BE1024843B1 - Samenstelling van een koolstofhoudende laag voor metalen geleiders - Google Patents

Abstract

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een samenstelling die kan worden gebruikt voor coating of andere toepassingen. De samenstelling omvat koolstof in de vorm van koolstofnanobuizen, fullereen, grafeen, grafeenoxide, koolstofzwart of mengsels daarvan in een solventmedium en/of waterig medium. Het waterige medium omvat ten minste een oppervlakteactieve stof. Het solventmedium omvat een of meer verbindingen gekozen uit de groep van polymeren, cellulosen of cellulosederivaten, aminosilanen of silanen. Een gecoat product, een werkwijze voor het produceren van de samenstelling en voor het coaten van een product evenals het gebruik van de samenstelling is ook beschreven.

Description

(73) Houder(s) :

AURUBIS BELGIUM NV 1000, BRUSSEL België (72) Uitvinder(s) :

KOZIOL Krzysztof CB1 3JL CAMBRIDGE Verenigd Koninkrijk

BURDA Marek

CB3 0HU CAMBRIDGE

Verenigd Koninkrijk (54) Samenstelling van een koolstofhoudende laag voor metalen geleiders (57) De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een samenstelling die kan worden gebruikt voor coating of andere toepassingen. De samenstelling omvat koolstof in de vorm van koolstofnanobuizen, fullereen, grafeen, grafeenoxide, koolstofzwart of mengsels daarvan in een solventmedium en/of waterig medium. Het waterige medium omvatten minste een oppervlakteactieve stof. Het solventmedium omvat een of meer verbindingen gekozen uit de groep van polymeren, cellulosen of cellulosederivaten, aminosilanen of silanen. Een gecoat product, een werkwijze voor het produceren van de samenstelling en voor het coaten van een product evenals het gebruik van de samenstelling is ook beschreven.

BELGISCH UITVINDINGSOCTROOI

FOD Economie, K.M.O., Middenstand & Energie

Publicatienummer: 1024843 Nummer van indiening: BE2017/5157

Dienst voor de Intellectuele Eigendom

Internationale classificatie: HOIB 1/02 C08K 3/04 C23C 24/08 Datum van verlening: 24/07/2018

De Minister van Economie,

Gelet op het Verdrag van Parijs van 20 maart 1883 tot Bescherming van de industriële Eigendom;

Gelet op de wet van 28 maart 1984 op de uitvindingsoctrooien, artikel 22, voor de voor 22 september 2014 ingediende octrooiaanvragen ;

Gelet op Titel 1 Uitvindingsoctrooien van Boek XI van het Wetboek van economisch recht, artikel XI.24, voor de vanaf 22 september 2014 ingediende octrooiaanvragen ;

Gelet op het koninklijk besluit van 2 december 1986 betreffende het aanvragen, verlenen en in stand houden van uitvindingsoctrooien, artikel 28;

Gelet op de aanvraag voor een uitvindingsoctrooi ontvangen door de Dienst voor de Intellectuele Eigendom op datum van 14/03/2017.

Overwegende dat voor de octrooiaanvragen die binnen het toepassingsgebied van Titel 1, Boek XI, van het Wetboek van economisch recht (hierna WER) vallen, overeenkomstig artikel XI.19, § 4, tweede lid, van het WER, het verleende octrooi beperkt zal zijn tot de octrooiconclusies waarvoor het verslag van nieuwheidsonderzoek werd opgesteld, wanneer de octrooiaanvraag het voorwerp uitmaakt van een verslag van nieuwheidsonderzoek dat een gebrek aan eenheid van uitvinding als bedoeld in paragraaf 1, vermeldt, en wanneer de aanvrager zijn aanvraag niet beperkt en geen afgesplitste aanvraag indient overeenkomstig het verslag van nieuwheidsonderzoek.

