Name: Desafios na reológico Caracterização de suspensões altamente concentrado - um estudo de caso para-impressão da tela de prata Cola (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-04-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 42 s
Description: Aprenda a caracterização reológica de pastas de prata altamente concentradas para aplicações em impressão serigráfica de células solares. Este método permite observar simultaneamente a deformação da amostra e registrar dados reológicos.

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Os autores gostariam de agradecer à Heraeus Precious Metals GmbH & Co. KG por seu apoio e fornecimento de pastas de prata comerciais, especialmente à M. König por discussões frutíferas. Agradecimentos especiais vão para M. Schmalz pelo apoio experimental. C. Yüce agradece o apoio financeiro da 100 prozent erneuerbar stiftung. Por fim, agradecemos o apoio financeiro do Ministério Federal de Assuntos Econômicos e Energia (Concessão nº 0325775G).

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Os autores não têm nada a divulgar.

A caracterização reológica abrangente de suspensões ou pastas altamente concentrada é obrigatório para uma reunião de desenvolvimento de produto alvo os requisitos múltiplos durante o processamento e a aplicação de tais fluidos complexos. Esta investigação inclui a determinação de limite de elasticidade aparente, viscosidade, velocidade de deslizamento da parede, após recuperação estrutural grande deformação e o alongamento na ruptura, bem como a força de tracção do filamento durante o alongamento. Um resumo de todos aplicados métodos, informação obtida, e características de pasta encontram-se resumidos na Tabela 1. A importância de gravações de vídeo para uma determinação segura de quantidades reológicas das suspensões altamente preenchidos mostrando deslizamento parede, de bandas de cisalhamento e transbordamento amostra em reometria rotacional de placas paralelas é demonstrada. As gravações de vídeo permitir a determinação do perfil de deformação verdadeira e o campo de fluxo no aro de amostra utilizando marcadores apropriados. É necessary para estudar este comportamento de deformação antes de analisar os resultados de experiências reológicas. Assim, as configurações de medição de parâmetros e valores de rugosidade placa pode ser identificado para a qual as medições de viscosidade são possíveis. A tensão de pasta de rendimento pode ser determinada usando uma geometria de palhetas ou placa-placa de geometria com rugosidade adequada. Determinação da viscosidade é possível usando a geometria placa-placa apenas com uma rugosidade placa cuidadosamente seleccionado dependendo da composição da amostra. rugosidade maior não necessariamente resultar em menor deslizamento parede. A velocidade de corte ou tensão de cisalhamento na gama quais a determinação da viscosidade pode ser feito é limitado pelo limite de elasticidade e o aparecimento de derramamento da amostra. Além disso, a velocidade de deslizamento pode ser medido directamente e condições de medição no qual o fluxo de tampão, de bandas de cisalhamento ou transbordamento amostra ocorrem podem ser identificados de forma clara. Para medições de deslizamento parede superfícies lisas foram usadas como o PLA de corte superiorte e uma placa de fundo áspero para permitir deslizamento-se apenas com a placa superior. Esta velocidade de deslizamento pode ser calculado directamente a partir da velocidade angular da placa superior. Para ambas as pastas de deslizamento ocorre a níveis de tensão muito abaixo do limite de elasticidade aparente. Observações semelhantes foram relatadas por suspensões de pérolas de vidro 25, suspensões de argila 27, pastas microgel moles, bem como para emulsões 28, 29, 30. Aqui um aumento linear de v deslizamento com aplicativo τ é encontrado. Isto está em linha com as observações de Aral et al. 25 que também determinada v deslizamento usando a visualização do campo de fluxo na borda das suspensões de contas de vidro investigados. Seth et al. mostraram que o escalonamento da velocidade de deslizamento com a tensão aplicada é controlada pela interacção entre o partic suaveles que utilizado no seu estudo e a parede. Para o caso em que não existe aderência específica