Name: challenges in rheological characterization of highly concentrated suspensions — a case study for screen-printing silver pastes
Uploaded: 2017-04-10T13:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 42 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions â€” A Case Study for Screen-printing Silver Pastes at JoVE.com

The authors would like to thank to Heraeus Precious Metals GmbH &amp; Co. KG for their support and supply of commercial silver pastes, especially M. K&#246;nig for fruitful discussions. Special thanks go to M. Schmalz for experimental support. C. Y&#252;ce gratefully acknowledges financial support by the 100 prozent erneuerbar stiftung. Finally, we acknowledge financial support from the Federal Ministry for Economic Affairs and Energy (Grant no. 0325775G).

<ol>
	<li>Mathews, N., Lam, Y. M., Mhaisalkar, S. G., Grimsdale, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printing+materials+for+electronic+devices.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advancements+in+low+cost+solar+cell+processing.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Formulation+and+screen+printing+of+water+based+conductive+flake+silver+pastes+onto+green+ceramic+tapes+for+electronic+applications.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+surfactants+treatment+on+silver+powder+and+its+thick+films.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Firing+and+processing+effects+on+microstructure+of+fritted+silver+thick+film+electrode+materials+for+solar+cells.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silver+content+effect+on+rheological+and+electrical+properties+of+silver+pastes.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advanced+manufacturing+concepts+for+crystalline+silicon+solar+cells.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electrically Conductive Adhesive. , (2008).</li><li>Pospischil, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigations+of+thick-film-paste+rheology+for+dispensing+applications.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+importance+of+paste+rheology+in+improving+fine+line,+thick+film+screen+printing+of+front+side+metallization.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheology+and+surface+chemistry+for+screen+printing.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+rheological+behaviors+of+screen-printing+pastes.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+rheological+behavior+of+lead+free+silver+conducting+paste.">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. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hybridintegration:+Technologie+und+Entwurf+von+Dickschichtschaltungen.">Hybridintegration: Technologie und Entwurf von Dickschichtschaltungen.</a> H&#252;thig Verlag GmbH. , (1986).</li><li>Thibert, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+the+high+throughput+flexographic+process+for+silicon+solar+cell+metallisation.">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="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+concepts+for+the+front+side+metallization+of+silicon+solar+cells.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+silver+paste+rheology+and+screen+parameters+on+the+front+side+metallization+of+silicon+solar+cell.">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.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dispensing+technology+on+the+route+to+an+industrial+metallization+process.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Rheometry of pastes, suspensions, and granular materials: Application in Industry and Environment. , (2005).</li><li>Coussot, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheophysics+of+pastes:+a+review+of+microscopic+modelling+approaches.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual+rheological+responses+in+Ag+pastes.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+rheology+of+concentrated+dispersions+of+weakly+attracting+colloidal+particles+with+and+without+wall+slip.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheological+behavior+of+a+concentrated+suspension:+A+solid+rocket+fuel+simulant.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Slip+effects+in+capillary+and+parallel+disk+torsional+flows+of+highly+filled+suspensions.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+temperature+and+surface+roughness+on+time-dependent+development+of+wall+slip+in+steady+torsional+flow+of+concentrated+suspensions.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow+of+colloidal+aqueous+silica+dispersions.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thixotropic+colloidal+suspensions+and+flow+curves+with+minimum:+Identification+of+flow+regimes+and+rheometric+consequences.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Slip+and+flow+in+pastes+of+soft+particles:+Direct+observation+and+rheology.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+short-range+forces+on+wall-slip+in+microgel+pastes.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+do+soft+particle+glasses+yield+and+flow+near+solid+surfaces?.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Slip+and+flow+in+soft+particle+pastes.">Slip and flow in soft particle pastes.</a> Phys. Rev. Lett. 92 (19), 1-4 (2004).</li><li>Xu, C., Fie&#223;, M., Willenbacher, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+wall+slip+on+screen+printing+of+front-side+silver+pastes+for+silicon+solar+cells.">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://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Rheology Essentials of Cosmetic and Food Emulsions. , (2006).</li><li>Macosko, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Rheology Principles, Measurements, and Applications. , (1994).</li><li>Dzuy, N. Q., Boger, D. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Yield+stress+measurement+for+concentrated+suspensions.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Viscosity+bifurcation+in+granular+materials,+foams,+and+emulsions.">Viscosity bifurcation in granular materials, foams, and emulsions.</a> Phys. Rev. E. 66, 1-7 (2002).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Çok konsantre süspansiyonlar veya macunların kapsamlı reolojik karakterizasyonu işleme ve bu tür kompleks sıvıların uygulanması sırasında manifoldu şartlar hedeflenen ürün geliştirme toplantısı için zorunludur. Bu araştırma, büyük deformasyon ve kopma noktasındaki uzama ve ayrıca filaman sırasında çekme kuvveti germe sonra sünme stresi, viskozite, duvar kayma hızı, yapısal iyileşme tespitini kapsar. Her bir özeti, uygulanan yöntemler bilgi elde edilir ve yapıştırma özellikleri Tablo 1 &#39;de özetlenmiştir. paralel plaka dönme reometri duvar kayma, kayma bantlama ve örnek yayılma etkileri gösteren yüksek dolgulu süspansiyonlar reolojik miktarlar güvenilir belirlenmesi için video kayıtları önemi ispat edilmektedir. Video kayıtları, uygun belirteçler kullanılarak örneği kenarda gerçek deformasyon profilinin belirlenmesini ve akış alanını etkinleştirmek. Bu necess olduğureolojik deneylerin sonuçlarını analiz etmeden önce bu deformasyon davranışlarını incelemek için Ary. Bu nedenle ölçüm parametre ayarları ve plaka pürüzlülük değerleri olan viskozite ölçümleri mümkündür tespit edilebilir. macun akma gerilimi uygun pürüzlülükte bir kanat geometrisi veya plaka-plaka geometrisi kullanılarak tayin edilebilir. Viskozite belirlenmesi yalnızca özenle seçilmiş bir plaka pürüzlülük örnek bileşimine bağlı olarak plaka levha geometrisini kullanarak mümkündür. Daha yüksek pürüzlülük mutlaka alt duvar kayma yol açmaz. viskozite tespiti yapılabilir ki burada, kesme oranı ve kesme stresi aralığı sünme stresi ve örnek sızıntısı başlangıcı ile sınırlıdır. Dahası, kayma hızı direkt olarak ölçülebilir ve düzensiz akış, kesme bantlama ya da örnek yayılma meydana geldiği ölçüm koşulları açık bir şekilde tespit edilebilir. Duvar kayma ölçümleri için düz yüzeyler, üst kesme pla olarak kullanılmıştırte ve sert bir alt plaka sadece üst plaka durmasını önlemek için,. Bu kayma hızı üst plakanın açısal hız ile irtibata hesaplanabilir. Her iki macunlar için kayma gerilme seviyelerinde çok altında görünen akma gerilimine meydana gelir. Benzer gözlemler cam boncuklar 25, 27 kil süspansiyonu, yumuşak mikro jel pastaların yanı sıra emülsiyonlar 28, 29, 30 süspansiyonlar için bildirilmiştir. Burada τ uygulamasıyla v kayma doğrusal bir artış bulunmuştur. Bu Aral ve diğerleri gözlemleri ile uyumludur. 25 de araştırılmıştır cam boncuk süspansiyonlar ağız akış alanı görselleştirmelerine v kayma tespit eden. Seth ve diğ. uygulanan gerilim ile birlikte kayma hızının ölçekleme yumuşak katılımı ile arasındaki etkileşme ile kontrol edildiğini göstermiştirles onların çalışma ve duvarda kullanılan. Duvara parçacıkların belirli bir yapışma vardır durumda, onlar da v kayma ve stres ama kuadratik ölçekleme zayıf duvarın 28, 29, 30 yapışan partiküller bulundu arasındaki doğrusal bir ilişki. Yumuşak parçacık macunlar ile ilgili çalışmalar da verim gerilimine karakteristik bir kayma hızı V açığa çıkarma ve bir elastohidrodinamik modeli, bağımsız bir şekilde tespit edilebilir fiziksel akışkan ve parçacık parametrelerinden V * değerini hesaplamak için izin 29 sunulmuştur: H * ~ γ y2 (G 0 R / η ler) (G P / G 0) 1/3. Bu özellik, kayma hızı particl, hem de Y ve elastik modül G 0 çözücü viskozite η s γ suşu elde macunlar bağlıdırE yarıçapı R ve modül G p. Değerleri bu basit tahmin kaynaklanan (V, A * = 375 um s-1 ve V, B * = 118 um s-1), sadece büyüklükte, aynı zamanda sırasına göre deney sonuçları (Şekil 9) ile çok iyi kabul macun A ve B arasındaki fark ile ilgili Numune döküntü her macun için kritik bir dönme hızı karakteristiği burada görülmektedir. Dökülme saf araçlarda oluşmaz. Bu olgu, macunlar reolojik karakterizasyonu sınırlandırmakta ve aynı zamanda bazı işlem veya kaplama işlemleri için uygun olabilir, ancak fiziksel kaynağı halen çözülememiştir. Video kayıtları bundan başka duvar kayma, fiş akışını gösterir ve örnek dökülme osilatör kesme testleri sırasında dışlanabilir. Bu nedenle, kesme modülünün düşüş ve artış Smal ile üç aşamalı bir osilatör kesme testlerinde gözlenenEvre I ve III&#39;te l salınım amplitüdü gibi büyük deformasyon amplitüdü <img alt="Denklem" src="/files/ftp_upload/55377/55377eq2.jpg" /> &gt; <img alt="Denklem" src="/files/ftp_upload/55377/55377eq2.jpg" /> c direkt olarak yapısal parçalar ve geri atfedilebilir. Doyana kadar evre II artan deformasyon amplitüdü ile titreşim kesme artırdıkları gibi yapısal değişim derecesi genlik süpürme test G çaprazlama&#39; ve G &#39;&#39; ye karşılık gelen deformasyonlarda ulaşıldığı gösterilmiştir, ancak geri dönüşü olmayan bir hasar olabilir evre II yüksek amplitüd kesme süresi bağımsızdır. Nedeniyle evre II büyük kayma deformasyonuna modülü ve bu nedenle örnek yapıda bir değişiklik fazla 10 4 s bekleme süreleri sonrasında beri burada geri dönüşümsüz olarak adlandırılır, depolama modülü başlangıç değerinden daha düşüktür (veriler gösterilmemiştir). Şekil 15&#39;te gösterilen veriler, bekleyen kısıtlanıraçıklık sağlamak için 1,500 s katı. Ancak, baskı işleminin zaman ölçeği bile aşağıda saniye veya sırasına olduğunu belirtmek gerekir. Bu, bu çalışmada kullanılan konvansiyonel dönel reometre kurulumu ile erişilemez. Bu çalışmada kullanılan boşluk yükseklikleri aynı zamanda modern baskılı elektronik ekran baskıda tipik gözeneklerinin çok daha büyüktür. plaka-plaka geometrisi kullanılarak Reolojik ölçümler nedeniyle, tipik olarak, reolojik ölçümler kullanılan büyük plakalar için mekanik ayarlama sınırlamaları gibi küçük bir boşluk açıklıklarında yapılamaz. Ayrıca, büyük bir aralık ayırma kenarının numune deformasyonu görselleştirme kolaylaştırmak için seçilmiştir. bir kılcal dağılmasından uzunlamasına reometresi ve bir çekme deneyi cihazı kullanılarak Filaman germe testleri uzunlamasına akışlarında yüksek dolgulu macunlar deformasyonu ve kırılma davranışını karakterize etmek üzere kullanılabilir. Devre ve m uzamauzama sırasında OLUNAN AZAMI kuvveti Bu testlerden elde edilen parametreler ve ekran baskı sırasında silecek ek kapalı olarak ilgili olabilir. Son olarak, önemli farklılıklar bu çalışmada incelenen iki ticari gümüş pastaların için yukarıda açıklanan tüm deneylerde gözlenmiştir. Performansları için reolojik yapıştırma özelliklerinin alaka genişletilmiş bir tartışma farklı macunlar ve araç geniş bir yelpazesi için verilere dayanarak bir sonraki makalede ele alınacaktır.

