Name: Wyzwania w charakterystyce reologicznej wysoko skoncentrowanych zawiesin — studium przypadku dla past srebrnych do sitodruku (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 42 s
Description: Poznaj metodę reologicznej charakterystyki wysoko skoncentrowanych past srebrnych do sitodruku w produkcji ogniw słonecznych. Protokół obejmuje pomiary granicy płynięcia z równoczesną obserwacją wideo próbki.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy chcieliby podziękować firmie Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG za wsparcie i dostarczenie komercyjnych past srebrnych, a w szczególności M. Königowi za owocne dyskusje. Specjalne podziękowania kierujemy do M. Schmalza za eksperymentalne wsparcie. C. Yüce z wdzięcznością dziękuje za wsparcie finansowe ze strony fundacji 100 prozent erneuerbar stiftung. Na koniec dziękujemy za wsparcie finansowe ze strony Federalnego Ministerstwa Gospodarki i Energii (grant nr 0325775G).

<ol><li>Mathews, N., Lam, Y. M., Mhaisalkar, S. G., Grimsdale, A. C. <a target="_blank" href="http://www.hanser-elibrary.com/doi/abs/10.3139/146.110260">Printing materials for electronic devices.</a> Int. J. Mater. Res. 101 (2), 236-250 (2010).</li>
<li>Ralph, E. L. <a target="_blank" href="http://adsabs.harvard.edu/abs/1975pvs..conf..315R">Recent advancements in low cost solar cell processing.</a> Proceedings of the 11th Photovoltaic Specialists Conference. 1, 315(1975).</li>
<li>Faddoul, R., Reverdy-Bruas, N., Blayo, A. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0921510712003169">Formulation and screen printing of water based conductive flake silver pastes onto green ceramic tapes for electronic applications.</a> Mater. Sci. Eng. B Solid-State Mater. Adv. Technol. 177 (13), 1053-1066 (2012).</li>
<li>Rane, S. B., Seth, T., Phatak, G. J., Amalnerkar, D. P., Das, B. K. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167577X0300003X">Influence of surfactants treatment on silver powder and its thick films.</a> Mater. Lett. 57 (20), 3096-3100 (2003).</li>
<li>Rane, S. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0254058403002360">Firing and processing effects on microstructure of fritted silver thick film electrode materials for solar cells.</a> Mater. Chem. Phys. 82 (1), 237-245 (2003).</li>
<li>Faddoul, R., Reverdy-Bruas, N., Bourel, J. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s10854-011-0607-3">Silver content effect on rheological and electrical properties of silver pastes.</a> J. Mater. Sci. Mater. Electron. 23 (7), 1415-1426 (2012).</li>
<li>Szlufcik, J., Poortmans, J., Sivoththaman, S., Mertens, R. P. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/791983/">Advanced manufacturing concepts for crystalline silicon solar cells.</a> IEEE Trans. Electron Devices. 46 (10), 1948-1969 (1999).</li>
<li>Gomatam, R., Mittal, K. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGomatam%2C+R+%22Electrically+Conductive+Adhesive%22">Electrically Conductive Adhesive</a>. , CRC Press. (2008).</li>
<li>Pospischil, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610211016730">Investigations of thick-film-paste rheology for dispensing applications.</a> Energy Procedia. 8, 449-454 (2011).</li>
<li>Hoornstra, J., Weeber, A. W., De Moor, H. H., Sinke, W. C. <a target="_blank" href="http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.605.5157">The importance of paste rheology in improving fine line, thick film screen printing of front side metallization.</a> Netherlands Energy Found. , (1997).</li>
<li>Gilleo, K. <a target="_blank" href="http://et-trends.com/files/paper_uploads/Rheology%20and%20Surface%20Chemistry%20for%20Screen%20Printing.pdf">Rheology and surface chemistry for screen printing.</a> Screen Print. Mag. , 128-132 (1989).</li>
<li>Lin, H. W., Chang, C. P., Hwu, W. H., Ger, M. D. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0924013607006218">The rheological behaviors of screen-printing pastes.</a> J. Mater. Process. Technol. 197, 284-291 (2008).</li>
<li>Shiyong, L., Ning, W., Wencai, X., Yong, L. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0254058407007146">Preparation and rheological behavior of lead free silver conducting paste.</a> Mater. Chem. Phys. 111 (1), 20-23 (2008).</li>
<li>Reichl, H., Feil, M. Hybridintegration: Technologie und Entwurf von Dickschichtschaltungen. Hüthig Verlag GmbH. , (1986).</li>
<li>Thibert, S., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pip.2659/full">Study of the high throughput flexographic process for silicon solar cell metallisation.</a> Prog. Photovoltaics Res. Appl. 24 (2), 240-252 (2016).</li>
<li>Glunz, S. W., Mette, A., Richter, P. L., Filipovic, A., Willeke, G. <a target="_blank" href="https://freidok.uni-freiburg.de/data/3782">New concepts for the front side metallization of silicon solar cells.</a> 21st Eur. Photovolt. Sol. Energy Conf. , 4-7 (2006).</li>
<li>Thibert, S., Jourdan, J., Bechevent, B., Chaussy, D., Reverdy-Bruas, N., Beneventi, D. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369800114004582">Influence of silver paste rheology and screen parameters on the front side metallization of silicon solar cell.</a> Mater. Sci. Semicond. Process. 27, 790-799 (2014).</li>
<li>Pospischil, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610215006037">Dispensing technology on the route to an industrial metallization process.</a> Energy Procedia. 67, 138-146 (2015).</li>
<li>Coussot, P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aCoussot%2C+P+%22Rheometry+of+pastes%2C+suspensions%2C+and+granular+materials%3A+Application+in+Industry+and+Environment%22">Rheometry of pastes, suspensions, and granular materials: Application in Industry and Environment</a>. , Wiley-interscience. (2005).</li>
<li>Coussot, P. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2007/sm/b611021p">Rheophysics of pastes: a review of microscopic modelling approaches.</a> Soft Matter. 3 (5), 528(2007).</li>
<li>Zhou, H., Hong, J., Piao, L., Kim, S. -H. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/app.38761/abstract">Dual rheological responses in Ag pastes.</a> J. Appl. Polym. Sci. 129 (3), 1328-1333 (2013).</li>
<li>Buscall, R., McGowan, J. I., Morton-Jones, A. J. <a target="_blank" href="http://sor.scitation.org/doi/abs/10.1122/1.550387">The rheology of concentrated dispersions of weakly attracting colloidal particles with and without wall slip.</a> J. Rheol. 37 (4), 621(1993).</li>
<li>Kalyon, D. M., Yaras, P., Aral, B., Yilmazer, U. <a target="_blank" href="http://sor.scitation.org/doi/abs/10.1122/1.550435">Rheological behavior of a concentrated suspension: A solid rocket fuel simulant.</a> J. Rheol. (N. Y. N. Y). 37 (1), 35-53 (1993).</li>
<li>Yilmazer, U., Kalyon, D. M. <a target="_blank" href="http://sor.scitation.org/doi/abs/10.1122/1.550049">Slip effects in capillary and parallel disk torsional flows of highly filled suspensions.</a> J. Rheol. (N. Y. N. Y). 33 (8), 1197-1212 (1989).</li>
<li>Aral, B. K., Kalyon, D. M. <a target="_blank" href="http://sor.scitation.org/doi/abs/10.1122/1.550537">Effects of temperature and surface roughness on time-dependent development of wall slip in steady torsional flow of concentrated suspensions.</a> J. Rheol. 38 (4), 957-972 (1994).</li>
<li>Persello, J., Magnin, A., Chang, J., Piau, J. M., Cabane, B. <a target="_blank" href="http://sor.scitation.org/doi/abs/10.1122/1.550528">Flow of colloidal aqueous silica dispersions.</a> J. Rheol. (N. Y. N. Y). 38 (6), 1845-1870 (1994).</li>
<li>Pignon, F., Magnin, A., Piau, J. M. <a target="_blank" href="http://sor.scitation.org/doi/abs/10.1122/1.550759">Thixotropic colloidal suspensions and flow curves with minimum: Identification of flow regimes and rheometric consequences.</a> J. Rheol. (N. Y. N. Y). 40 (4), 573-587 (1996).</li>
<li>Meeker, S. P., Bonnecaze, R. T., Cloitre, M. <a target="_blank" href="http://sor.scitation.org/doi/abs/10.1122/1.1795171">Slip and flow in pastes of soft particles: Direct observation and rheology.</a> J. Rheol. (N. Y. N. Y). 48 (6), 1295-1320 (2004).</li>
<li>Seth, J. R., Cloitre, M., Bonnecaze, R. T. <a target="_blank" href="http://sor.scitation.org/doi/abs/10.1122/1.2963135">Influence of short-range forces on wall-slip in microgel pastes.</a> J. Rheol. (N. Y. N. Y). 52 (5), 1241-1268 (2008).</li>
<li>Seth, J. R., Locatelli-Champagne, C., Monti, F., Bonnecaze, R. T., Cloitre, M. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2012/SM/C1SM06074K">How do soft particle glasses yield and flow near solid surfaces?</a> Soft Matter. 8 (1), 140-148 (2012).</li>
<li>Meeker, S. P., Bonnecaze, R. T., Cloitre, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Slip+and+flow+in+soft+particle+pastes%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Slip and flow in soft particle pastes.</a> Phys. Rev. Lett. 92 (19), 1-4 (2004).</li>