de partículas para a parede, eles também encontrar uma relação linear entre o v de deslizamento e o stress, mas um dimensionamento quadrática é encontrada para as partículas fracamente aderentes à parede 28, 29, 30. Os estudos sobre pastas de partículas macias também revelar uma característica velocidade de deslizamento V * no limite de elasticidade aparente e um modelo elastohidrodinâmico é apresentada 29 que permite calcular V * a partir de parâmetros de fluido física e de partículas que podem ser determinadas de forma independente: V * ~ γ y 2 (L 0 R / η s) (L / P L 0) 1/3. Esta velocidade de deslizamento característica depende das pastas produzir estirpe γ y e módulo de elasticidade G 0, solvente viscosidade η s, bem como particle raio R e o módulo G P. Os valores resultantes desta estimativa simples (V a * = 375? M s-1 e V * B = 118? M s-1) concordam muito bem com os resultados experimentais (Figura 9) não só no que diz respeito à ordem de grandeza, mas também em relação à diferença entre a pasta de a e B. derrame da amostra é observada aqui a uma velocidade de rotação característica crítica para cada pasta. O derrame não ocorrem nos veículos puros. Este fenómeno limita a caracterização reológica das pastas e pode também ser relevante para certas operações de tratamento ou revestimento, mas a sua origem física ainda permanece sem solução. As gravações de vídeo indicam ainda que o deslizamento da parede, de fluxo tampão e derramamento de amostra pode ser excluído durante ensaios de cisalhamento oscilatória. Portanto, a redução e aumento em módulos de cisalhamento observada durante três estágios testes de cisalhamento oscilatório com Small amplitude de oscilação na fase I e III, bem como uma grande amplitude de deformação <img alt="Equação" src="/files/ftp_upload/55377/55377eq2.jpg" /> &gt; <img alt="Equação" src="/files/ftp_upload/55377/55377eq2.jpg" /> C pode ser directamente atribuída à ruptura estrutural para baixo e recuperação. Pode ser mostrado que o grau de alterações estruturais irreversíveis durante o cisalhamento aumenta oscilatórias com o aumento da amplitude de deformação em fase II até uma saturação é atingida a deformações correspondentes ao cruzamento de G&#39; e G &#39;&#39; no teste da amplitude de varrimento, mas o dano irreversível é independente do período de elevada tensão de corte de amplitude na fase II. A mudança no módulo e, consequentemente, a estrutura da amostra devido a grande deformação de cisalhamento na fase II é denominado aqui irreversível uma vez que após o tempo de espera de mais do que 10 4 s, o módulo de armazenamento é muito inferior ao seu valor inicial (dados n mostrados). Os dados mostrados na Figura 15 são restritas a esperatempos de 1,500 s por uma questão de clareza. No entanto, deve-se notar que a escala de tempo do processo de impressão é da ordem de segundos ou até mesmo abaixo. Este não é acessível com a configuração reómetro rotativo convencional usados ​​neste estudo. As alturas de hiato utilizados neste estudo também são muito maiores do que as aberturas de malha típicos em serigrafia de modernos impressos electrónica. As medições reológicas utilizando geometria placa-placa não pode ser feito em tais pequenas aberturas de folga devido a limitações de ajustamento mecânico para grandes placas tipicamente utilizados em medies reolicas. Além disso, grandes separações de hiato foram escolhidas aqui para facilitar a visualização da deformação da amostra no aro. testes de filamentos de alongamento, utilizando um reómetro capilar de alongamento ruptura e um aparelho de teste de tracção pode ser utilizado para caracterizar o comportamento de deformação e quebra das pastas altamente preenchidos fluxos de alongamento. O alongamento na ruptura e o maximum força durante o alongamento são parâmetros obtidos a partir destes testes e pode ser relacionado com o rodo snap-off durante a serigrafia. Finalmente, foram observadas diferenças significativas em todas as experiências acima descritas para as duas pastas de prata comerciais investigados neste estudo. Uma extensa discussão da relevância das propriedades de pasta reológicas para o seu desempenho serão abordados em um artigo posterior com base em dados de uma ampla variedade de diferentes pastas e veículos.

