Modification of granulometric composition of ultrafine silver powders

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Background. In the modern production of power electronics devices, sintering technology is used for low-temperature connection of their structural elements using special pastes based on ultrafine silver powders. The key problem in the manufacture of such pastes is the agglomeration of silver particles in the powder. The purpose of the work was to develop methods for modifying the granulometric composition of silver powders, leading to an increase in the proportion of submicron particles in them. Materials and methods. The work investigated ultrafine silver powder of domestic production. The granulometric composition of the powder was determined by laser diffraction using a SALD-3101 granulometer. For measurements, suspensions of the studied powder in isopropyl alcohol with concentrations of 50 μg/ml and 75 mg/ml were prepared. Suspensions were subjected to ultrasound treatment at a frequency of 35 kHz in a PSB-5735-05 ultrasonic bath. Results. It was found that the original silver powder consisted of two fractions of particles with sizes from 0.5 to 2.0 μm and from 10 to 500 μm. As a result of ultrasonic (US) treatment of a lowconcentration powder suspension (50 μg/ml) for 80 minutes, the volume fraction of submicron fraction particles increased from 18 to 60%. Long-term (4 hours or more) US treatment of a highly concentrated suspension (75 mg/ml) did not result in the appearance of silver particles smaller than 1 μm in it. Such particles appeared in the suspension upon addition of myristic acid as a dispersant, followed by US-treatment. Dilution of the suspension with isopropyl alcohol to a concentration of 50 μg/ml, followed by US-treatment, made it possible to increase the volume fraction of silver particles with sizes less than 1 μm to 70%. Conclusions. A method has been developed for modifying the granulometric composition of ultrafine silver powders, which makes it possible to increase the volume fraction of submicron particles to 70%.

Sobre autores

Konstantin Nishchev

Ogarev Mordovia State University

Autor responsável pela correspondência
Email: nishchev@inbox.ru

Сandidate of physical and mathematical sciences, associate professor, director of the Institute of High Technologies and New Materials

(68 Bolshevistskaya street, Saransk, Russia)

Mikhail Novopoltsev

Ogarev Mordovia State University

Email: novopol@inbox.ru

Сandidate of physical and mathematical sciences, associate professor, leading researcher of the sub-department of physical materials science

(68 Bolshevistskaya street, Saransk, Russia)

Sergey Kostryukov

Ogarev Mordovia State University

Email: kostryukov_sg@mail.ru

Candidate of chemical sciences, associate professor, associate professor of the sub-department of fundamental chemistry and chemical technology

(68 Bolshevistskaya street, Saransk, Russia)

Aleksandr Pynenkov

Ogarev Mordovia State University

Email: alekspyn@yandex.ru

Junior researcher of the sub-department of physical materials science

(68 Bolshevistskaya street, Saransk, Russia)

Ekaterina Lyutova

Ogarev Mordovia State University

Email: ekat.lyutova@yandex.ru

Junior researcher of the sub-department of physical materials science

(68 Bolshevistskaya street, Saransk, Russia)

Elena Bezrukova

Ogarev Mordovia State University

Email: tadaakiyattsu@gmail.com

Candidate of chemical sciences, associate professor of the sub-department of fundamental chemistry and chemical technology

(68 Bolshevistskaya street, Russia, Saransk)

Bibliografia

  1. Gobl C., Beckedahl P., Braml H. Low Temperature Sinter Technology Die Attachment for Automotive Power Electronic Applications. Proc. Automotive Power Electronics. Paris, 2006:1–5.
  2. Matyukhin S.I., Surma A.M., Stavtsev A.V., Titushkin D.A., Pisarev A.A. Application of low-temperature sintering technology to improve the dynamic characteristics of highpower fast-acting diodes and thyristors. Nanoinzheneriya. 2015;(12):11–16. (In Russ.)
  3. Grishanin A., Martynenko V., Khapugin A., Malygin M., Frolov O., Nishchev K., Novopoltsev M. Reliability Improving of Power Semiconductor Discharge Switch by Means of LTJT Technology. PCIM Europe 2017, 16‒18 May. Nuremberg, Germany, 2017:756–760.
  4. Biryukov Yu.A., Buznik V.M., Dunayevskiy G.E. et al. Ultradispersnyye i nanorazmernyye poroshki: sozdaniye, stroyeniye, proizvodstvo i primeneniye = Ultrafine and nanoscale powders: creation, structure, production and application. Tomsk: Izd-vo nauch.-tekhn. literatury. 2009. (In Russ.). Available at: http://vital.lib.tsu.ru/vital/access/manager/Repository/vtls:000471544
  5. Ilin A.P. On the excess energy of ultrafine powders obtained by wire explosion method. Fizika i khimiya obrabotki materialov = Physics and chemistry of materials processing. 1994;(3):94–97. (In Russ.)
  6. Tepper F., Lerner M., Ginley D. Metallic Nanopowders. Dekker Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology. Marcel Dekker, Inc., New York, 2004:1921–1933.
  7. Utomo A., Alderman N.J., Padron G.A., Özcan-Taşkın N.G. Effects of particle concentration and dispersion rheology on the breakup of nanoparticle clusters through ultrasonication. Chemical Engineering Research and Design. 2023;191:301–312. doi: 10.1016/j.cherd.2023.01.041
  8. Abbas R., Luo J., Qi X., Naz A., Khan I.A., Liu H., Yu S., Wei J. Silver Nanoparticles: Synthesis, Structure, Properties and Applications. Nanomaterials. 2024;14(17):1425. doi: 10.3390/nano14171425
  9. Le A.T., Tam L.T., Tam P.D., Huy P.T., Huy T.Q., Hieu N.V., Kudrinskiy A.A., Krutyakov Yu.A. Synthesis of oleic acid-stabilized silver nanoparticles and analysis of their antibacterial activity. Materials Science and Engineering. 2010;30(6):910‒916. doi: 10.1016/j.msec.2010.04.009
  10. Dong C., Zhang X., Cai H., Cao C., Zhou K., Wang X., Xiao X. Synthesis of stearic acid- stabilized silver nanoparticles in aqueous solution. Advanced Powder Technology. 2016;27(6):2416‒2423. doi: 10.1016/j.apt.2016.08.018

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML


Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».