<li>Xu, C., Fieß, M., Willenbacher, N. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/7756354/">Impact of wall slip on screen printing of front-side silver pastes for silicon solar cells.</a> IEEE Journal of Photovoltaics. 7, 129-135 (2017).</li>
<li>Brummer, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrummer%2C+R+%22Rheology+Essentials+of+Cosmetic+and+Food+Emulsions%22">Rheology Essentials of Cosmetic and Food Emulsions</a>. , Springer Berlin-Heidelberg. (2006).</li>
<li>Macosko, C. W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMacosko%2C+CW+%22Rheology+Principles%2C+Measurements%2C+and+Applications%22">Rheology Principles, Measurements, and Applications</a>. , Wiley - VCH. New York. (1994).</li>
<li>Dzuy, N. Q., Boger, D. V. <a target="_blank" href="http://sor.scitation.org/doi/abs/10.1122/1.549709">Yield stress measurement for concentrated suspensions.</a> J. Rheol. (N. Y. N. Y). 27 (4), 321-349 (1983).</li>
<li>Da Cruz, F., Chevoir, F., Bonn, D., Coussot, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Viscosity+bifurcation+in+granular+materials%2C+foams%2C+and+emulsions%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+E%22%5BJournal%5D)">Viscosity bifurcation in granular materials, foams, and emulsions.</a> Phys. Rev. E. 66, 1-7 (2002).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Kompleksowa charakterystyka reologiczna silnie skoncentrowanych zawiesin lub past jest niezbędna do ukierunkowanego rozwoju produktu spełniającego liczne wymagania podczas przetwarzania i stosowania takich złożonych płynów. Badanie to obejmuje oznaczenie granicy plastyczności, lepkości, prędkości poślizgu przy ściankach, regeneracji strukturalnej po dużej deformacji i wydłużenia przy zerwaniu, a także siły rozciągania podczas rozciągania filamentu. Podsumowanie wszystkich zastosowanych metod, uzyskanych informacji i charakterystyk past przedstawiono w Tabeli 1.
Wykazano znaczenie nagrań wideo dla wiarygodnego wyznaczania parametrów reologicznych silnie wypełnionych zawiesin wykazujących poślizg przyścianny, pasmowanie ścinania (shear banding) oraz wypływanie próbki w rotacyjnej reometrii z geometrią płyt równoległych. Nagrania wideo umożliwiają wyznaczenie rzeczywistego profilu odkształcenia oraz pola przepływu na krawędzi próbki przy użyciu odpowiednich markerów. Konieczne jest zbadanie tego zachowania odkształcenia przed analizą wyników eksperymentów reologicznych. Dzięki temu można zidentyfikować ustawienia parametrów pomiarowych oraz wartości chropowatości płyt, dla których możliwe są pomiary lepkości. Graniczną wartość naprężenia ścinania pasty można wyznaczyć albo za pomocą geometrii łopatkowej (vane), albo geometrii płytowej o odpowiedniej chropowatości.
Wyznaczenie lepkości przy użyciu geometrii płytowej jest możliwe jedynie przy starannym doborze chropowatości płyt w zależności od składu próbki. Większa chropowatość nie musi koniecznie skutkować mniejszym poślizgiem przy ściance. Zakres prędkości ścinania lub naprężenia ścinającego, w którym można dokonać wyznaczenia lepkości, jest ograniczony przez naprężenie graniczne oraz moment wypływania próbki.
Ponadto prędkość poślizgu można zmierzyć bezpośrednio, a warunki pomiarowe, w których występuje przepływ tłokowy, pasmowanie ścinania lub przelanie się próbki, można jasno zidentyfikować. Do pomiarów poślizgu ściennego jako górną płytą ścinającą zastosowano powierzchnie gładkie, natomiast dolną płytę chropowatą, aby dopuścić do poślizgu wyłącznie przy górnej płycie. Prędkość poślizgu tę można obliczyć bezpośrednio z prędkości kątowej górnej płyty. W przypadku obu past poślizg występuje przy poziomach naprężeń znacznie poniżej pozornego granicznego naprężenia ścinania. Podobne obserwacje zgłoszono dla zawiesin kulek szklanych25, zawiesin gliny27, miękkich past mikrożelowych, a także dla emulsji28,29,30. Tutaj stwierdzono liniowy wzrost vslip wraz z τapp. Jest to zgodne z obserwacjami Aral et al.25, którzy również określili vslip wykorzystując wizualizację pola przepływu na krawędzi badanych zawiesin kulek szklanych.
Seth et al. wykazali, że skalowanie prędkości poślizgu w zależności od przyłożonego naprężenia jest kontrolowane przez oddziaływanie między użytymi w badaniu miękkimi cząstkami a ścianką. W przypadku braku specyficznej adhezji cząstek do ścianki stwierdzono również liniową zależność między vslip a naprężeniem, natomiast dla cząstek słabo przylegających do ścianki stwierdzono skalowanie kwadratowe28,29,30. Badania nad pastami z miękkich cząstek ujawniły również charakterystyczną prędkość poślizgu V* przy naprężeniu granicznym i przedstawiono model elastohydrodynamiczny29, który pozwala obliczyć V* z parametrów fizycznych cieczy i cząstek, które można wyznaczyć niezależnie: V* ~ γy2 (G0 R / ηs) (GP / G0)1/3. Ta charakterystyczna prędkość poślizgu zależy od odkształcenia granicznego pasty γy i modułu sprężystości G0, lepkości rozpuszczalnika ηs, a także promienia cząstek R i modułu GP. Wartości wynikające z tej prostej oceny (VA* = 375 µm s-1 oraz VB* = 118 µm s-1) są bardzo zgodne z wynikami eksperymentalnymi (Rysunek 9), nie tylko pod względem rzędu wielkości, ale także w odniesieniu do różnicy między pastą A i B.
W tym miejscu obserwuje się rozbryzgiwanie próbki przy krytycznej prędkości obrotowej charakterystycznej dla każdej pasty. Rozbryzgiwanie nie występuje w przypadku czystych nośników. Zjawisko to ogranicza charakteryzację reologiczną past i może mieć również znaczenie dla pewnych operacji przetwarzania lub powlekania, jednak jego fizyczna przyczyna pozostaje nieznana.
Nagrania wideo dodatkowo wskazują, że podczas testów ścinania oscylacyjnego można wykluczyć poślizg przy ściankach, przepływ tłokowy oraz wyciek próbki. Zatem spadek i wzrost modułów ścinania zaobserwowane podczas trzyetapowych testów ścinania oscylacyjnego z małą amplitudą oscylacji w etapie I i III, a także dużą amplitudą odkształcenia <img alt="Schemat równowagi statycznej z równaniem ΣFx=0; kolorowe strzałki wektorowe ilustrują bilans sił." src="/files/ftp_upload/55377/55377eq2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie"> &gt;<img alt="Schemat równowagi statycznej z równaniem ΣFx=0; kolorowe strzałki wektorowe ilustrują bilans sił." src="/files/ftp_upload/55377/55377eq2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie">c, można bezpośrednio przypisać do rozpadu i regeneracji struktury. Wykazano, że stopień nieodwracalnej zmiany strukturalnej podczas ścinania oscylacyjnego wzrasta wraz ze wzrostem amplitudy odkształcenia w etapie II, aż do osiągnięcia nasycenia przy odkształceniach odpowiadających punktowi przecięcia G' i G'' w teście sweepu amplitudy, natomiast nieodwracalne uszkodzenie jest niezależne od czasu trwania ścinania o wysokiej amplitudzie w etapie II. Zmianę modułu, a tym samym struktury próbki, wywołaną dużym odkształceniem ścinającym w etapie II określa się tutaj jako nieodwracalną, ponieważ po czasie oczekiwania przekraczającym 104 s moduł zachowawczy jest znacznie niższy od jego wartości początkowej (dane nie przedstawiono). Dane pokazane na Rysunku 15 ograniczono do czasu oczekiwania wynoszącego 1 500 s dla przejrzystości. Należy jednak zauważyć, że skala czasowa procesu drukowania jest rzędu sekund lub nawet niższa. Jest to nieosiągalne przy użyciu konwencjonalnego układu reometru rotacyjnego wykorzystanego w niniejszym badaniu.
Wysokości szczelin zastosowane w niniejszym badaniu są znacznie większe niż typowe otwory w siatkach stosowanych w sitodruku nowoczesnej elektroniki drukowanej. Pomiary reologiczne z wykorzystaniem geometrii płytka-płytka nie mogą być przeprowadzane przy tak małych przerwach ze względu na ograniczenia regulacji mechanicznej dużych płytek zazwyczaj używanych w pomiarach reologicznych. Ponadto, wybrano duże odstępy między płytkami, aby ułatwić wizualizację deformacji próbki na krawędzi.
Testy rozciągania włókien z wykorzystaniem kapilarnego reometru elongacyjnego (CaBER) oraz maszyny wytrzymałościowej mogą być stosowane do charakterystyki deformacji i zachowania pękania silnie napełnionych past w przepływach elongacyjnych. Wydłużenie przy zerwaniu oraz maksymalna siła podczas rozciągania są parametrami uzyskiwanymi z tych testów, które mogą być powiązane z odrywaniem się (snap-off) pasty z rakla podczas sitodruku.
Wreszcie, we wszystkich opisanych powyżej eksperymentach zaobserwowano istotne różnice w przypadku dwóch komercyjnych past srebrowych badanych w niniejszym opracowaniu. Rozszerzona dyskusja na temat znaczenia właściwości reologicznych past dla ich wydajności zostanie przedstawiona w kolejnej publikacji, opartej na danych dla szerokiej gamy różnych past i nośników.