silisyum güneş pilleri ön tarafı metalle kaplama yaygın geleneksel ekran baskı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Şablon baskı, mürekkep püskürtmeli baskı ve flekso baskı 1 yanında, ekran baskı sayısız baskı uygulamaları 2 için 1970&#39;lerden beri kullanılmaktadır. Bu çok yönlü bir tekniktir ve güneş pili üretiminde, bir düşük baskı maliyeti basit ve hızlı metalleşmeyi sağlıyor. Bununla birlikte, ekran baskı pastalarının akış özellikleri dikkatle rahatsız kadar, kusursuz işleme sağlamak için ayarlanabilir olması gerekir. Dar homojen çizgi desenleri elde edilmesi gerektiğinden, bu güneş pili olarak metalle, özellikle zordur. Ayrıca, diş macunu tarifleri dikkatli bir şekilde, yüksek yoğunluklu gümüş parçacıkları, faz ayrılması ve partikül toplama tortulaşmasını önlemek için ayarlanması gerekir. Güneş hücrelerinin ön yüzdeki metal kaplaması için çok konsantre iletken ekran baskı macunları Mainly, üç bileşen 3, 4, 5, 6 oluşur: İletken malzeme, iyi bir elektrik iletkenlik 7, 8 sağlayan genellikle mikron gümüş parçacıkları; Sürekli faz olarak adlandırılan, araç, özellikle de hamur sağlayan akış davranışını ayarlamak için katkı maddeleri içeren alt-tabakaya parçacık ıslatma, film oluşumu ve yapışma teşvik organik bağlayıcılar, çözücü maddeler ve katkı maddeleri karışımı, dar ekran kafes geçmesine kolayca; ve inorganik bağlayıcı (cam tozu), bir yapışkanlık arttırıcı olarak görev yapar ve daha düşük sıcaklıklarda sinterleme işlemini etkinleştirir. Yüksek en boy oranına sahip ince çizgiler baskı yüksek sünme stresine ve belirgin bir kesmeyle incelme davranışı 9 sergileyen gümüş macunlar gerektirir. yüksek verim stres iyi Shap garantimacun 10 3 s ötesinde olduğu tahmin yüksek kesme hızlarında maruz dar ağ açıklıkları içinden aktığında, e doğruluk ve yüksek kesme hızlarında güçlü kesme inceltme ise yüksek bir görünüm oranı, ve buna uygun olarak düşük viskoziteli, gerekli -1 10. Yazdırma işlemi sırasında, macunlar çok farklı deformasyon oranları ve gerilimlere maruz kalmaktadır. İlk olarak, macun ekranda aittir; Daha sonra silecek eylemler ve yapıştırma substrat üzerine elek girişlerinden nüfuz eder. silikon gofret, yapı ve viskozitesine macun uygulanmasından sonra alt-tabaka üzerinde yayılma macun yasaklamak hızlı bir şekilde ortadan kaldırabilir. Bunun nedeni, 15 yüksek gölgeleme kayıpları 10, 11, 12, 13, 14 güneş pili performansları azaltacak. baskılı parmak çizgileri kesintilerin adlandırılan meshmarks, macun rheolojisine bağlı olarak örgü tellerinin enine noktalarında oluşabilir. Meshmarks seviyeye getirilmesini zaman mümkün 16 gibi düşük yayma parmak sınır çizmek sürece gerekli fakat yeterli kısa olarak olmalıdır. Alt tabaka çok üzerine ağ gözlerinden akış macun için gerekli olan silecek basınç iyi bir şekil doğruluğu 3, 6, 9, 17, 18 sağlamak için gerekli, yüksek akma gerilmesine için dikkatli bir şekilde ayarlanabilir. Parçacıklar yakından paketlenmiş güçlü etkileşim ve kompleks yapılar oluşturmak. Buna uygun olarak, yanı sıra stres, yırtılma incelmesi verim ve tiksotropi, kesilme bantlama ya da üzerindeki kümelenme gibi çeşitli diğer kompleks akış fenomeni &lt;, örneğin süspansiyonlar 19, 20 oluşabilir/ sup&gt;, 21. Duvar kayma konsantre süspansiyonlar 22, 23, 24, 25&#39;e de çok önemlidir. Düşük viskoziteli sıvının ince bir tabaka, bir tabaka, bitmiş ya da partiküllerin serbest yanında duvar 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 oluşturulmuştur ve dar boşluklar ya da kanallar vasıtasıyla akışını kontrol edebilir, yani. Yani ekran baskı pastalarının kapsamlı bir reolojik karakterizasyonu işleme özellikleri ve ürün özelliklerini iyileştirmek için esastır. Bu çalışmada, iki ticari gümüş macunlar karakterizedir. Bu macunlar ölçüde farklı baskı performansı sergilerler. reolojik karakterBu malzemelerin acterization oldukça zahmetlidir. rotasyonel reometresi kullanılarak sürekli kayma viskozitesi bile basit belirlenmesi nedeniyle duvar kayma, fiş akımı, makaslama bantlama ve yapıştırma sızıntısı için büyük bir zorluktur. Buna uygun olarak, daha önceki çalışmalar, yukarıda sözü edilen olgular pek mümkün olan mürekkepler 3, 6, 15, sözde, osilatör kesme ölçümleri 10, 17, 21 veya düşük konsantre, gümüş macun karakterizasyonu üzerine odaklanmıştır. Konsantre gümüş pastaların akış davranışının sağlam ve anlamlı karakterizasyonu için Protokoller video kayıtları yardımıyla tanımlanabilir. Bir paralel plakalı numune parçasıyla birlikte bir dönme suretiyle kesme reometre açıkça akım akışını, duvar kayma göstererek, bu çalışmada kullanılan ve kesme bant kaba plaka bağlıdırönemsiz olmayan bir şekilde lık. Daha önceki çalışmada, konsantre süspansiyonlar sürekli burulma akışı duvar kayma zamana bağlı gelişimi farklı plaka pürüzlülüğü için incelendi. polimer bağlayıcı çözelti içinde katı cam kürelerin yüksek ölçüde konsantre süspansiyonlar akış görselleştirilmiştir ve artan levha ya da iç silindir pürüzlülük duvar kayma önlenir. Ancak, artan plaka pürüzlülük örnekleri 22, 25 kırılma ile sonuçlanmıştır. duvar pürüzlülüğü arttırıldığı zaman Kırılma küçük görünür kesme hızlarında meydana geldi. Kayma gerilmeleri akma gerilimi τ y 25 daha küçük t alınmak de pürüzlü yüzeylerin pürüzleri uçları kırık başlatılması, plaka yüzeyinde gerilme yoğunlaşma noktası olarak hareket olabilir. Duvar kayma çok konsantre macunların şablon baskı performansı için önemli