Besluit:

Artikel 1. - Er wordt aan

AURUBIS BELGIUM NV, Broekstraat 31, 1000 BRUSSEL België;

vertegenwoordigd door

HERTOGHE Kris, Hundelgemsesteenweg 1116, 9820, MERELBEKE;

een Belgisch uitvindingsoctrooi met een looptijd van 20 jaar toegekend, onder voorbehoud van betaling van de jaartaksen zoals bedoeld in artikel XI.48, § 1 van het Wetboek van economisch recht, voor: Samenstelling van een koolstofhoudende laag voor metalen geleiders .

UITVINDER(S):

KOZIOL Krzysztof, Coldhams Lane 558, CB1 3JL, CAMBRIDGE;

BURDA Marek, Grosvenor Court 4, Woodlark Road, CB3 OHU, CAMBRIDGE;

VOORRANG :

14/03/2016 GB 1604341.6;

AFSPLITSING :

Afgesplitst van basisaanvraag : Indieningsdatum van de basisaanvraag :

Artikel 2. - Dit octrooi wordt verleend zonder voorafgaand onderzoek naar de octrooieerbaarheid van de uitvinding, zonder garantie van de verdienste van de uitvinding noch van de nauwkeurigheid van de beschrijving ervan en voor risico van de aanvrager(s).

Brussel, 24/07/2018,

Bij bijzondere machtiging:

BE2017/5157

Samenstelling van een koolstofhoudende laag voor metalen geleiders

Gebied van de uitvinding

De uitvinding heeft betrekking op coatingsamenstellingen. Meer 5 specifiek heeft de uitvinding betrekking op coatingsamenstellingen en materialen omvattende koolstoffen, substraten die daarmee zijn gecoat, werkwijzen voor het maken van coatingsamenstellingen en toepassingen van dergelijke samenstellingen.

Achtergrond van de uitvinding

Uit de vorige stand der techniek is bekend dat koolstofnanobuizen worden gemengd met conventionele polymeren. De mechanische eigenschappen van de polymeren worden daardoor substantieel verbeterd. Het is verder mogelijk om elektrisch geleidende kunststoffen te produceren met koolstofmaterialen. Er werden, bijvoorbeeld, reeds nanobuizen gebruikt om antistatische filmen geleidend temaken.

Tin of tinlegeringen worden gewoonlijk gebruikt voor het solderen van elektrische contacten, bijvoorbeeld om koperdraden met elkaar te verbinden. Tin of tinlegeringen worden ook vaak aangebracht aan verbindingen van het plugtype teneinde de wrijvingscoëfficiënt te verbeteren, ze te beschermen tegen

0 corrosie en om bij te dragen tot een verbeterde geleidbaarheid. Problemen bij het gebruik van tin en tinlegeringen omvatten de neiging tot wrijvingscorrosie, de hoge wrijvingscoëfficiënt van deze materialen en meer specifiek de zachtheid van het metaal of de legering. De zachte aard van de legering leidt ertoe dat tin-bevattende coatings versleten raken, meer specifiek als connectoren van het plug-type vaak aan25 en af worden gekoppeld en in geval van trilling. Dientengevolge kunnen de voordelen van tin-bevattende coating verdwijnen. Gelijkaardige problemen treden op bij gebruik van andere metalen of legeringen, bijvoorbeeld deze die Ag, Au, Ni of

Zn bevatten.

US20130004752 verschaft een werkwijze voor het coaten van een

BE2017/5157 substraat met een coatingsamenstelling die koolstof en een metaal bevat.

Toepassing van de coating beschreven in US'752 op metaalsubstraten, in de vloeibare toestand of als een pasta of als een dispersie, werd niet met succes uitgevoerd door de lage adhesiekwaliteiten.

Er is dus nood aan verbeterde samenstellingen en werkwijzen voor de toepassing ervan, die worden verschaft door de onderhavige openbaring.

Samenvatting van de uitvinding

Het is een doelstelling van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding om verbeterde op koolstof gebaseerde samenstellingen te verschaffen waarin de koolstof de vorm heeft van koolstofnanostructuren zoals, bijvoorbeeld, koolstofnanobuizen, koolstofnanolinten, koolstofnanovezels of visgraatkoolstofnanostructuren, grafiet, fullereen, grafeen, grafeenoxide magnetische koolstof of mengsels daarvan, substraten die daarmee zijn gecoat, werkwijze voor het maken van op koolstof gebaseerde samenstellingen en toepassing van dergelijke op koolstof gebaseerde samenstellingen.