Metalizacja przedniej strony krzemowych ogniw słonecznych jest powszechnie realizowana przy użyciu tradycyjnego sitodruku. Oprócz druku szablonowego, atramentowego i fleksograficznego1, sitodruk jest używany od 1970 roku do wielu zastosowań drukarskich2. Jest to technika wszechstronna, a w produkcji ogniw słonecznych zapewnia prostą i szybką metalizację przy niskich kosztach druku. Właściwości płynięcia past do sitodruku muszą być jednak starannie dostosowane, aby zagwarantować niezakłócone, wolne od wad przetwarzanie. Jest to szczególnie trudne w przypadku metalizacji ogniw słonecznych, ponieważ konieczne jest uzyskanie wąskich, jednolitych wzorów linii. Ponadto receptury past muszą być starannie dostosowane, aby uniknąć sedymentacji cząstek srebra o dużej gęstości, separacji faz i agregacji cząstek.
Wysoce skoncentrowane przewodzące pasty do sitodruku do metalizacji ogniw słonecznych od strony czołowej składają się głównie z trzech składników3,4,5,6: materiał przewodzący, zazwyczaj mikronowe cząsteczki srebra zapewniające dobrą przewodność elektryczną7,8; Faza ciągła, tak zwany nośnik, mieszanina spoiw organicznych, rozpuszczalników i dodatków sprzyjających zwilżaniu cząstek, tworzeniu filmu i przyczepności do podłoża, która zawiera również dodatki dostosowujące zachowanie płynięcia, w szczególności umożliwiające paście łatwe przechodzenie przez wąskie oczka sita; A spoiwo nieorganiczne (proszek szklany) działa jako promotor adhezji i aktywuje proces spiekania w niższych temperaturach.
Drukowanie cienkich linii o wysokim współczynniku proporcji wymaga past srebra, które wykazują wysoką granicę plastyczności i wyraźne zachowanie przy ścinaniu9. Wysoka granica plastyczności gwarantuje dobrą dokładność kształtu i wysoki współczynnik kształtu, podczas gdy silne ścinanie i odpowiednio niska lepkość przy wysokich prędkościach ścinania są konieczne, gdy pasta przepływa przez wąskie otwory siatki, gdzie pasta jest narażona na wysokie prędkości ścinania szacowane na ponad 103 s-1 10.
Podczas procesu drukowania, pasty są narażone na bardzo różne współczynniki deformacji i naprężenia. Najpierw pasta spoczywa na ekranie; Następnie działa ściągaczka i pasta przenika przez otwory sita na podłoże. Po nałożeniu pasty na płytkę krzemową struktura i lepkość muszą szybko się odbudować, aby zapobiec rozprowadzaniu się pasty na podłożu. Zmniejszyłoby to wydajność ogniw słonecznych ze względu na większe straty zacienienia10,11,12,13,14,15. Przerwy, tak zwane ślady siatki, w drukowanych liniach palców mogą wystąpić w punktach przecięcia drutów siatki w zależności od reologii pasty. Czas na wyrównanie znaków siatki powinien być tak długi, jak to konieczne, ale także wystarczająco krótki, aby linia palca rozchodziła się tak nisko, jak to możliwe16.
Ciśnienie ściągaczki wymagane do przepływu pasty przez siatki na podłoże musi być starannie dostosowane do wysokiej granicy plastyczności, niezbędnej do zapewnienia dobrej dokładności kształtu3,6,9,17,18. Cząstki są ściśle upakowane, silnie oddziałują i tworzą złożone struktury. W związku z tym, oprócz granicy plastyczności, ścinania, rozrzedzania i tiksotropii, w takich zawiesinach mogą wystąpić różne inne złożone zjawiska przepływu, takie jak pasmo ścinania lub lawinowe19,20,21. Poślizg ścienny ma również kluczowe znaczenie dla skoncentrowanych zawieszeń22,23,24,25. Cienka warstwa cieczy o niższej lepkości, tj. warstwa zubożona lub wolna od cząstek, tworzy się obok ściany25,26,27,28,29,30,31 i może kontrolować przepływ przez wąskie szczeliny lub kanały.
Tak więc kompleksowa charakterystyka reologiczna past do sitodruku jest niezbędna do poprawy właściwości przetwarzania i cech produktu. W niniejszej pracy scharakteryzowano dwie komercyjne pasty srebrne. Pasty te wykazują zasadniczo różną wydajność drukowania. Charakterystyka reologiczna takich materiałów jest bardzo wymagająca. Nawet proste określenie stałej lepkości ścinania za pomocą reometru rotacyjnego jest dużym wyzwaniem ze względu na poślizg ścianek, przepływ korkowy, pasmo ścinania i rozlanie pasty. W związku z tym wcześniejsze badania koncentrowały się na pomiarach ścinania oscylacyjnego10,17,21 lub na charakterystyce past srebrnych o niskim stężeniu, tzw. tusze<klasa sup="xref">3,6,15, dla których wystąpienie wyżej wymienionych zjawisk jest mało prawdopodobne.
Protokoły dla solidnej i znaczącej charakterystyki zachowania przepływu skoncentrowanych past srebra można zdefiniować za pomocą nagrań wideo. W tym badaniu zastosowano reometr rotacyjny z równoległym uchwytem do pomiaru próbki, wyraźnie pokazując, że przepływ korkowy, poślizg ścianki i pasmo ścinania zależą od chropowatości płytki w nietrywialny sposób.
W poprzedniej pracy, zależny od czasu rozwój poślizgu ścian w stałym przepływie skrętnym skoncentrowanych zawiesin był badany pod kątem różnej chropowatości płyt. Uwidoczniono przepływ wysoce skoncentrowanych zawiesin kulek szklanych w roztworze spoiwa polimerowego, a zwiększona chropowatość płyty lub cylindra wewnętrznego zapobiegła ślizganiu się ścianek. Jednak rosnąca chropowatość płyty spowodowała pęknięcie próbek22,25. Pęknięcie występowało przy mniejszych pozornych szybkościach ścinania, gdy wzrosła chropowatość ściany. Końcówki nierówności chropowatych powierzchni mogą działać jako punkty koncentracji naprężeń na powierzchni płyty, inicjując pękanie przy naprężeniach ścinających τ mniejszych niż granica plastyczności τy25.