olduğu düşünülmektedir. Geçmiş<html> E, daha yüksek üst kayma ağ kolay boyunca kayar ve alt-tabaka üzerindeki yatırma önemli ölçüde 32 arttırılır. video kayıtları yardımıyla, duvar kayma doğrudan farklı deneysel protokoller için gözlemlenebilir. Kayma hızı düşük sertlikte pürüzsüz plakalar kullanılarak döner levhanın açısal hız ile irtibata belirlenebilir. Ama gümüş pastaların üzerinde akış davranış belirleme içkin bir sınırlamadır. süspansiyonlar şeffaf olmayan, bu nedenle optik akış alanı gözlemleri sadece örnek kenarda yapılabilir vardır. Daha önceki çalışmalar eş zamanlı numunelerin içinde duvar kayma ve deformasyona belirlemek için çalıştık. Onlar verim baskısının altında kayma gözlendi ve kayma gerilmesi üzerine kayma hızının bir kuadratik bağımlılığı bulundu. Şeffaf kil süspansiyonu akış davranışı, dökme malzemenin enjekte bir boya pigmenti hattı deformasyonu aşağıdaki Pignon 27 ile araştırılmıştır. Persello ve diğ.xref &quot;&gt; 26 konsantre edilmiş sulu silika süspansiyonları incelenmiştir. Bunlar, duvar kayma bastırmak için plaka sertliği ve sağlamlığı arttıracak homojen numune deformasyonu neden de, yük kırık yol açtı. yoğun olmuştur, yumuşak mikrojel tanecikleri ve konsantre emülsiyonların pastalarında kayma ve numune deformasyonu de bulunmuştur Floresan izleyici partikülleri bir konik levha geometrisi bu berrak numuneler içindeki akış alanını belirlemek için kullanıldı 31. kağıtları 28, 29, 30, bir dizi tartışılmıştır. Bunlar, ilgili verim baskısının karakteristik bir kayma hızı V * bulunan malzeme ve τ y altında kesilme baskısı t alınmak ile kayma hızının arttırılması için bir güç kanunu. birinin bir üs olmayan yapışan partiküller ve partiküller ve çeper arasındaki zayıf çekim durumunda iki bulunmuştur. Çalışmada onu takdime deformasyon geliştirilmesi ve kontrollü stres ve kontrollü kesme hızı koşulları altında akmaktadır izlenir. Referans 25&#39;te bildirilen bulguların tersine, plaka artan pürüzlü hem incelenen Hamur için kırık yol açmaz. Ayrıca, duvar kayma ve düzensiz akış sadece artan plaka pürüzlülüğü ile bastırılamaz. Bu olgular, parçacık boyutu ve plaka pürüzlülük oranıyla kontrol edilebilir gibi görünmektedir. karakteristik dönme hızında Numune dökülme setleri muhtemelen reometre plaka ve sürtünme etki eden merkezkaç kuvvetleri arasındaki denge tarafından belirlenir. Ancak, eğer viskozite tespiti mümkün olduğu Kesme hızı aralığı tespit edilebilir, ve aynı zamanda duvar kayma belirlenebilir. Bundan başka, bir kılcal reometre baskı işlemi hakkında daha yüksek kesme oranlarında viskoziteyi belirlemek için kullanılır. sabit kesme reometre, iyi tanımlanmış osilatör kesme deformasyonu c zorluklara rağmenKolayca uygulanabilir. Üç aşamalı salınım testi (sabit frekans farklı salınım amplitüdlerinin) ekran baskı işlemi 10 simüle ve macunun yapısal kurtarma çalışmaları için sağlar: İlk &quot;ön-baskı&quot; aşamasında, küçük deformasyon istirahat elastik ve yapışkan özelliklerini belirlemek için uygulanır. İkinci &quot;yazdır&quot; adım bıçak kaplama ve yapıştırma yapısını bozmak, yeterince yüksek bir deformasyon amplitüdü uygulayarak ekran örgü geçen macun taklit eder. Nihai &quot;post-print&quot; aşamasında, küçük bir deformasyon macun yapısal iyileşme tespit etmek için uygulanır. başlangıç ​​modülü değeri yayılıyor ancak meshmarks önlemek için çok hızlı değil macunu önlemek için kısa sürede ulaşılmalıdır. Burada sunulan araştırmalar, daha önce Zhou 21 tarafından bildirilen yapısal kurtarma eksik olduğunu doğrulamaktadır. Zhou yapısal değişikliğin neden olduğunu gösterebilirimetil selüloz çözeltisi içinde süspanse gümüş partikülleri kullanılarak ayırma dolgu matrisinin dolgu kümelerinin kırılmasıyla. Bu çalışmada, video kayıtları görülen gibi yapısal değişim duvar kayma, kayma bantlama, fiş akımı ya da örnek sızıntısı meydana gelmesi ile ilgili bir eser olmadığını ortaya koymaktadır. Ayrıca, yapısal bozulma derecesinin kuvvetle aşamasında iki uygulanan deformasyon genliği bağlıdır, ama pek uygulanan gerginlik zaman aralığına bağlı olduğu bulunmuştur. Bu yönü Zhou deneylerinde algılanan değildi. Yapısal arıza ve kurtarma yapıştırma bileşiminin etkisi, bir sonraki kağıt olarak tartışılacaktır. Son olarak, ekran geçmeli kalkış sırasında macun davranışını simüle etmek için bir yöntem sunulmuştur. Bir kılcal dağılmasından uzunlamasına reometresi ticari bir germe test cihazı bir fonksiyonu olarak gerilme sırasında macunlar parçalandığı germe oranı ve maksimum eksenel kuvveti belirlemek için kullanılıruzama hızının. Video kayıtları paralel plakalı dönme reometre kullanılarak gümüş pastaların anlamlı reolojik karakterizasyonu için gerekli uygun ölçü protokolleri bulmak için vazgeçilmez olduğu ortaya çıktı gelmiş. Video verileri kesme hızı ve fiziksel iyi tanımlanmış akma gerilimi ve viskozite değerleri tespit edilebilir olan kesilme baskısı rejimlerinin belirlenmesi sağladı. plaka pürüzlülüğü ve plaka ayırma parametrelerin uygun seçimi aynı zamanda, bu video kayıtları dayanıyordu. Duvar kayma saf akım akışının, kesme bantlama ya da örnek dökülme meydana geldiği için deneysel ayarlar tümden tanımlanabilir. Burada incelenen macunlar güneş pilleri ön tarafı madensel kullanılmaktadır. Bununla birlikte, dikkatli bir Video reolojik karakterizasyonu, perlit, mikron büyüklüğünde parçacıklar içeren konsantre süspansiyonlar çeşitli başka türlü önemli desteklenen.