Het is een voordeel van sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat op voordelige wijze afkoeling van substraten, zoals, bijvoorbeeld, van stroombuizen, kan worden verkregen door de combinatie van

0 hoog emissievermogen en goede thermische geleidbaarheid van de coating die koolstof omvat in de vorm van koolstofnanostructuren zoals, bijvoorbeeld, koolstofnanobuizen, koolstofnanolinten, koolstofnanovezels of visgraatkoolstofnanostructuren, grafiet, fullereen, grafeen, grafeenoxide magnetische koolstof of mengsels daarvan.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een coating kan worden verschaft die ten minste één of bij voorkeur meer van elektrische isolatie, corrosieremming, verhoogd nominaal stroombereik, een perfect uiterlijk, enz., mogelijk maakt.

Het is een voordeel van ten minste sommige uitvoeringsvormen van

BE2017/5157 de onderhavige uitvinding dat dure conventionele coatings kunnen worden vermeden en vervangen door een coating volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

In één aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een 5 samenstelling die geschikt is voor coating of voor een andere toepassing, waarbij de samenstelling koolstof omvat in de vorm van koolstofnanostructuren zoals, bijvoorbeeld, koolstofnanobuizen, koolstofnanolinten, koolstofnanovezels of visgraat-koolstofnanostructuren, grafiet, fullereen, grafeen, grafeenoxide, magnetische koolstof, koolstofzwart of mengsels daarvan in een solventmedium, genoemd solventmedium omvattende een of meer van polymeren, cellulosen of cellulosederivaten, aminosilanen of silanen en/of in een waterig medium, waarbij genoemd waterig medium een oppervlakteactieve stof omvat. De massaverhouding van koolstoffen opzichte van oppervlakteactieve stof kan een ondergrens hebben van 10:90 of 20:80 of 30:70 of 40:60 en een bovengrens van 90:10 of 80:20 of 70:30 of 60:40. De massaverhouding van koolstof ten opzichte van oppervlakteactieve stof kan, in één voorbeeld, 50:50 zijn. In sommige uitvoeringsvormen kan de massaverhouding van koolstof ten opzichte van oppervlakteactieve stoffen in het gebied liggen van 30:70 tot 60:40.

De massaverhouding van koolstof ten opzichte van

0 oppervlakteactieve stoffen kan 50:50 zijn. Het is een voordeel van de onderhavige uitvinding dat verbeterde adhesie van de samenstelling op substraten wordt verkregen en polijsting van de coating mogelijk wordt gemaakt teneinde de koolstof aanwezig in de samenstelling uit te lijnen.

De oppervlakteactieve stof kan anionactief, kationactief, niet25 ionactief, of een combinatie daarvan zijn.

De oppervlakteactieve stof kan een alkylsulfonaat of alkarylsulfonaat zijn.

Koolstof kan in de vorm bestaan van koolstofnanobuizen en grafeen, waarbij de massaverhouding van koolstofnanobuizen ten opzichte van grafeen in het

BE2017/5157 gebied ligt van 70:30 tot 30:70.

Koolstof kan in de vorm bestaan van koolstofnanobuizen en grafeen, waarbij de massaverhouding van koolstoffen opzichte van grafeen 50:50 is. Het is een voordeel van de onderhavige uitvinding dat een coating omvattende koolstofnanobuizen en grafeen, of CNTs of grafeen, wordt verschaft, die niet stijf is, hoewel grafeen zelf stijf is. Het maakt de toepassing mogelijk van een veelheid aan lagen van het coatingmateriaal.

Koolstof kan in de vorm bestaan van koolstofnanobuizen, alleen of in een mengsel, waarbij de concentratie van de koolstofnanobuizen 0,1 tot 5 gew.% kan zijn.