Poślizg ścienny jest uważany za ważny dla wydajności sitodruku wysoce skoncentrowanych past. Pasta łatwiej przesuwa się po siatce przy wyższym poślizgu ścian, a jej osadzanie się na podłożu jest znacznie zwiększone32. Za pomocą nagrań wideo można bezpośrednio zaobserwować obsuwanie się ścian dla różnych protokołów eksperymentalnych. Prędkość poślizgu można określić bezpośrednio na podstawie prędkości kątowej obracającej się płyty za pomocą gładkich płyt o niskiej chropowatości. Jednak określenie zachowania przepływu na pastach srebrnych jest nieodłącznym ograniczeniem. Zawiesiny są nieprzezroczyste, więc obserwacje pola przepływu optycznego można wykonywać tylko na krawędzi próbki. Wcześniejsze badania próbowały określić poślizg i deformację ścian w próbkach jednocześnie. Zaobserwowali poślizg poniżej granicy plastyczności i stwierdzili kwadratową zależność prędkości poślizgu od naprężenia ścinającego. Zachowanie przepływu przezroczystych zawiesin glinianych zostało zbadane przez Pignon27 po deformacji linii pigmentu barwnikowego wstrzykniętej do materiału sypkiego. Persello i wsp.26 badali skoncentrowane wodne zawiesiny krzemionki. Odkryli, że zwiększenie chropowatości płyty w celu zapobieżenia poślizgowi ścianek nie powoduje jednorodnego odkształcenia próbki, ale powoduje pęknięcia masowe. Poślizg i deformacja próbki w pastach z miękkich cząstek mikrożelu i skoncentrowanych emulsji została intensywnie omówiona w serii artykułów28,29,30,31. Fluorescencyjne cząstki znacznikowe wykorzystano do określenia pola przepływu w tych przezroczystych próbkach w geometrii stożka-płytki. Znaleźli charakterystyczną prędkość poślizgu V* przy granicy plastyczności danego materiału oraz prawo potęgowe dla wzrostu prędkości poślizgu przy naprężeniu ścinającym τ poniżej τy. Wykładnik jeden znaleziono dla cząstek nieprzylegających i dwa w przypadku słabego przyciągania między cząstkami a ścianą.
W przedstawionym tutaj badaniu monitorowany jest rozwój deformacji i przepływu w warunkach kontrolowanego naprężenia i kontrolowanej szybkości ścinania. W przeciwieństwie do wyników przedstawionych w Piśmiennictwie 25, wzrost chropowatości płytki nie powoduje pęknięć w przypadku obu badanych past. Ponadto poślizg ścian i przepływ w korku nie mogą być tłumione tylko przez zwiększenie chropowatości płyty. Zjawiska te wydają się być kontrolowane przez stosunek wielkości cząstek do chropowatości płyty. Rozlanie próbki następuje z charakterystyczną prędkością obrotową, prawdopodobnie określoną przez równowagę między siłami odśrodkowymi działającymi na płytkę reometryczną a tarciem na niej. Można jednak określić zakres szybkości ścinania, w którym możliwe jest określenie lepkości, a jednocześnie określić ilościowo poślizg ścian. Ponadto reometr kapilarny służy do określania lepkości przy wyższych szybkościach ścinania istotnych dla procesu drukowania.
Pomimo trudności z reometrią stałego ścinania, dobrze zdefiniowane oscylacyjne odkształcenie ścinające może być łatwo wdrożone. Trzyetapowy test oscylacji (stała częstotliwość, różne amplitudy oscylacji) symuluje proces sitodruku10 i pozwala na badanie strukturalnego odzysku pasty:
W pierwszym kroku "pre-print" stosuje się małe odkształcenie w celu określenia właściwości sprężystości i lepkości w spoczynku. Drugi etap "drukowania" symuluje powlekanie ostrza i pastę przez siatkę sita poprzez zastosowanie wystarczająco wysokiej amplitudy odkształcenia, łamiąc strukturę pasty. W ostatnim etapie "po wydrukowaniu" nakładane jest niewielkie odkształcenie w celu wykrycia strukturalnego odzysku pasty. Początkowa wartość modułu powinna zostać osiągnięta szybko, aby uniknąć rozprowadzania się pasty, ale nie za szybko, aby uniknąć śladów siatki. Przedstawione tutaj badania potwierdzają, że odbudowa strukturalna jest niekompletna, jak wcześniej informował Zhou21. Zhou mógł wykazać, że zmiana strukturalna jest spowodowana pękaniem klastrów wypełniacza w procesie odsprzęgania matrycy wypełniacza za pomocą cząstek srebra zawieszonych w roztworze etylocelulozy. Nagrania wideo w tym badaniu ujawniają, że obserwowana nieodwracalna zmiana strukturalna nie jest artefaktem związanym z wystąpieniem poślizgu ścian, opaski ścinającej, przepływu czopowego lub rozlania próbki. Ponadto stwierdzono, że stopień załamania konstrukcji silnie zależy od amplitudy odkształcenia zastosowanego w drugim etapie, ale prawie nie zależy od przedziału czasowego zastosowanego odkształcenia. Ten aspekt nie został dostrzeżony w eksperymentach Zhou. Wpływ składu pasty na rozpad strukturalny i odzysk zostanie omówiony w kolejnym artykule.
Na koniec, przedstawiono metodę symulującą zachowanie wklejania podczas przerywania ekranu. Reometr wydłużeniowy kapilarny i komercyjny tester rozciągania służą do określenia współczynnika rozciągania, przy którym pasty pękają, oraz maksymalnej siły osiowej podczas rozciągania w funkcji prędkości wydłużenia.
Nagrania wideo okazały się niezbędne do znalezienia odpowiednich protokołów pomiarowych niezbędnych do sensownej charakterystyki reologicznej past srebra za pomocą reometrii rotacyjnej na równoległych płytkach. Dane wideo umożliwiły określenie szybkości ścinania i reżimów naprężeń ścinających, w których można było określić fizycznie dobrze zdefiniowane wartości granicy plastyczności i lepkości. Na podstawie tych nagrań wideo również dokonano odpowiedniego doboru chropowatości blach i parametrów separacji płyt. Warunki doświadczalne, w których występuje poślizg ścianki, czysty przepływ korkowy, pasmo ścinania lub rozlanie próbki, mogą być jednoznacznie zidentyfikowane. Badane tutaj pasty służą do metalizacji ogniw słonecznych od strony czołowej. Jednak staranna charakterystyka reologiczna wsparta filmem jest również ważna dla różnych innych rodzajów skoncentrowanych zawiesin, w tym cząstek o dużej gęstości i rozmiarach mikronów.

