0,1 mm zirkoniumperler for nanoteknologiske bruksområder

Zirkoniumperler med en diameter på 0,1 mm er uunnværlige for nanoteknologiske bruksområder som krever presisjonssliping, ettersom de gir eksepsjonell slitestyrke, forurensningsfrie slipemedier og jevn partikkelstørrelse i bransjer som elektronikk-, legemiddel- og halvlederproduksjon.

Disse Yttria Stabilized Zirconia-slipekulene er utviklet for bruk med Carl Roths prøveoppløsere og de fleste mekaniske homogenisatorer, og gir større sikkerhet, lengre holdbarhet, lavere energiforbruk og mindre risiko for kontaminering enn glassperler og stålkuler.

Sliping av nanopartikler

Presisjon er avgjørende når materiale skal reduseres til nanonivåer for å oppnå konsistente og repeterbare resultater. Partikkelkontroll fører til bedre produktkonsistens, reduserte produksjonskostnader, økt bærekraft og avfallskontroll, samt mer effektive medisiner, mer levende maling og blekk og sterkere industrielle materialer.

Teknikker for produksjon av nanopartikler varierer, fra bottom-up-syntese og form-in-place-dannelse til top-down-prosesser som sliping eller fresing. Dessverre er det ikke alle freseteknikker som gir tilstrekkelig presisjon når det gjelder partikkelstørrelsesfordeling og morfologi.

Mikrokuler av zirkoniumoksid er utviklet spesielt for sliping av nanopartikler, og har den beste balansen mellom hardhet, kjemisk stabilitet og slitestyrke. Sammenlignet med perler av glass, stål eller aluminiumoksid gir zirkoniumoksidkuler høyere knusestyrke med minimal kontaminering over langvarige slipeøkter og varig jevn ytelse.

Små zirkoniumoksidkuler sikrer ikke bare jevn malestørrelse og partikkelfordeling, men de kan også redusere prosesseringstiden betydelig. Mixer Mill MM 500 vario har for eksempel plass til opptil 50 2 ml-ampuller for celledisruptionsapplikasjoner som DNA/RNA-ekstraksjon, noe som reduserer behandlingstiden for disse prosedyrene betydelig og samtidig øker produktiviteten. Den lave slitasjen betyr dessuten at de kan brukes over lengre perioder for å oppnå ønsket partikkelstørrelse.

Keramiske flerlagskondensatorer (MLCC)

MLCC-er er viktige komponenter i moderne elektronikk, og de gir høye kapasitansverdier i små størrelser. Den lave ekvivalente seriemotstanden (ESR) og temperaturstabiliteten gjør dem mye brukt til frakobling av strømforsyninger, støyfiltrering og RF (radiofrekvens)-kretser. De er konstruert av flere vekslende lag av keramikk og metall med ulik dielektrisk tykkelse, noe som påvirker henholdsvis kapasitansverdien og spenningsverdien.

Produksjonsprosessene begynner med å lage en keramisk slurry, som består av finmalte granulater av paraelektriske eller ferroelektriske keramiske materialer blandet med bindemiddel og løsemiddel. Zirkoniumperler spiller en viktig rolle i frese- og dispergeringsprosessene for å sikre at blandingen inneholder partikler med en diameter på submikron- eller nanostørrelse.

Etter at oppslemmingen er grundig blandet, støpes den i tørr keramisk tape, skjæres i firkantede biter, såkalte ark, og stables deretter oppå hverandre for å trykkes med metallelektroder ved hjelp av silketrykkprosesser (som ligner på silketrykk for T-skjorter); til slutt presses de sammen og sintres sammen til lag som presses sammen og sintres.

Etter at sintringen er avsluttet, blir MLCC-en utsatt for strenge tester av kapasitet, spenningsverdier og andre spesifikasjoner. Hvis disse testene er vellykkede, kan den selges som et ferdig produkt. Blyholdige varianter er ideelle for manuell montering, mens SMD-varianter kan integreres i automatiserte produksjonslinjer.

LCD-pigmenter (Liquid Crystal Display)

LCD-skjermer har fått en stadig mer fremtredende plass i løpet av det siste tiåret, og har erstattet CRT-skjermer (cathode ray tube) på både smarttelefoner, nettbrett og digitale klokker. Teknologien går ut på å plassere flytende krystaller mellom to glassunderlag, som styres av elektroder som endrer innrettingen ved å endre hvordan lyset passerer gjennom dem - vanligvis laget av indiumtinnoksid for å oppnå gode ledningsegenskaper.

Basert på spenningen som tilføres elektrodene, kan visse flytende krystaller, såkalte vridde nematikker, vris opp, slik at de blokkerer eller slipper gjennom polarisert lys i ulike grader og skaper bilder ved å kombinere røde, grønne og blå underpiksler for fargeproduksjon på skjermen.

Fargestoffet spiller en viktig rolle i denne prosessen, og bestemmer både kromatisk nøyaktighet og effektivitet for LCD-pigmenter som brukes til å danne LCD-filtre som farger LCD-skjermer. Nyere innovasjoner innen molekylær design har gjort det mulig for produsentene å bruke fargestoffer med bedre termisk stabilitet og bearbeidbarhet, noe som gjør det mulig å konstruere tynnere filtre uten at det går ut over fargespekteret eller kontrastforholdet.

Molekylære designforbedringer gir også økt energieffektivitet ved å senke strømforbruket til LCD-panelene, noe som reduserer både strømbehovet og utslippene av karbondioksid. Denne fordelen er spesielt viktig med tanke på at batterilevetiden på mobile enheter ofte er en viktig faktor.

Kjemisk mekanisk polering (CMP)

Zirkoniumperler tilbyr presisjonsløsninger for mange industrielle bruksområder, fra farmasøytiske produkter og malingsproduksjon til plastgjenvinning. Den jevne suspensjonen og den fine partikkelstørrelsen bidrar til en jevn pigmentfordeling i hele det ferdige produktet, noe som ytterligere forbedrer kvalitetskontrollen. I tillegg reduserer zirkoniumperler energibruken under slipeprosesser, noe som hjelper bedrifter med å oppfylle miljøstandarder samtidig som driftskostnadene reduseres.

CMP (kjemisk mekanisk polering) er en uunnværlig prosess som brukes i halvlederproduksjon for å produsere feilfrie overflater på wafere. Prosessen innebærer å påføre waferen ulike mengder nedadrettet kraft mens den presses mot en roterende pute som inneholder kjemikalier og slipepartikler. Hvor vellykket prosessen er, avhenger av partikkelstørrelser, fordelingsmønstre, materialsammensetning og kjemisk sammensetning av poleringsoppslemmingen.

Kundene krevde at poleringsoppslemmingen av ceriumoksid (CeO2) skulle ha en D50 på 50 nm med metallforurensning på under 10ppb for polering av 7 nm logiske wafere. For å oppfylle denne spesifikasjonen ble zirkoniumoksidperler på 0,1 mm malt ved hjelp av en lukket perlemølle, etterfulgt av filtrering gjennom 0,22 m membranfiltre for å skille ut større perler.

I tillegg ble slammet behandlet med sitronsyre for å chelatere spormetaller og forhindre forurensning. Den endelige poleringsslurryen ga en D50-verdi på 50 nm, og den polerte overflaten viste lave tåkenivåer med høy defekttoleranse - noe som oppfyller kundens kvalitetsspesifikasjoner.