<table><tbody><tr><td>endoscopy</td><td>Visitool</td><td>TVS80.280.BF6.AD10.2</td><td>full name: TV-Endoskop, C-Mount, Variookular 2X, &amp;Oslash; 8&amp;nbsp;mm x &lt;em&gt;ca.&lt;/em&gt; 280&amp;nbsp;mm, 0&amp;deg;, BF: 6&amp;nbsp;mm, AD 10&amp;nbsp;mm</td></tr><tr><td>commercial silver paste&amp;nbsp;</td><td>Heraeus Deutschland GmbH &amp;amp; Co. KG&lt;br/&gt; Global Business Unit Heraeus Photovoltaics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>rheometer A</td><td>Anton Paar</td><td>Physica MCR 501</td><td>R&lt;sub&gt;q&lt;/sub&gt; = 2 - 4 &amp;micro;m</td></tr><tr><td>rheometer B</td><td>Thermo Scientific</td><td>Haake Mars II</td><td>R&lt;sub&gt;q&lt;/sub&gt; = 1.15 &amp;micro;m&lt;br/&gt; R&lt;sub&gt;q&lt;/sub&gt; = 9 &amp;micro;m</td></tr><tr><td>rheometer 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&amp;uuml;sseldorf Metallographie</td><td>P320 C</td><td>R&lt;sub&gt;q&lt;/sub&gt; = 9 &amp;micro;m&lt;br/&gt; grain size = 46.2 &amp;plusmn; 1.5</td></tr><tr><td>recording software</td><td>Debut Video Capture</td><td></td><td></td></tr><tr><td>LED Spotlight</td><td>Kaleep&amp;nbsp;</td><td>48W Led Work Lights&lt;br/&gt; Offroads Lights&lt;br/&gt; Lamp Spotlight Floodlight&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>capillary breakup elongational rheometer</td><td>Thermo Scientific (Haake)</td><td>HAAKE CaBER1</td><td></td></tr><tr><td>tensile tester</td><td>Stable Micro Systems, Godalming, UK</td><td>TA.XT plus&lt;br/&gt; Texture Analyzer&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>50 N load cell</td><td>Stable Micro Systems, Godalming, UK</td><td>Serialnumber: 10256249</td><td></td></tr><tr><td>a modified capillary rheometer</td><td>G&amp;ouml;ttfert Rheograph 2000 (G&amp;ouml;ttfert Werkstoff-Pr&amp;uuml;fmaschinen GmbH, Buchen Germany)</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>