<table><tbody><tr><td>endoskopia</td><td>Visitool</td><td>TVS80.280.BF6.AD10.2</td><td>pełna nazwa: TV-Endoskop, C-Mount, Variookular 2X, &Oslash; 8&nbsp; mm x ca. 280&nbsp; mm, 0&deg;, BF: 6&nbsp; mm, AD 10&nbsp; mm</td></tr><tr><td>komercyjna pasta srebrna&nbsp;</td><td>Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Globalna jednostka biznesowa Heraeus Reometr fotowoltaiczny</td><td></td><td></td></tr><tr><td>A</td><td>Anton Paar</td><td>Physica MCR 501</td><td>Rq = 2 - 4 &mikro; m</td></tr><tr><td>reometr B</td><td>Thermo Scientific</td><td>Haake Mars II</td><td>Rq = 1,15 &mikro; m Rq = 9 &mikro; m</td></tr><tr><td>reometr C</td><td>Thermo Scientific (dawniej Haake GmbH)</td>Papier ścierny do <td>geometrii łopatek</td> <td>Rheostress 150</td></tr><tr><td></td><td>Jean Wirtz D&uuml; sseldorf Metallographie</td><td>P320 C</td><td>Rq = 9 &mikro; m wielkość ziarna = 46,2 &plusmn; 1.5</td></tr><tr><td>oprogramowanie do nagrywania</td> Debiutancki reflektor LED <td>do przechwytywania</td><td></td><td></td>wideo</tr><tr><td></td><td>Kaleep&nbsp;</td><td>Oświetlenie robocze LED 48 W Światła terenowe Reflektor lampowy Reflektor&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>reometr wydłużony kapilarny</td><td>Thermo Scientific (Haake)</td><td>HAAKE Tester rozciągania CaBER1</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Stable Micro Systems, Godalming, Wielka Brytania</td><td>TA. Analizator tekstur XT plus &nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Ogniwo obciążnikowe 50 N</td><td>Stable Micro Systems, Godalming, Wielka Brytania</td><td>Numer seryjny: 10256249</td><td></td></tr><tr><td>zmodyfikowany reometr kapilarny</td><td>G&ouml; ttfert Rheograph 2000 (G&ouml; ttfert Werkstoff-Pr&uuml; fmaschinen GmbH, Buchen Niemcy)</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Przetwornik ciśnienia 500 bar</td><td>Gefran, Selingenstadt, Niemcy</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