metalização lado frontal de células solares de silício é vulgarmente realizado utilizando serigrafia tradicional. Além de impressão stencil, impressão a jato de tinta e impressão flexográfica 1, serigrafia tem sido usado desde a década de 1970 para inúmeras aplicações de impressão 2. É uma técnica versátil e na produção de células solares, que assegura metalização simples e rápida a um baixo custo de impressão. No entanto, as propriedades de fluidez de pastas-impressão de tela tem de ser cuidadosamente ajustado para garantir um tratamento sem perturbações, livre de defeitos. Isto é particularmente difícil em metalização da célula solar uma vez que os padrões de linha uniforme estreitas têm de ser alcançado. Além disso, colar receitas têm de ser cuidadosamente ajustadas a fim de evitar a sedimentação de partículas de prata a alta densidade, a separação de fases e a agregação das partículas. As pastas de impressão de tela-condutores altamente concentradas para metalização do lado frontal de células solares mainlY consiste de três componentes 3, 4, 5, 6: O material condutor, partículas de prata geralmente micron de tamanho proporcionando boa condutividade eléctrica 7, 8; a fase contínua, o chamado veículo, uma mistura de aglutinantes orgânicos, solventes e aditivos que promovem a molhagem das partículas, a formação da película e aderência ao substrato que também inclui aditivos para ajustar o comportamento de escoamento, em especial permitindo que o colar para passar as malhas da tela estreitas facilmente; e o ligante inorgânico (pó de vidro) actua como um promotor de adesão e activa o processo de sinterização a temperaturas mais baixas. Imprimir linhas finas com uma elevada relação de aspecto requer pastas de prata que apresentam uma tensão de alto rendimento e um comportamento de pseudoplasticidade pronunciado 9. A tensão de alto rendimento garante uma boa shape precisão e uma relação de aspecto elevada, enquanto forte pseudoplasticidade e, correspondentemente, uma baixa viscosidade a velocidades de cisalhamento elevadas são necessárias quando a pasta flui através das aberturas de malha estreita, em que a pasta é exposta a altas taxas de cisalhamento estimados para ser para além de 10 3 s -1 10. Durante o processo de impressão, as pastas são expostos a diferentes taxas de deformação e tensões. Primeiro, a pasta repousa na tela; em seguida, os actos de rodo e a pasta penetra através das aberturas da tela para o substrato. Após a aplicação da pasta sobre a bolacha de silício, a estrutura e viscosidade deve recuperar rapidamente para proibir pasta espalhamento sobre o substrato. Isto reduziria desempenhos de células solares devido a maiores perdas de sombreamento 10, 11, 12, 13, 14, 15. Interrupções, os chamados meshmarks, em condutas digitais impressas pode ocorrer em pontos de cruzamento dos fios de malha dependendo pasta de reologia. O tempo para nivelar as meshmarks deve ser tão longo quanto necessário, mas também curto o suficiente para manter a linha de dedo espalhando o mais baixo possível 16. A pressão necessária para rodo o colar para fluir através das malhas sobre o substrato tem que ser cuidadosamente ajustado para a tensão de alto rendimento necessário para proporcionar uma boa precisão forma 3, 6, 9, 17, 18. As partículas estão intimamente embalado, interagem fortemente e formam estruturas complexas. Por conseguinte, além de limite de elasticidade aparente, pseudoplasticidade e tixotropia, vários outros fenómenos complexos de fluxo, como bandas de cisalhamento ou avalanche pode ocorrer em tais suspensões 19, 20 &lt;/ sup&gt;, 21. Deslizamento de parede também é crucial para suspensões concentradas 22, 23, 24, 25. Uma fina camada de líquido de baixa viscosidade, ou seja, uma camada de depleção ou livre de partículas é formado ao lado da parede 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 e pode controlar o fluxo através de aberturas ou canais estreitos. Assim, uma caracterização reológica abrangente de pastas-serigrafia é essencial, a fim de melhorar as propriedades de processamento e recursos do produto. Neste estudo, duas pastas de prata comerciais são caracterizados. Estas pastas exibem substancialmente