De concentratie van de koolstofnanobuizen kan 0,1 tot 5 gew.% is.

Koolstof kan in de vorm bestaan van koolstofnanobuizen, alleen of in een mengsel, waarbij de koolstofnanobuizen enkelwandige koolstofnanobuizen, dubbelwandige koolstofnanobuizen, meerwandige nanobuizen, of een combinatie daarvan zijn.

De koolstofnanobuizen kunnen gefunctionaliseerde koolstofnanobuizen zijn.

De koolstofnanobuizen kunnen een gemiddelde buitendiameter hebben tussen 0,4 nm en 100 nm.

De koolstofnanobuizen kunnen een lengte hebben tussen 1 nm en cm.

De samenstelling kan verder een of meer additieven omvatten, gekozen uit de groep bestaande uit acetaten, alkoxylaten, alkylolamiden, esters, amineoxides, alkylpolyglucosiden, alkylfenolen, arylalkylfenolen, in wateroplosbare of niet in water oplosbare homopolymeren, in water oplosbare of niet in water oplosbare willekeurige copolymeren, in water oplosbare of niet in water oplosbare blok-copolymeren, in water oplosbare of niet in water oplosbare entpolymeren, polyvinylalcoholen, polyvinylacetaten, copolymeren van polyvinylalcoholen en polyvinylacetaten, polyvinylpyrrolidonen, cellulose, zetmeel, gelatine,

BE2017/5157 gelatinederivaten, aminozuurpolymeren, polylysine, polyasparaginezuur, stearinezuur, maleïnezuur, calciumcarbonaat, polyacrylaten, polyethyleensulfonaten, polystyreensulfonaten, polymethacrylaten, condensatieproducten van aromatische sulfonzuren met formaldehyde, naftaleensulfonaten, lignosulfonaten, Copolymeren van acrylmonomeren, polyethyleniminen, polyvinylaminen, polyallylaminen, poly(2-vinylpyridinen), blokcopolyethers, blok-copolyethers met polystyreenblokken en/of polydiallyldimethylammoniumchloride, aminosilanen en/of silanen, silica, koperpoeder of kopernanopoeder.

De onderhavige uitvinding heft ook betrekking op een product omvattende een substraat en ten minste een volledige of gedeeltelijke coating vervaardigd uit een samenstelling zoals hierboven beschreven. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een coating volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding corrosie van het substraat remt.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een coating volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dienst doet als een warmteoverbrenger, die warmte aanwezig in het substraat gelijkmatig afgeeft en verdeelt.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een coating volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding de stroomcapaciteit van het substraat verbetert.

Het is een voordeel van de onderhavige uitvinding dat een coating van slechts beperkte dikte nodig is om de beoogde warmtevoordelen te verkrijgen.

Het substraat kan vervaardigd zijn uit een metaal.

Het substraat kan vervaardigd zijn uit koper of aluminium.

Het substraat kan een elektrische geleider of halfgeleider zijn.

De coating kan rechtstreeks op het substraat worden aangebracht.

Er kan een additionele laag worden aangebracht tussen het substraat en de coating.

BE2017/5157

De additionele laag kan een laag zijn omvattende of bestaande uit tin.

De coating kan worden aangebracht in een of meer toepassingen. Er kunnen tussentijdse verwerkingsstappen worden uitgevoerd.

Het substraat kan gekozen zijn uit de groep bestaande uit nietijzerhoudende metalen en hun legeringen.

Koolstof kan in de vorm bestaan van koolstofnanobuizen, alleen of in een mengsel, in de coating, en kan uitgelijnd zijn. Koolstof kan ook in de vorm bestaan van grafeen, alleen of in een mengsel, in de coating.