wyzwania w charakterystyce reologicznej wysoko skoncentrowanych zawiesin — studium przypadku dla past srebrnych do sitodruku

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

Kompleksowa charakterystyka reologiczna wysoko skoncentrowanych zawiesin lub past jest niezbędna do ukierunkowanego rozwoju produktu spełniającego różnorodne wymagania podczas przetwarzania i stosowania tak złożonych płynów. W niniejszym badaniu oceniono protokoły pomiarowe w celu jednoznacznej oceny różnych parametrów reologicznych istotnych dla procesu. Obejmuje to określenie granicy plastyczności, lepkości, prędkości poślizgu ścianek, odzysku strukturalnego po dużym odkształceniu i wydłużeniu przy zerwaniu, a także siły rozciągającej podczas rozciągania włókna.
Wykazano znaczenie jednoczesnych nagrań wideo podczas reometrii rotacyjnej na równoległej płytce dla znaczącego określenia wielkości reologicznych. Profil odkształcenia i pole przepływu na krawędzi próbki można określić za pomocą odpowiednich znaczników. W ten sposób można określić ustawienia parametrów pomiarowych i wartości chropowatości płyty, dla których możliwe są pomiary granicy plastyczności i lepkości. Prędkość poślizgu można mierzyć bezpośrednio, a warunki pomiaru, przy których występuje przepływ w korku, pasmo ścinania lub rozlanie próbki, można jednoznacznie określić warunki pomiaru. 
Nagrania wideo dodatkowo potwierdzają, że zmiana modułów ścinania obserwowana podczas trzyetapowych oscylacyjnych testów ścinania z małą amplitudą deformacji w etapie I i III, ale dużą amplitudą oscylacji w etapie II, może być bezpośrednio przypisana załamaniu strukturalnemu i odzyskaniu. W przypadku badanych tutaj past stopień nieodwracalnej, wywołanej ścinaniem zmiany strukturalnej wzrasta wraz ze wzrostem amplitudy odkształcenia w etapie II, aż do osiągnięcia nasycenia przy odkształceniach odpowiadających przecięciu G' i G'', ale nieodwracalne uszkodzenie jest niezależne od czasu trwania ścinania o dużej amplitudzie. 
Wydłużony reometr kapilarny i tester rozciągania zostały użyte do scharakteryzowania deformacji i rozpadu wysoko wypełnionych past w wydłużeniu jednoosiowym. Istotne różnice zaobserwowano we wszystkich opisanych powyżej eksperymentach dla dwóch komercyjnych past srebrowych do sitodruku stosowanych do metalizacji czołowej strony ogniw Si-słonecznych.

Przedstawiono protokół dla solidnej i istotnej dla zastosowania charakterystyki reologicznej wysoko skoncentrowanych zawiesin. Pasty srebrne stosowane do sitodruku w produkcji ogniw słonecznych są stosowane jako systemy modelowe.

Wyzwania w charakterystyce reologicznej wysoko skoncentrowanych zawiesin — studium przypadku dla past srebrnych do sitodruku