diferentes desempenhos de impressão. O carvão animal reológicocarac- de tais materiais é muito exigente. Mesmo a simples determinação da viscosidade de cisalhamento constante usando um reómetro de rotação é um grande desafio devido a deslizamento da parede, de fluxo tampão, de bandas de cisalhamento e pasta de derramamento. Deste modo, os estudos anteriores focada em medições de cisalhamento oscilatório 10, 17, 21 ou sobre a caracterização de baixa pastas de prata concentradas, os chamados tintas 3, 6, 15, para os quais os fenómenos acima mencionados são improváveis de ocorrer. Os protocolos para a caracterização robusta e significativa do comportamento do fluxo de pastas de prata concentradas pode ser definido com a ajuda de gravações de vídeo. Um reómetro de cisalhamento de rotação com um elemento da amostra de placas paralelas é utilizada no presente estudo, demonstrando claramente que o fluxo de ficha, a parede de deslizamento, e ao corte de bandas dependem da placa grosseiraness de uma maneira não trivial. Em trabalhos anteriores, o desenvolvimento dependente do tempo de deslizamento parede em fluxo de torção constante de suspensões concentradas foi examinada quanto diferente rugosidade placa. O fluxo de suspensões altamente concentradas de esferas de vidro sólidos em solução ligante de polímero foi visualizado e um aumento da rugosidade placa ou cilindro interno impedida deslizamento parede. No entanto, aumentando a rugosidade da placa resultou em fractura das amostras 22, 25. Fractura ocorreu a taxas menores de corte aparente quando a rugosidade da parede foi aumentada. As pontas das asperezas das superfícies rugosas podem actuar como pontos de concentração de tensão na superfície da placa, iniciando fractura a tensões de corte τ menor do que a tensão de cedência τ y 25. deslizamento parede é considerada importante para o desempenho de impressão de tela de pastas altamente concentrados. O passado<html> e desliza através da malha mais fácil em maior deslizamento parede e o seu depósito sobre o substrato é aumentada significativamente 32. Com a ajuda de gravações de vídeo, deslizamento de parede pode ser directamente observado para diferentes protocolos experimentais. A velocidade de deslizamento pode ser determinado directamente a partir da velocidade angular da placa rotativa usando chapas lisas com baixa rugosidade. Mas a determinação comportamento de fluxo em pastas de prata é uma limitação inerente. As suspensões são não-transparente, observações no campo de fluxo de modo óptica só pode ser feito na borda amostra. Estudos anteriores tentaram determinar deslizamento parede e deformação dentro das amostras simultaneamente. Eles observaram deslizamento abaixo do limite de elasticidade aparente e encontrada uma dependência quadrática da velocidade de deslizamento sobre a tensão de cisalhamento. O comportamento do fluxo de suspensões de argila transparentes foi investigada por Pignon 27 na sequência da deformação de uma linha de corante de pigmento injectado dentro do material a granel. Persello et al.refex &quot;&gt; 26 têm investigado as suspensões de sílica aquosas concentradas. Eles encontraram que o aumento da placa de rugosidade para suprimir deslizamento da parede não resultar em uma deformação da amostra homogénea mas provocou fractura grandes quantidades. deslizamento e deformação da amostra em pastas de partículas de microgel macios e emulsões concentradas tem sido intensivamente discutidos em uma série de artigos 28, 29, 30, 31. partículas traçadores fluorescentes foram utilizados para determinar o campo de fluxo dentro destas amostras transparentes em uma geometria de cone e prato. Eles encontraram uma característica velocidade de deslizamento V * no limite de elasticidade aparente da respectiva material e uma lei de potência para o aumento da velocidade de deslizamento com τ tensão de corte abaixo τ y. um expoente de uma foi encontrada para partículas não-aderentes e dois no caso de fraca atracção entre as partículas e a parede. No estudo apresentado a elae o desenvolvimento de deformação e de fluxo sob tensão controlada e as condições das taxas de cisalhamento controladas é monitorizada. Em