challenges in rheological characterization of highly concentrated suspensions &#8212; a case study for screen-printing silver pastes

A comprehensive rheological characterization of highly concentrated suspensions or pastes is mandatory for a targeted product development meeting the manifold requirements during processing and application of such complex fluids. In this investigation, measuring protocols for a conclusive assessment of different process relevant rheological parameters have been evaluated. This includes the determination of yield stress, viscosity, wall slip velocity, structural recovery after large deformation and elongation at break as well as tensile force during filament stretching.
The importance of concomitant video recordings during parallel-plate rotational rheometry for a significant determination of rheological quantities is demonstrated. The deformation profile and flow field at the sample edge can be determined using appropriate markers. Thus, measurement parameter settings and plate roughness values can be identified for which yield stress and viscosity measurements are possible. Slip velocity can be measured directly and measuring conditions at which plug flow, shear banding or sample spillover occur can be identified clearly. 
Video recordings further confirm that the change in shear moduli observed during three stage oscillatory shear tests with small deformation amplitude in stage I and III but large oscillation amplitude in stage II can be directly attributed to structural break down and recovery. For the pastes investigated here, the degree of irreversible, shear-induced structural change increases with increasing deformation amplitude in stage II until a saturation is reached at deformations corresponding to the crossover of G' and G'', but the irreversible damage is independent of the duration of large amplitude shear. 
A capillary breakup elongational rheometer and a tensile tester have been used to characterize deformation and breakup behavior of highly filled pastes in uniaxial elongation. Significant differences were observed in all experiments described above for two commercial screen-printing silver pastes used for front side metallization of Si-solar cells.

Watch this Scientific Journal Video about Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions â€” A Case Study for Screen-printing Silver Pastes at JoVE.com

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

A protocol for a robust and application relevant rheological characterization of highly concentrated suspensions is presented. Silver pastes used for screen-printing application in solar cell production are employed as model systems.

Son derece Konsantre Süspansiyonlarının reolojik Karakterizasyonunda Zorluklar - Ekran-baskı Gümüş Pastaları için bir Vaka Çalışması

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

challenges-rheological-characterization-highly-concentrated

Research

JoVE Journal

Engineering

19.9K Görüntüleme.  Karlsruhe Institute of Technology. A protocol for a robust and application relevant rheological characterization of highly concentrated suspensions is presented. Silver pastes used for screen-printing application in solar cell production are employed as model systems. 