De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze voor het bereiden van een samenstelling die geschikt is voor coating of andere toepassingen, de werkwijze omvattende de stappen van:

- het verschaffen van een mengsel omvattende: een koolstof in de vorm van koolstofnanostructuren zoals, bijvoorbeeld, koolstofnanobuizen, koolstofnanolinten, koolstofnanovezels of visgraat-koolstofnanostructuren, grafiet, fullereen, grafeen, grafeenoxide magnetische koolstof, koolstofzwart of mengsels daarvan in een solventmedium omvattende een of meer van polymeren, cellulosen, aminosilanen of silanen, en/of in een waterig medium omvattende een oppervlakteactieve stof; en

- het verkrijgen van disaggregatie en/of het voorkomen van aggregatie van de koolstof in het medium zodat een samenstelling omvattende een veelheid aan individueel gedispergeerde koolstofdeeltjes zoals koolstofnanostructuren zoals, bijvoorbeeld, koolstofnanobuizen, koolstofnanolinten, koolstofnanovezels of visgraat-koolstofnanostructuren, grafiet, fullereen, grafeen, grafeenoxide magnetische koolstof of mengsels daarvan wordt geproduceerd.

De massaverhouding van koolstof ten opzichte van oppervlakteactieve stof kan een ondergrens hebben van 10:90 of 20:80 of 30:70 of

40:60 en een bovengrens van 90:10 of 80:20 of 70:30 of 60:40. De massaverhouding van koolstof ten opzichte van oppervlakteactieve stof kan in één voorbeeld 50:50

BE2017/5157 zijn.

Het verkrijgen van disaggregatie en/of het voorkomen van aggregatie wordt verkregen door ultrasoonbehandeling.

De ultrasoonbehandeling kan worden uitgevoerd over een tijdspanne 5 van enkele minuten tor enkele uren of tot er geen vermeldenswaardige toename in dispersie van nanobuizen wordt vastgesteld.

Ultrasoonbehandeling kan worden uitgevoerd als een enkele stap of in meerdere stappen.

Het verkrijgen van disaggregatie en/of het voorkomen van aggregatie 10 kan worden uitgevoerd bij elke temperatuur waarbij het waterige medium zich in vloeibare vorm bevindt.

De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze voor het verschaffen van een samenstelling zoals hierboven beschreven op een substraat, de werkwijze omvattende:

- het verschaffen van het substraat;

- het verschaffen van de samenstelling in een vloeibare toestand op ten minste een gedeelte van het substraat dat resulteert in een coating in de vaste toestand op het substraat.

In de werkwijze kan het verschaffen van de samenstelling het 2 0 verwarmen van de samenstelling in vloeibare toestand verschaffen, dat resulteert in een coating in vaste toestand op het substraat.

De samenstelling kan worden aangebracht in de vorm van een coating. De coating ken gevormd worden in een of meerdere toepassingen, met of zonder tussentijdse behandelingen.

Het verschaffen van het substraat kan het verschaffen van een metaaldrager of een halfgeleider omvatten.

De werkwijze kan verder een voorbehandelingsstap omvatten, waarin het substraat chemisch wordt behandeld.

De werkwijze kan verder een naverwarmingsbehandeling omvatten.

BE2017/5157

De werkwijze kan het polijsten van het gecoate substraat omvatten, zodat de koolstof in de samenstelling wordt uitgelijnd.

De werkwijze kan het afborstelen van de coating omvatten, dat resulteert in een metaaldrager waarbij het koolstofmateriaal wordt verspreid in het substraat.

De warmtebehandeling kan worden uitgevoerd bij hoge temperatuur. In sommige uitvoeringsvormen kan de warmtebehandeling worden uitgevoerd bij hoge temperatuur. In sommige uitvoeringsvormen kan de warmtebehandeling worden uitgevoerd door branden van de coating met een vlam. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het bindmiddel van de coating kan worden verwijderd. Het is een voordeel van sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een oxidelaag kan worden gevormd in en/of onder de coating.

De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op het gebruik van de samenstelling zoals hierboven beschreven voor het remmen van corrosie van een substraat.

De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op het gebruik van een samenstelling zoals hierboven beschreven voor het afvoeren en verdelen van warmte dat in een substraat wordt verschaft.

0 De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op het gebruik van een samenstelling zoals hierboven beschreven voor het verbeteren van een stroomcapaciteit van een systeem.