contraste com os resultados relatados na Referência 25, aumentando a rugosidade da placa não resultar na fractura para ambas as pastas investigados. Além disso, a parede de deslizamento e de fluxo tampão não pode ser suprimida simplesmente por aumento da rugosidade da placa. Estes fenómenos parecem ser controlada pela relação do tamanho das partículas e da rugosidade placa. conjuntos de derramamento da amostra na a uma velocidade de rotação característica presumivelmente determinada pelo equilíbrio entre as forças centrífugas que actuam sobre e atrito na placa do reómetro. No entanto, a gama de velocidade de corte, em que a determinação da viscosidade é possível pode ser determinada, e simultaneamente deslizamento parede pode ser quantificada. Além disso, um reómetro capilar é usado para determinar a viscosidade com velocidades de cisalhamento mais elevadas relevantes para o processo de impressão. Apesar das dificuldades com a constante de cisalhamento reometria, cisalhamento oscilatório bem definida deformação cum ser implementada facilmente. Um teste de três estágios de oscilação (frequência constante, diferentes amplitudes de oscilação) simula o processo de impressão de tela 10 e permite estudar a recuperação estrutural da pasta: Na primeira &quot;pré-impressão&quot; passo, uma pequena deformação é aplicado para determinar as propriedades elásticas e viscosas em repouso. O segundo &quot;impressão&quot; passo simula o revestimento de lâmina e a pasta passando a tela de malha através da aplicação de uma amplitude suficientemente elevada deformação quebrar a estrutura de colar. No &quot;pós-impressão&quot; passo final, uma pequena deformação é aplicado para detectar a recuperação estrutural da pasta. O valor inicial do módulo deve ser alcançado rapidamente para evitar a pasta de espalhar, mas não muito rápido para evitar meshmarks. As investigações aqui apresentados confirmam que a recuperação estrutural está incompleto como previamente relatado por Zhou 21. Zhou poderia mostrar que a mudança estrutural é causadapela quebra de aglomerados de enchimento de material de enchimento de matriz de dissociação usando partículas de prata em suspensão numa solução de acetato de celulose. As gravações de vídeo neste estudo revelam que a alteração estrutural irreversível observada não é um artefacto relacionada com a ocorrência de deslizamento da parede, de bandas de cisalhamento, de fluxo tampão ou derramamento da amostra. Além disso, verificou-se que o grau de ruptura estrutural depende fortemente da amplitude de deformação aplicada na fase dois, mas dificilmente depende do intervalo de tempo da tensão aplicada. Este aspecto não foi percebida nos experimentos de Zhou. A influência da composição da pasta em colapso e recuperação estrutural será discutido num artigo subsequente. Finalmente, um método para simular o comportamento de pasta durante a tela snap-off é apresentado. A separação capilar reómetro de alongamento e um verificador elástico comercial são usados ​​para determinar a relação de estiramento na qual as pastas de quebrar e a força axial máxima durante o alongamento em funçãoda velocidade de alongamento. As gravações de vídeo têm acabou por ser indispensável para encontrar os protocolos de medição adequadas necessárias para uma caracterização reológica significativa de pastas de prata, utilizando reometria rotacional de placas paralelas. Os dados de vídeo permitiu a determinação da velocidade de corte e os regimes de tensão de cisalhamento na qual os valores limite de elasticidade aparente fisicamente bem definida e de viscosidade poderiam ser determinados. A escolha apropriada de rugosidade placa e os parâmetros de separação de placa baseou-se também estas gravações de vídeo. configurações experimentais para que deslize parede, o fluxo de tampão puro, bandas de cisalhamento ou derrames ocorrem amostra poderia ser inequivocamente identificadas. As pastas investigados aqui são usados ​​para metalização lado frontal de células solares. No entanto, um vídeo cuidadosa suportado caracterização reológica também é importante para vários outros tipos de suspensões concentradas incluindo alta densidade, partículas micronizadas.