Video: Challenges in Rheological Characterization of Highly Concentrated Suspensions — A Case Study for Screen-printing Silver Pastes

Planar and Three-Dimensional Printing of Conductive Inks

Printed electronics rely on low-cost, large-area fabrication routes to create flexible or multidimensional electronic, optoelectronic, and biomedical devices1-3. In this paper, we focus on one- (1D), two- (2D), and three-dimensional (3D) printing of conductive metallic inks in the form of flexible, stretchable, and spanning microelectrodes.
Direct-write assembly4,5 is a 1-to-3D printing technique that enables the fabrication of features ranging from simple lines to complex structures by the deposition of concentrated inks through fine nozzles (~0.1 - 250 &mu;m). This printing method consists of a computer-controlled 3-axis translation stage, an ink reservoir and nozzle, and 10x telescopic lens for visualization. Unlike inkjet printing, a droplet-based process, direct-write assembly involves the extrusion of ink filaments either in- or out-of-plane. The printed filaments typically conform to the nozzle size. Hence, microscale features (&lt; 1 &mu;m) can be patterned and assembled into larger arrays and multidimensional architectures.
In this paper, we first synthesize a highly concentrated silver nanoparticle ink for planar and 3D printing via direct-write assembly. Next, a standard protocol for printing microelectrodes in multidimensional motifs is demonstrated. Finally, applications of printed microelectrodes for electrically small antennas, solar cells, and light-emitting diodes are highlighted.

Planar and three-dimensional printing of conductive metallic inks is described. Our approach provides new avenues for fabricating printed electronic, optoelectronic, and biomedical devices in unusual layouts at the microscale.

İletken Mürekkepler düzlemsel ve Üç Boyutlu Baskı

Printed electronics rely on low-cost, large-area fabrication routes to create flexible or multidimensional electronic, optoelectronic, and biomedical ...

Biyomühendislik

Prescribed 3-D Direct Writing of Suspended Micron/Sub-micron Scale Fiber Structures via a Robotic Dispensing System

A 3-axis dispensing system is utilized to control the initiating and terminating fiber positions and trajectory via the dispensing software. The polymer fiber length and orientation is defined by the spatial positioning of the dispensing system 3-axis stages. The fiber diameter is defined by the prescribed dispense time of the dispensing system valve, the feed rate (the speed at which the stage traverses from an initiating to a terminating position), the gauge diameter of the dispensing tip, the viscosity and surface tension of the polymer solution, and the programmed drawing length. The stage feed rate affects the polymer solution&#8217;s evaporation rate and capillary breakup of the filaments. The dispensing system consists of a pneumatic valve controller, a droplet-dispensing valve and a dispensing tip. Characterization of the direct write process to determine the optimum combination of factors leads to repeatedly acquiring the desired range of fiber diameters. The advantage of this robotic dispensing system is the ease of obtaining a precise range of micron/sub-micron fibers onto a desired, programmed location via automated process control. Here, the discussed self-assembled micron/sub-micron scale 3D structures have been employed to fabricate suspended structures to create micron/sub-micron fluidic devices and bioengineered scaffolds.

Here, we present a protocol to fabricate freely-suspended, micron/sub-micron scale polymer fibers and &#8220;web-like&#8221; structures generated via automated direct writing procedure by means of a 3-axis dispensing system.

Asma Micron / Sub-mikron Ölçeği Fiber Yapıların 3-D Doğrudan Yazma Robotik Dağıtım Sistemi aracılığıyla Prescribed

A 3-axis dispensing system is utilized to control the initiating and terminating fiber positions and trajectory via the dispensing software. The polymer ...

Mühendislik

Laser-induced Forward Transfer of Ag Nanopaste

Over the past decade, there has been much development of non-lithographic methods1-3 for printing metallic inks or other functional materials. Many of these processes such as inkjet3 and laser-induced forward transfer (LIFT)4 have become increasingly popular as interest in printable electronics and maskless patterning has grown. These additive manufacturing processes are inexpensive, environmentally friendly, and well suited for rapid prototyping, when compared to more traditional semiconductor processing techniques. While most direct-write processes are confined to two-dimensional structures and cannot handle materials with high viscosity (particularly inkjet), LIFT can transcend both constraints if performed properly. Congruent transfer of three dimensional pixels (called voxels), also referred to as laser decal transfer (LDT)5-9, has recently been demonstrated with the LIFT technique using highly viscous Ag nanopastes to fabricate freestanding interconnects, complex voxel shapes, and high-aspect-ratio structures. In this paper, we demonstrate a simple yet versatile process for fabricating a variety of micro- and macroscale Ag structures. Structures include simple shapes for patterning electrical contacts, bridging and cantilever structures, high-aspect-ratio structures, and single-shot, large area transfers using a commercial digital micromirror device (DMD) chip.

We demonstrate the use of the Laser-induced forward transfer technique (LIFT) for the printing of high-viscosity Ag paste. This technique offers a simple, low temperature, robust process for non-lithographically printing microscale 2D and 3D structures.

Ag Nanopaste lazer kaynaklı İleri Transferi

Over the past decade, there has been much development of non-lithographic methods1-3 for printing metallic inks or other functional materials. Many of ...

Dielectric RheoSANS &#8212; Simultaneous Interrogation of Impedance, Rheology and Small Angle Neutron Scattering of Complex Fluids

A procedure for the operation of a new dielectric RheoSANS instrument capable of simultaneous interrogation of the electrical, mechanical and microstructural properties of complex fluids is presented. The instrument consists of a Couette geometry contained within a modified forced convection oven mounted on a commercial rheometer. This instrument is available for use on the small angle neutron scattering (SANS) beamlines at the National Institute of Standards and Technology (NIST) Center for Neutron Research (NCNR). The Couette geometry is machined to be transparent to neutrons and provides for measurement of the electrical properties and microstructural properties of a sample confined between titanium cylinders while the sample undergoes arbitrary deformation. Synchronization of these measurements is enabled through the use of a customizable program that monitors and controls the execution of predetermined experimental protocols. Described here is a protocol to perform a flow sweep experiment where the shear rate is logarithmically stepped from a maximum value to a minimum value holding at each step for a specified period of time while frequency dependent dielectric measurements are made. Representative results are shown from a sample consisting of a gel composed of carbon black aggregates dispersed in propylene carbonate. As the gel undergoes steady shear, the carbon black network is mechanically deformed, which causes an initial decrease in conductivity associated with the breaking of bonds comprising the carbon black network. However, at higher shear rates, the conductivity recovers associated with the onset of shear thickening. Overall, these results demonstrate the utility of the simultaneous measurement of the rheo-electro-microstructural properties of these suspensions using the dielectric RheoSANS geometry.