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

Ogólnym celem niniejszej procedury jest niezawodna charakterystyka reologiczna wysoko stężonych zawiesin, które wykazują złożone zachowanie podczas deformacji i przepływu w klasycznej rotacyjnej reometrii płytka-płytka. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania dotyczące past do druku strumieniowego. Kompleksowa charakterystyka różnych istotnych dla procesu parametrów reologicznych jest niezbędna do precyzyjnego projektowania takich past w celu poprawy ich właściwości przetwórczych i aplikacyjnych.Główną zaletą tego podejścia jest jednoczesna obserwacja deformacji próbki i rejestracja danych reologicznych. Procedurę zaprezentuje Ceren Yuce, doktorantka z KIT, Instytutu Inżynierii Procesów Mechanicznych i Mechaniki. Aby rozpocząć pomiary granicy plastyczności, należy przygotować reometr z płytkami równoległymi o średnicy 25 mm i chropowatości płytek od 2 do 4 µm.Przygotuj pomiary do przeprowadzenia w trybie stopniowo kontrolowanego naprężenia ścinającego, tak aby naprężenie ścinające zmieniało się od 1 do 3000 Pa w trzydziestu pięciu krokach, przy całkowitym czasie pomiaru wynoszącym 1050 s. Zamocuj kamerę endoskopową na statywie i wyposaż ją w reflektor LED. Podłącz kamerę do komputera i w razie potrzeby dostosuj kontrast oraz jasność.Mieszaj próbkę pasty srebrnej w mieszalniku szybkim z prędkością 1000 RPM przez 30 sekund, aby zapewnić jednorodność próbki. Nanieś niewielką ilość wymieszanej pasty na dolną płytkę. Przesuń górną płytkę do pozycji tuż nad punkt pomiarowy.Za pomocą szpatułki usuń nadmiar pasty srebrowej z krawędzi płytki. Następnie przesuń górną płytkę do pozycji pomiarowej. Zaznacz pastę pionową linią z cząsteczek sita.Pozostaw próbkę w urządzeniu na pięć minut w celu wyrównania stanu równowagi. Po zaniku sił normalnych jednocześnie rozpocznij pomiar oraz nagrywanie wideo. W momencie, gdy pasta wypłynie ze szczeliny, przerwij pomiar i nagrywanie.Oczyść płytki etanolem i pozostaw je do wyschnięcia na powietrzu. Przeprowadź ten pomiar łącznie trzy razy, mieszając pastę przed każdą aplikacją i oczyszczając płytki po każdym pomiarze. Następnie wykonaj zestaw pomiarów i nagrań na osobnym reometrze z płytkami równoległymi o średnicy 20 mm i chropowatości 1,15 µm.Następnie za pomocą dwustronnej taśmy przyklej kawałki papieru ściernego do płytek o średnicy 20 mm, aby uzyskać chropowatość wynoszącą 9 µm. Wykonaj kolejny zestaw pomiarów i nagrań, wymieniając papier ścierny po każdym pomiarze. Dla każdej serii pomiarowej wykreśl logarytmiczną zależność odkształcenia od naprężenia ścinającego.Wyznacz granicę plastyczności medium za pomocą metody przecięcia stycznych. Przygotuj reometr z łopatkowym czujnikiem i kubkiem, aby uzyskać pomiary w trybie skokowo kontrolowanego naprężenia ścinającego, stosując te same parametry, co w pomiarach płytkami równoległymi. Dokładnie wymieszaj próbkę pasty srebrowej, a następnie wprowadź pastę do kubka reometru.Przesuń łopatkę do pozycji pomiarowej i odczekaj pięć minut, aż instrument osiągnie stan równowagi. Następnie wykonaj co najmniej trzy pomiary. Oczyść geometrię łopatki etanolem i pozwól instrumentowi ponownie osiągnąć stan równowagi pomiędzy każdym powtórzeniem.Nanieś na wykres deformację w funkcji naprężenia ścinającego i wyznacz graniczne naprężenie ścinania medium metodą punktu przecięcia stycznych. Nasze badania wykazują, że graniczne naprężenie ścinania można uzyskać stosując geometrię z łopatką lub płytą. W przypadku skóry należy odpowiednio dobrać chropowatość płyty.W tym celu należy dokładnie sprawdzić zachowanie bazowe oraz dokonane pomiary. Aby rozpocząć pomiary zachowania rozciągania, należy przygotować reometr elongacyjny typu capillary breakup z dwoma cylindrycznymi tłokami o średnicy sześciu milimetrów. Prędkość rozciągania należy ustawić na 7,5 mm/s.Ustaw częstotliwość klatek kamery wysokich prędkości na 250 klatek na sekundę. Włącz podświetlenie tylne i ustaw kamerę tak, aby zarejestrować pomiar rozciągania. W razie potrzeby dostosuj ostrość, kontrast i jasność obrazu.Dokładnie wymieszaj pastę srebrową, a następnie nałóż ją na dolny tłok. Obniż górny tłok do pozycji pomiarowej i usuń nadmiar pasty srebrowej. Jednocześnie uruchom kamerę oraz pomiar.Gdy włókno pęknie, należy przerwać nagrywanie i pomiar, a następnie oczyścić tłoki etanolem. Wykonaj pomiar przy tej prędkości łącznie trzy razy, za każdym razem mieszając pastę i czyszcząc tłoki. W ten sam sposób uzyskaj dwa kolejne zestawy pomiarów przy prędkościach rozciągania jedenastu i stu dziesięciu milimetrów na sekundę.Przeanalizuj nagrania i zidentyfikuj pierwszą klatkę obrazu ukazującą przerwanie włókna dla każdego powtórzenia. Określ pozycję tłoka i oblicz krytyczny współczynnik rozciągania dla każdej przetestowanej prędkości. Wysoka prędkość drukowania oraz wąskie wydruki pomiarowe stosowane w sitodruku ograniczają możliwość utożsamienia punktu zerwania z punktem końcowym w laboratorium.Niemniej jednak przerwanie wydłużenia w tych eksperymentach rozciągania filamentów może być powiązane z tym zjawiskiem. Wpływ chropowatości płytek na pomiary granicy plastyczności oceniono przy użyciu dwóch past srebrowych. W przypadku zastosowania płytek o chropowatości 1,15 µm, pasta z cząsteczkami sit przylega do górnej płytki i ślizga się po dolnej, co wskazuje na powstanie przepływu tłokowego.W związku z tym naprężenie graniczne tych past srebrowych nie może być dokładnie zmierzone za pomocą tego systemu. W przypadku zastosowania płytek o wartościach chropowatości od dwóch do czterech mikrometrów, na podstawie ruchu znacznika widoczny jest profil odkształcenia ścinającego, co jest niezbędne dla wiarygodnego i dobrze zdefiniowanego pomiaru reologicznego. Wyniki te zostały zwalidowane poprzez porównanie z pomiarami wykonanymi przy użyciu geometrii łopatkowej.Pasty srebrowe wykazują podobne zachowanie dla wartości chropowości płyty od 1,15 do 4 µm. Gdy wartość chropowości zwiększono do 9 µm, pasta B wykazała profil odkształcenia ścinającego przy niskich naprężeniach, który przy wyższych naprężeniach przeszedł w pasma ścinania. Jednakże pasta A nie wykazała wymaganego profilu, a naprężenie niezbędne do wytworzenia obserwowanego przepływu tłokowego jest znacznie wyższe niż granica plastyczności.Właściwości rozciągania obu past porównano przy różnych prędkościach rozciągania za pomocą kamery wysokiej rozdzielczości. Stosunek rozciągnięcia tekstyliów, przy którym zaobserwowano przerwanie włókien, był większy dla pasty A przy wszystkich prędkościach. Po opanowaniu ta metoda może być wykorzystana do charakterystyki nie tylko past srebrowych, ale także innych zawiesin o wysokim stopniu napełnienia.Należy jednak dostosować protokół wykładniczy do wymagań konkretnego materiału. Nasze podejście eksperymentalne otwiera przed badaczami z dziedziny elektroniki drukowanej drogę do optymalizacji właściwości drukowania ich past na podstawie eksperymentów skanowanych w laboratorium. Pomoże to w opracowaniu past o doskonałych właściwościach drukowania.Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo posiadać gruntowną wiedzę na temat przeprowadzania wiarygodnej charakterystyki reologicznej past o wysokim stopniu wypełnienia oraz wiedzieć, jakie kwestie należy wziąć pod uwagę w przypadku wystąpienia takich zjawisk jak poślizg przyścianny, przepływ tłokowy lub wyciek próbki. Zapoznają się Państwo również z różnymi procedurami badań reologicznych istotnymi dla procesu drukowania.