<table><tbody><tr><td>endoscopia</td><td>Visitool</td><td>TVS80.280.BF6.AD10.2</td><td>nome completo: TV-Endoskop, C-Mount, Variookular 2X, &Oslash; 8&nbsp; mm x ca. 280&nbsp; mm, 0&deg;, BF: 6&nbsp; mm, AD 10&nbsp; </td></tr><tr><td>pasta de prata comercial mm&nbsp;</td><td>Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Unidade de Negócios Global Heraeus Photovoltaics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>reômetro A</td><td>Anton Paar</td><td>Physica MCR 501</td><td>Rq = 2 - 4 &micro; m</td></tr><tr><td>reômetro B</td><td>Thermo Scientific</td><td>Haake Mars II</td><td>Rq = 1.15 &micro; m Rq = 9 &micro; m</td></tr><tr><td>reômetro C</td><td>Thermo Scientific (anteriormente Haake GmbH)</td>Lixa de <td>geometria de palhetas</td> <td>Rheostress 150</td></tr><tr><td></td><td>Jean Wirtz D&uuml; sseldorf Metalographie</td><td>P320 C</td><td>Rq = 9 &micro; m tamanho de grão = 46,2 &plusmn; </td></tr><tr><td>Software de gravação</td> 1.5 <td>Debut Video Capture</td><td></td><td></td></tr><tr><td>LED Spotlight</td><td>Kaleep&nbsp;</td><td>Luzes de Trabalho LED 48W Luzes Offroads Holofote de Lâmpada Holofote&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>reômetro de alongamento de ruptura capilar</td><td>Thermo Scientific (Haake)</td><td>HAAKE CaBER1</td><td></td></tr><tr><td>testador de tração</td><td>Stable Micro Systems, Godalming, UK</td><td>TA. Analisador de Textura XT plus </td><td></td></tr><tr><td>Célula de carga de 50 N</td><td>Stable Micro Systems, Godalming, UK</td><td>Número de série: 10256249</td><td></td></tr><tr><td>um reômetro capilar modificado</td><td>G&ouml; ttfert Rheograph 2000 (G&ouml; ttfert Werkstoff-Pr&uuml; fmaschinen GmbH, Buchen Alemanha)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Transdutor de pressão de 500 bar</td><td>Gefran, Selingenstadt, Alemanha</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

desafios na reológico caracterização de suspensões altamente concentrado - um estudo de caso para-impressão da tela de prata cola

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

Uma caracterização reológica abrangente de suspensões ou pastas altamente concentradas é obrigatória para o desenvolvimento de um produto direcionado que atenda aos vários requisitos durante o processamento e aplicação de fluidos tão complexos. Nesta investigação, foram avaliados protocolos de medição para uma avaliação conclusiva de diferentes parâmetros reológicos relevantes para o processo. Isso inclui a determinação da tensão de escoamento, viscosidade, velocidade de deslizamento da parede, recuperação estrutural após grande deformação e alongamento na ruptura, bem como força de tração durante o alongamento do filamento.
A importância das gravações de vídeo concomitantes durante a reometria rotacional de placas paralelas é demonstrada para uma determinação significativa das grandezas reológicas. O perfil de deformação e o campo de fluxo na borda da amostra podem ser determinados usando marcadores apropriados. Assim, as configurações dos parâmetros de medição e os valores de rugosidade da placa podem ser identificados para os quais as medições de tensão de escoamento e viscosidade são possíveis. A velocidade de deslizamento pode ser medida diretamente e as condições de medição nas quais ocorrem o fluxo do pistão, a faixa de cisalhamento ou o transbordamento da amostra podem ser identificadas claramente. 
As gravações de vídeo confirmam ainda que a mudança nos módulos de cisalhamento observada durante os testes de cisalhamento oscilatório de três estágios com pequena amplitude de deformação nos estágios I e III, mas grande amplitude de oscilação no estágio II, pode ser atribuída diretamente à quebra e recuperação estrutural. Para as pastas investigadas aqui, o grau de mudança estrutural irreversível induzida por cisalhamento aumenta com o aumento da amplitude de deformação no estágio II até que uma saturação seja atingida nas deformações correspondentes ao cruzamento de G 'e G '', mas o dano irreversível é independente da duração do cisalhamento de grande amplitude. 