Here, we present a procedure for the measurement of simultaneous impedance, rheology and neutron scattering from soft matter materials under shear flow.

Dielektrik RheoSANS - Empedans, Reoloji ve Kompleks Sıvılar Küçük Açı Nötron Saçılma eşzamanlı Sorgulama

A procedure for the operation of a new dielectric RheoSANS instrument capable of simultaneous interrogation of the electrical, mechanical and ...

Multi-material Ceramic-Based Components &#8211; Additive Manufacturing of Black-and-white Zirconia Components by Thermoplastic 3D-Printing (CerAM - T3DP)

To combine the benefits of Additive Manufacturing (AM) with the benefits of Functionally Graded Materials (FGM) to ceramic-based 4D components (three dimensions for the geometry and one degree of freedom concerning the material properties at each position) the Thermoplastic 3D-Printing (CerAM -&#160;T3DP) was developed. It is a direct AM technology which allows the AM of multi-material components. To demonstrate the advantages of this technology black-and-white zirconia components were additively manufactured and co-sintered defect-free.
Two different pairs of black and white zirconia powders were used to prepare different thermoplastic suspensions. Appropriate dispensing parameters were investigated to manufacture single-material test components and adjusted for the additive manufacturing of multi-color zirconia components.

Here we describe a protocol for additively manufacturing black-and-white zirconia components by Thermoplastic 3D-Printing (CerAM -&#160;T3DP) and co-sintering defect-free.

Çoklu malzeme Seramik tabanlı bileşenler-katkı siyah-beyaz zirkon bileşenleri termoplastik 3D baskı tarafından (CerAM - T3DP) üretim

To combine the benefits of Additive Manufacturing (AM) with the benefits of Functionally Graded Materials (FGM) to ceramic-based 4D components (three ...

Additive Manufacturing of Functionally Graded Ceramic Materials by Stereolithography

An additive manufacturing technology is applied to obtain functionally graded ceramic parts. This technology, based on digital light processing/stereolithography, is developed within the scope of the CerAMfacturing European research project. A three-dimensional (3-D) hemi-maxillary bone-like structure is 3-D printed using custom aluminum oxide polymeric mixtures. The powders and mixtures are fully analyzed in terms of rheological behavior in order to ensure proper material handling during the printing process. The possibility to print functionally graded materials using the Admaflex technology is explained in this document. Field-emission scanning electron microscopy (FESEM) show that the sintered aluminum oxide ceramic part has a porosity lower than 1% and no remainder of the original layered structure is found after analysis.

This manuscript describes the processing of single multifunctional ceramic components (e.g., combinations of dense-porous structures) additively manufactured by stereolithography.

Stereolitografi tarafından işlevsel olarak kademeli Seramik malzemelerin katkı imalat

An additive manufacturing technology is applied to obtain functionally graded ceramic parts. This technology, based on digital light ...

Reactive Inkjet Printing and Propulsion Analysis of Silk-based Self-propelled Micro-stirrers

In this study, a protocol for using reactive inkjet printing to fabricate enzymatically propelled silk swimmers with well-defined shapes is reported. The resulting devices are an example of self-propelled objects capable of generating motion without external actuation and have potential applications in medicine and environmental sciences for a variety of purposes ranging from micro-stirring, targeted therapeutic delivery, to water remediation (e.g., cleaning oil spills). This method employs reactive inkjet printing to generate well-defined small-scale solid silk structures by converting water soluble regenerated silk fibroin (silk I) to insoluble silk fibroin (silk II). These structures are also selectively doped in specific regions with the enzyme catalase in order to produce motion via bubble generation and detachment. The number of layers printed determines the three-dimensional (3D) structure of the device, and so here the effect of this parameter on the propulsive trajectories is reported. The results demonstrate the ability to tune the motion by varying the dimensions of the printed structures.

This protocol demonstrates the ability to utilize reactive inkjet printing to print self-motile biocompatible and environmentally friendly micro-stirrers for use in biomedical and environmental applications.

Ipek bazlı kendinden tahrikli mikro karıştırıcılar reaktif Inkjet Baskı ve Itme Analizi

In this study, a protocol for using reactive inkjet printing to fabricate enzymatically propelled silk swimmers with well-defined shapes is reported. The ...

Kimya

Macro-Rheology Characterization of Gill Raker Mucus in the Silver Carp, Hypophthalmichthys molitrix

The silver carp, Hypophthalmichthys molitrix, is an invasive planktivorous filter feeder fish that infested the natural waterways of the upper Mississippi River basin due to its highly efficient filter feeding mechanism. The characteristic organs called gill rakers (GRs), found in many such filter feeders, facilitate the efficient filtration of food particles such as phytoplankton that are of a few microns in size.
The motivation to investigate the rheology of the GR mucus stems from our desire to understand its role in aiding the filter feeding process in the silver carp. The mucus-rich fluid, in a &#8216;thick and sticky&#8217; state may facilitate the adhesion of food particulates. The permeation and transport through the GR membrane are&#160;facilitated by the action of external shear forces that induce varying shear strain rates. Therefore, mucus rheology can provide a vital clue to the tremendous outcompeting nature of the silver carp within the pool of filter feeding fish. Based on this it was posited that GR mucus may provide an adhesive function to food particles and act as a transport vehicle to assist in the filter feeding process.
The main objective of the protocol is to determine the yield stress of the mucus, attributed to the minimum shear stress required to initiate flow at which irreversible plastic deformation is first observed across a structured viscoelastic material. Accordingly, rheological properties of the GR mucus, i.e., viscosity, storage, and loss moduli, were investigated for its non-Newtonian, shear-thinning nature using a rotational rheometer. &#160;
A protocol presented here is employed to analyze the rheological properties of mucus extracted from the gill rakers of a silver carp, fished at Hart Creek location of the Missouri River. The protocol aims to develop an effective strategy for rheological testing and material characterization of mucus assumed to be a structured viscoelastic material.