challenges-rheological-characterization-highly-concentrated

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Opisano płaski oraz trójwymiarowy druk z użyciem przewodzących tuszy metalicznych. Nasze podejście otwiera nowe możliwości wytwarzania drukowanych urządzeń elektronicznych, optoelektronicznych i biomedycznych o nietypowych układach w skali mikro.

Planarny i trójwymiarowy druk atramentów przewodzących

Ultrafiltracja przepływem stycznym (TFU) to metoda recyrkulacji stosowana do separacji próbek biologicznych na podstawie masy. Metodę TFU zaadaptowano w celu selekcji rozmiarów (średnica 1-20 nm) i silnego zagęszczenia dużej objętości polidyspersyjnych nanocząsteczek srebra (z 4 L o stężeniu 15.2 μg ml-1 do 4 ml o stężeniu 8,539.9 μg ml-1) przy minimalnej agregacji.

Ultrafiltracja przepływem stycznym: „zielona” metoda selekcji rozmiaru i zagęszczania koloidalnych nanocząstek srebra

Przedstawiono protokół mikroprzepływowego przędzenia i charakterystyki mikrostruktury regenerowanego jedwabnego włókna fibroinowego.

Mikroprzepływowe przędzenie na sucho i charakterystyka regenerowanych włókien fibroiny jedwabiu

Demonstrujemy produkcję i użycie urządzenia mikroprzepływowego, które umożliwia wielokrotne pomiary mikroreologii śledzenia cząstek w celu zbadania reologicznych efektów powtarzających się przemian fazowych na miękkiej materii.

Połączenie mikrofluidyki i mikroreologii w celu określenia właściwości reologicznych miękkiej materii podczas powtarzających się przemian fazowych

Tutaj opisujemy protokół do addytywnego wytwarzania czarno-białych komponentów z tlenku cyrkonu za pomocą termoplastycznego druku 3D (CerAM - T3DP) i wspólnego spiekania bez wad.

Wielomateriałowe komponenty na bazie ceramiki – produkcja addytywna czarno-białych komponentów cyrkonowych metodą termoplastycznego druku 3D (CerAM - T3DP)

Tutaj prezentujemy protokół do tworzenia wzorów przewodzących o wysokiej rozdzielczości za pomocą elektrohydrodynamicznego (EHD) druku strumieniowego. Protokół obejmuje dwa tryby druku strumieniowego EHD: ciągłe elektroprzędzenie w bliskim polu (NFES) i drukowanie EHD metodą kropli na żądanie (DOD) oparte na kropkach.

Modelowanie w wysokiej rozdzielczości przy użyciu dwóch trybów strumienia elektrohydrodynamicznego: kropli na żądanie i elektroprzędzenia w bliskim polu

Ten manuskrypt opisuje przetwarzanie pojedynczych wielofunkcyjnych elementów ceramicznych (np. kombinacji gęsto-porowatych struktur) wytwarzanych addytywnie metodą stereolitografii.

Wytwarzanie addytywne funkcjonalnie klasyfikowanych materiałów ceramicznych metodą stereolitografii

Ten protokół demonstruje zdolność do wykorzystania reaktywnego druku atramentowego do drukowania samoruchomych, biokompatybilnych i przyjaznych dla środowiska mikromieszadeł do użytku w zastosowaniach biomedycznych i środowiskowych.

Reaktywny druk atramentowy i analiza napędu samobieżnych mikromieszadeł na bazie jedwabiu

Głównym celem tego badania jest opisanie protokołu przygotowania mat z włókien polimerowych o spójnej morfologii za pomocą przędzenia z rozdmuchiwaniem roztworu (SBS). Naszym celem jest wykorzystanie SBS do opracowania nowatorskich, przestrajalnych, elastycznych nanokompozytów z włókien polimerowych do różnych zastosowań, w tym materiałów ochronnych, poprzez włączenie nanocząstek do matrycy polimerowo-elastomerowej.

Przędzenie z rozdmuchiwaniem polimerowych włókien nanokompozytowych do środków ochrony indywidualnej

Przetwarzanie ścinaniem podczas tworzenia hydrożelu powoduje produkcję zawiesin mikrożelowych, które są cienkie jak ścinanie, ale szybko się restrukturyzują po usunięciu sił ścinających. Materiały te zostały wykorzystane jako matryca nośna do biodruku złożonych, obciążonych komórkami struktur. W tym miejscu opisano metody stosowane do produkcji łoża nośnego oraz kompatybilne biotusze.

Płynne żele agarozowe utworzone przez obróbkę ścinającą podczas żelowania do zawieszonego biodruku 3D

Poznaj metodę reologicznej charakterystyki wysoko skoncentrowanych past srebrnych do sitodruku w produkcji ogniw słonecznych. Protokół obejmuje pomiary granicy płynięcia z równoczesną obserwacją wideo próbki.

Wyzwania w charakterystyce reologicznej wysoko skoncentrowanych zawiesin — studium przypadku dla past srebrnych do sitodruku

Przeglądaj więcej filmów