Um reômetro de alongamento de ruptura capilar e um testador de tração foram usados para caracterizar o comportamento de deformação e ruptura de pastas altamente preenchidas em alongamento uniaxial. Diferenças significativas foram observadas em todos os experimentos descritos acima para duas pastas comerciais de prata para serigrafia usadas para metalização frontal de células solares de Si.

Um protocolo para uma caracterização reológica robusta e relevante para a aplicação de suspensões altamente concentradas é apresentado. As pastas de prata usadas para aplicação de serigrafia na produção de células solares são empregadas como sistemas modelo.

Desafios na reológico Caracterização de suspensões altamente concentrado - um estudo de caso para-impressão da tela de prata Cola

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

O objetivo geral deste procedimento é a caracterização reológica confiável de suspensões altamente concentradas, que exibem comportamento complexo de deformação e fluxo na reometria rotacional clássica de placa a placa. Este método pode ajudar a responder questões fundamentais sobre pastas para impressão em fluxo. Uma caracterização abrangente de diferentes parâmetros reológicos relevantes ao processo é essencial para a engenharia personalizada dessas pastas, com propriedades de processamento e aplicação aprimoradas.A principal vantagem dessa abordagem é a observação simultânea da deformação da amostra e o registro de dados reológicos. O procedimento será demonstrado por Ceren Yuce, estudante de doutorado do KIT, Instituto de Engenharia de Processos Mecânicos e Mecânica. Para iniciar as medições de tensão de escoamento, configure um reômetro de placas paralelas com placas de vinte e cinco milímetros de diâmetro e rugosidade das placas entre dois e quatro micrômetros.Prepare as medições a serem realizadas no modo de tensão de cisalhamento controlado em etapas, variando a tensão de cisalhamento entre um e três mil pascals em trinta e cinco etapas, com um tempo total de medição de mil e cinquenta segundos. Monte uma câmera endoscópica em um tripé e equipe a câmera com um holofote de LED. Conecte a câmera a um computador e ajuste o contraste e o brilho conforme necessário.Misture uma amostra de pasta de prata com um misturador de alta velocidade a mil RPM por trinta segundos para garantir que a amostra seja homogeneamente combinada. Aplique uma pequena quantidade da pasta misturada na placa inferior. Posicione a placa superior logo acima da posição de medição.Remova a pasta de prata em excesso das bordas da placa com uma espátula. Em seguida, mova a placa superior para a posição de medição. Marque a pasta com uma linha vertical de partículas de sit.Deixe a amostra em repouso no instrumento por cinco minutos para equilibrar. Assim que as forças normais tiverem decaído, inicie simultaneamente a medição e a gravação de vídeo. Quando a pasta derramar do espaço, interrompa a medição e a gravação.Limpe as placas com etanol e deixe-as secar ao ar. Realize esta medição três vezes no total, homogeneizando a pasta antes de cada aplicação e limpando as placas após cada medição. Em seguida, obtenha um conjunto de medições e registros em um reômetro de placas paralelas separado, utilizando placas de vinte milímetros com uma rugosidade de um ponto um cinco micrômetros.Em seguida, use fita adesiva dupla face para fixar pedaços de lixa nas placas de vinte milímetros, obtendo uma rugosidade de nove micrômetros. Obtenha outro conjunto de medidas e registros, substituindo a lixa após cada medição. Para cada série de medições, plote o logaritmo da deformação em função da tensão cisalhante.Determine a tensão de escoamento do meio pelo método do ponto de interseção da tangente. Prepare um reômetro de veio em copo para obter medições em modo de tensão de cisalhamento controlada por etapas, com os mesmos parâmetros das medições com placas paralelas. Misture completamente a amostra de pasta de prata e carregue a pasta no copo do reômetro.Mova a pá para a posição de medição e deixe o instrumento estabilizar por cinco minutos. Em seguida, realize pelo menos três medições. Limpe a geometria da pá com etanol e deixe o instrumento reestabilizar entre cada repetição.Trace a deformação em função da tensão de cisalhamento e determine a tensão de escoamento do meio pelo método do ponto de interseção da tangente. Nossa pesquisa