Macro-Rheology Characterization of Gill Raker Mucus in the Silver Carp, Hypophthalmichthys molitrix

This protocol presents a method to perform rheology characterization of mucus that resides on gill rakers (GRs) of the silver carp. Viscoelastic characteristics of GR-mucus, obtained by measuring viscosity, storage and loss moduli, are evaluated for the apparent yield stress to understand the filter feeding mechanism in GRs.

Gümüş Sazan, Hipoftalmichthys molitrix Gill Raker Mucus Makro-Reoloji Karakterizasyonu

The silver carp, Hypophthalmichthys molitrix, is an invasive planktivorous filter feeder fish that infested the natural waterways of the upper Mississippi ...

Frugal Imaging Technique of Capillary Flow Through Three-Dimensional Polymeric Printing Powders

The development of novel imaging techniques of molecular and colloidal transport, including nanoparticles, is an area of active investigation in microfluidic and millifluidic studies. With the advent of three-dimensional (3D) printing, a new domain of materials has emerged, thereby increasing the demand for novel polymers. Specifically, polymeric powders, with average particle sizes on the order of a micron, are experiencing a growing interest from academic and industrial communities. Controlling material tunability at the mesoscopic to microscopic length scales creates opportunities to develop innovative materials, such as gradient materials. Recently, a need for micron-sized polymeric powders has been growing, as clear applications for the material are developing. Three-dimensional printing provides a high-throughput process with a direct link to new applications, driving investigations into the physio-chemical and transport interactions on a mesoscale. The protocol that is discussed in this article provides a non-invasive technique to image fluid flow in packed powder beds, providing high temporal and spatial resolution while leveraging mobile technology that is readily available from mobile devices, such as smartphones. By utilizing a common mobile device, the imaging costs that would normally be associated with an optical microscope are eliminated, resulting in a frugal-science approach. The proposed protocol has successfully characterized a variety of combinations of fluids and powders, creating a diagnostic platform for quickly imaging and identifying an optimal combination of fluid and powder.

The proposed technique will provide a novel, efficient, frugal, and non-invasive approach for imaging fluidic flow through a packed powder bed, yielding high spatial and temporal resolution.

Üç Boyutlu Polimerik Baskı Tozlarından Kılcal Akışlı Tutumlu Görüntüleme Tekniği

The development of novel imaging techniques of molecular and colloidal transport, including nanoparticles, is an area of active investigation in ...

Tangential Flow Ultrafiltration: A  &ldquo;Green&rdquo; Method for the Size Selection and Concentration of Colloidal Silver Nanoparticles

Nowadays, AgNPs are extensively used in the manufacture of consumer products,1 water disinfectants,2 therapeutics,1, 3 and biomedical devices4 due to their powerful antimicrobial properties.3-6 These nanoparticle applications are strongly influenced by the AgNP size and aggregation state. Many challenges exist in the controlled fabrication7 and size-based isolation4,8 of unfunctionalized, homogenous AgNPs that are free from chemically aggressive capping/stabilizing agents or organic solvents.7-13 Limitations emerge from the toxicity of reagents, high costs or reduced efficiency of the AgNP synthesis or isolation methods (e.g., centrifugation, size-dependent solubility, size-exclusion chromatography, etc.).10,14-18 To overcome this, we recently showed that TFU permits greater control over the size, concentration and aggregation state of Creighton AgNPs (300 ml of 15.3 &mu;g ml-1 down to 10 ml of 198.7 &mu;g ml-1) than conventional methods of isolation such as ultracentrifugation.19
TFU is a recirculation method commonly used for the weight-based isolation of proteins, viruses and cells.20,21 Briefly, the liquid sample is passed through a series of hollow fiber membranes with pore size ranging from 1,000 kD to 10 kD. Smaller suspended or dissolved constituents in the sample will pass through the porous barrier together with the solvent (filtrate), while the larger constituents are retained (retentate). TFU may be considered a "green" method as it neither damages the sample nor requires additional solvent to eliminate toxic excess reagents and byproducts. Furthermore, TFU may be applied to a large variety of nanoparticles as both hydrophobic and hydrophilic filters are available.
The two main objectives of this study were: 1) to illustrate the experimental aspects of the TFU approach through an invited video experience and 2) to demonstrate the feasibility of the TFU method for larger volumes of colloidal nanoparticles and smaller volumes of retentate. First, unfuctionalized AgNPs (4 L, 15.2 &mu;g ml-1) were synthesized using the well-established Creighton method22,23 by the reduction of AgNO3 with NaBH4. AgNP polydispersity was then minimized via a 3-step TFU using a 50-nm filter (460 cm2) to remove AgNPs and AgNP-aggregates larger than 50 nm, followed by two 100-kD (200 cm2 and 20 cm2) filters to concentrate the AgNPs. Representative samples were characterized using transmission electron microscopy, UV-Vis absorption spectrophotometry, Raman spectroscopy, and inductively coupled plasma optical emission spectroscopy. The final retentate consisted of highly concentrated (4 ml, 8,539.9 &mu;g ml-1) yet lowly aggregated and homogeneous AgNPs of 1-20 nm in diameter. This corresponds to a silver concentration yield of about 62%.

Tangential flow ultrafiltration (TFU) is a recirculation method used for the weight-based separation of biosamples. TFU was adapted to size-select (1-20 nm diameter) and highly concentrate a large volume of polydisperse silver nanoparticles (4 L of 15.2 &mu;g ml-1 down to 4 ml of 8,539.9 &mu;g ml-1) with minimal aggregation.

Teğet Akış Ultrafiltrasyon: Kolloidal Gümüş Nanopartiküllerin Boyutu Seçme ve Konsantrasyon için &quot;Yeşil&quot; Yöntemi

Nowadays, AgNPs are extensively used in the manufacture of consumer products,1 water disinfectants,2 therapeutics,1, 3 and biomedical devices4 due to ...