스트의 인쇄 특성을 충전할 수 있는 길을 열어줍니다. 이것은 우수한 인쇄 특성을 가진 페이스트를 개발하는 데 도움이 될 것입니다.
이 비디오를 시청한 후에는 고도로 채워진 페이스트의 신뢰할 수 있는 유변학적 특성화를 수행하는 방법과 벽 슬립, 플러그 흐름 또는 샘플 유출과 같은 현상이 발생할 경우 고려해야 할 사항을 잘 이해하게 될 것입니다. 또한 인쇄 프로세스와 관련된 다양한 유변학적 테스트 절차에 대한 아이디어를 얻을 수 있습니다.
이 기사는 태양 전지 생산에서 스크린 프린팅 용도로 은 페이스트를 사용하는 고농축 현탁액의 유동 특성을 특히 평가하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 이 방법을 통해 샘플의 변형과 유동학적 데이터 기록을 동시에 관찰할 수 있습니다.
Rheological characterization of highly concentrated suspensions is critical for optimizing printable formulations in industrial applications such as screen-printing silver pastes for photovoltaics. Reliable measurement of yield stress, viscosity, and structural recovery enables predictive control over processing stability and application performance. This approach supports mechanistic de-risking in formulation development by linking rheological behavior to print fidelity and manufacturability.
The method integrates into early discovery workflows by providing quantitative rheological outputs that inform formulation selection prior to screening campaigns.