demonstra que a tensão de escoamento pode ser obtida utilizando geometria de veio ou de placa. Em um caso de couro, a rugosidade da placa deve ser selecionada adequadamente.Para esse fim, o comportamento basal e as gravações devem ser verificados cuidadosamente. Para iniciar as medições do comportamento de alongamento, configure um reômetro extensional por ruptura capilar com dois pistões cilíndricos de seis milímetros de diâmetro. Ajuste a velocidade de alongamento para sete vírgula cinco milímetros por segundo.Defina a taxa de quadros de uma câmera de alta velocidade em duzentos e cinquenta quadros por segundo. Ligue a luz de fundo e posicione a câmera para capturar a medição de alongamento. Ajuste a nitidez da imagem, o contraste e o brilho conforme necessário.Misture completamente a pasta de prata e, em seguida, aplique a pasta no pistão inferior. Abaixe o pistão superior até a posição de medição e remova o excesso de pasta de prata. Inicie simultaneamente a câmera e a medição.Uma vez que o filamento se rompa, pare a gravação e a medição e limpe os pistões com etanol. Realize a medição nesta velocidade três vezes no total, misturando a pasta e limpando os pistões a cada vez. Obtenha mais dois conjuntos de medições em velocidades de alongamento de onze e cento e dez milímetros por segundo desta forma.Revise as gravações e identifique o primeiro quadro que mostre a ruptura do filamento para cada repetição. Determine a posição do pistão e calcule a razão crítica de alongamento para cada velocidade testada. A alta velocidade de impressão e as impressões de medida estreita utilizadas na serigrafia limitam a capacidade de assimilar o ponto de desprendimento ao laboratório de teste.No entanto, a ruptura extensional nesses experimentos de alongamento de filamento pode estar relacionada a esse fenômeno. O efeito da rugosidade das placas nas medições de tensão de escoamento foi avaliado com duas pastas de prata. Quando são utilizadas placas com uma rugosidade de um vírgula um cinco micrômetros, a pasta marcada com partículas sit adere à placa superior e desliza sobre a placa inferior, indicando que um escoamento tipo pistão foi formado.Assim, o limite de escoamento dessas pastas de prata não pode ser medido com precisão por meio deste sistema. Quando são utilizadas placas com valores de rugosidade variando de dois a quatro micrômetros, observa-se um perfil de deformação por cisalhamento a partir do movimento da marcação do sit, o que é necessário para uma medição reológica confiável e bem definida. Esses resultados foram validados por meio da comparação com medições realizadas com geometria de pás.As pastas de prata exibem comportamento semelhante para valores de rugosidade da placa de um vírgula quinze em dois a quatro micrômetros. Quando o valor da rugosidade foi aumentado para nove micrômetros, a pasta B mostrou um perfil de deformação por cisalhamento em baixas tensões, que passou para faixas de cisalhamento em tensões mais altas. No entanto, a pasta A não apresentou o perfil necessário e a tensão para gerar o fluxo tipo tampão observado é significativamente maior do que a tensão de escoamento.O comportamento de alongamento das duas pastas foi comparado em diferentes velocidades de estiramento utilizando uma câmera de alta velocidade. A razão de alongamento do filamento na qual foi observada a ruptura do filamento foi maior para a pasta A em todas as velocidades. Uma vez dominada, esta abordagem pode ser utilizada para caracterizar não apenas pastas de prata, mas também outras suspensões altamente preenchidas.No entanto, o protocolo exponencial deve ser ajustado de acordo com as exigências do material respectivo. Nossa abordagem experimental abre caminho para pesquisadores na área da eletrônica impressa carregarem as propriedades de impressão de suas pastas com base em experimentos laboratoriais digitalizados. Isso ajudará a desenvolver pastas com propriedades de impressão superiores.Após assistir a este vídeo, você deverá ter uma boa compreensão de como realizar uma caracterização reológica confiável de pastas altamente preenchidas e o que deve considerar caso ocorram fenômenos como escorregamento na parede, fluxo tipo pistão ou derramamento da amostra. Você também terá uma ideia dos diferentes procedimentos de teste reológico relevantes para o processo de impressão.

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