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Síntese de nanopartículas metálicas e uso de grafeno para tintas condutivas aplicadas a blindagem eletromagnética

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metadataTrad.dc.contributor.author Bobsin, Alexsandro;
metadataTrad.dc.contributor.authorLattes http://lattes.cnpq.br/8395001054564488;
metadataTrad.dc.contributor.advisor Moraes, Carlos Alberto Mendes;
metadataTrad.dc.contributor.advisorLattes http://lattes.cnpq.br/2076544554717764;
metadataTrad.dc.contributor.advisor-co1 Fernandes, Iara Janaína;
metadataTrad.dc.contributor.advisor-co1Lattes http://lattes.cnpq.br/0314861909270969;
metadataTrad.dc.publisher Universidade do Vale do Rio dos Sinos;
metadataTrad.dc.publisher.initials Unisinos;
metadataTrad.dc.publisher.country Brasil;
metadataTrad.dc.publisher.department Escola Politécnica;
metadataTrad.dc.language pt_BR;
metadataTrad.dc.title Síntese de nanopartículas metálicas e uso de grafeno para tintas condutivas aplicadas a blindagem eletromagnética;
metadataTrad.dc.description.resumo O desenvolvimento de tintas condutivas vem aumentando nos últimos anos, em especial na indústria microeletrônica. Na composição das tintas, geralmente utilizam-se micro e nanopartículas de cobre ou prata, porém o elevado custo da prata e a oxidação do cobre, são desafios para utilização industrial. Uma outra opção é o uso de partículas com núcleo de cobre recoberto com prata (Cu-Ag), também chamada core-shell, uma vez que, supera ambas as limitações dos metais puros citados. O grafeno é outro nanomaterial condutivo que vem ganhando ênfase nos estudos científicos para formular novas tintas. A pintura com tinta de prata de chips System in a Package (SiP), é uma tecnologia que produz um filme condutivo que cobre estes dispositivos contra interferência eletromagnética (IEM). Esta é um método alternativo a utilização de capas metálicas empregadas nestes microchips para blindagem eletromagnética. Porém, o uso de tintas condutivas de Cu-Ag ou grafeno, podem reduzir a quantidade de prata, se tornado uma oportunidade de inovação. Além disso, reduz o custo produtivo e gera ganhos ambientais em relação ao uso de capas metálicas. Assim, esta pesquisa propõe uso de tintas com estes nanomateriais como alternativa para formação de filmes condutivos para blindagem eletromagnética e pintura de chips SiP. O objetivo foi sintetizar e dispersar partículas de Cu-Ag para formulação de tintas metálicas e uma suspensão de grafeno a base de água para blindagem eletromagnética. A morfologia, tamanho, composição química e fases cristalinas das partículas utilizaram técnicas de microscopia de força atômica (MFA), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX) difração de luz e difração de raios-x (DRX). Foram produzidos filmes por deposição e pintura aerossol (spray) para medição da resistividade, teste de adesão a substratos e blindagem eletromagnética, inclusive com avaliação da cobertura sobre chips SiP. As partículas de Cu-Ag apresentaram formato variados com cobertura completa e parcial da prata sobre o cobre. O grafeno usado foi do tipo de poucas camadas e multicamadas. A tinta de Cu-Ag apresentou uma resistividade elétrica na ordem de 10-04 Ω.cm a 200 °C, enquanto a suspensão de grafeno 10-02Ω.cm a 300°C. No teste em diferentes substratos, o PET apresentou melhor adesão de acordo com norma d3359. A eficiência de blindagem foi de -44 dB para tinta de CU-Ag e -9 dB para suspensão de grafeno de acordo com a norma ASTM d4935.;
metadataTrad.dc.description.abstract The development of conductive inks has increased recently, especially in the microelectronics industry. Micro and nanoparticles of copper or silver are generally used in the composition of inks, but the high cost of silver and the oxidation of copper are challenges for industrial use. Another option is the use of particles with a copper core covered by silver (Cu-Ag), also called core-shell, as it overcomes both limitations of the pure metals mentioned. Graphene is another conductive nanomaterial emphasized in scientific studies to formulate new inks. A silver ink painting of the system in a package (SiP) chip is a technology that produces a conductive film covering these devices against electromagnetic interference (EMI). This is an alternative method to metal cans that have been used in the shielding of these microchips. Nevertheless, painting with Cu-Ag or graphene inks can reduce the amount of silver, becoming an opportunity for innovation. Furthermore, it reduces production costs and generates environmental gains through metal cans. Therefore, this research proposes using conductive inks with these nanomaterials as an alternative to forming films for electromagnetic shielding and painting SiP chips to cover it. The objective was to synthesize and disperse Cu-Ag particles for the formulation of metallic paints and a water-based graphene suspension for electromagnetic shielding. The morphology, size, chemical composition, and crystalline phases of the particles used techniques of atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), light diffraction, and X-ray diffraction (DRX). Films were produced by casting and spray painting to measure resistivity, test substrate adhesion, and electromagnetic shielding, including evaluating coverage on SiP chips. The Cu-Ag particles had different shapes with complete and partial coverage of silver on copper. The few-layer and multilayer graphene were used. The Cu-Ag ink showed an electrical resistivity of 10-04 Ω.cm at 200 °C, while the graphene suspension 10-02 Ω.cm at 300°C. PET presented better adhesion in the test on different substrates according to standard d3359. The shielding efficiency was -44 dB for CU-Ag ink and -9 dB for graphene suspension, according to ASTM d4935.;
metadataTrad.dc.subject Blindagem eletromagnética; Tintas condutivas; Core-shell; Grafeno; Electromagnetic shielding; Conductive paints; Graphene;
metadataTrad.dc.subject.cnpq ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Mecânica;
metadataTrad.dc.type Tese;
metadataTrad.dc.date.issued 2023-09-18;
metadataTrad.dc.description.sponsorship CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior;
metadataTrad.dc.rights openAccess;
metadataTrad.dc.identifier.uri http://repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/12937;
metadataTrad.dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica;


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