Specifieke en te verkiezen aspecten van de uitvinding zijn opgenomen in de bijbehorende onafhankelijke en afhankelijke conclusies. Kenmerken van de afhankelijke conclusies kunnen worden gecombineerd met de kenmerken van de onafhankelijke conclusies en met kenmerken van andere afhankelijke conclusies zoals gepast en niet louter zoals expliciet opgenomen in de conclusies.

Deze en andere aspecten van de uitvinding worden duidelijk uit en toegelicht met verwijzing naarde hierna beschreven uitvoeringsvorm(en).

BE2017/5157

Korte beschrijving van de tekeningen

FIG. 1 (a) tot (c) illustreren schematisch een werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.

De tekeningen zijn louter schematisch en zijn niet beperkend. In de 5 tekeningen kan de grootte van sommige van de elementen worden overdreven en niet op schaal weergegeven voor illustratieve doeleinden. De afmetingen en de relatieve afmetingen komen niet overeen met werkelijke reducties voor het in praktijk brengen van de uitvinding.

Alle referentietekens in de conclusies mogen niet worden 10 geïnterpreteerd als zijnde beperkend voorde doelstelling.

In de verschillende tekeningen verwijzen dezelfde referentietekens naar dezelfde of analoge elementen.

Gedetailleerde beschrijving van illustratieve uitvoeringsvormen

De onderhavige uitvinding wordt beschreven met betrekking tot specifieke uitvoeringsvormen en met verwijzingen naar bepaalde tekeningen, maar de uitvinding is niet beperkt hiertoe maar uitsluitend tot de conclusies.

Verder worden de termen eerste, tweede en dergelijke in de beschrijving en in de conclusies gebruikt om een onderscheid te maken tussen

0 gelijkaardige elementen en niet noodzakelijk voor het beschrijven van een opeenvolging, noch in tijd, noch in ruimte, in volgorde of op een andere manier. Het dient vermeld dat de aldus gebruikte termen onder de gepaste omstandigheden onderling verwisselbaar zijn en dat de hierin beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen werken in andere volgordes dan hierin beschreven of geïllustreerd.

Bovendien worden de termen boven, onder en dergelijke in de beschrijving en de conclusies gebruikt voor descriptieve doeleinden en niet noodzakelijk voor het beschrijven van relatieve posities. Het is duidelijk dat de aldus gebruikte termen onder gepaste omstandigheden onderling verwisselbaar zijn en

BE2017/5157 dat de hierin beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen werken in andere oriëntaties dan hierin beschreven of geïllustreerd.

Het dient vermeld dat de term omvattende, gebruikt in de conclusies, niet dient te worden geïnterpreteerd als zijnde beperkt tot de daarna weergegeven middelen; het sluit geen andere elementen of stappen uit. Het dient dus te worden geïnterpreteerd als specificerend voor de aanwezigheid van de gestelde eigenschappen, gehele getallen, stappen of componenten waarnaar werd verwezen, maar sluit de aanwezigheid of toevoeging van een of meer andere eigenschappen, gehele getallen, stappen of componenten, of groepen daarvan, niet uit. De bedoeling van de uitdrukking een apparaat omvattende middelen A en B is dus niet beperkt tot apparaten die uitsluitend bestaan uit componenten A en B. Het betekent dat met betrekking tot de onderhavige uitvinding de enige relevante componenten van het apparaat A en B zijn.

Verwijzing doorheen deze specificatie naar één bepaalde uitvoeringsvorm of een uitvoeringsvorm betekent dat een specifieke eigenschap, structuur of kenmerk beschreven in verband met de uitvoeringsvorm is opgenomen in ten minste één uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. De uitdrukking in één specifiek uitvoeringsvorm of in een uitvoeringsvorm op diverse plaatsen doorheen deze specificatie verwijzen dus niet noodzakelijk allemaal naar dezelfde uitvoeringsvorm, maar kunnen dit wel. Verder kunnen de specifieke eigenschappen, structuren of kenmerken op elke geschikte manier worden gecombineerd, zoals duidelijk is voor eenieder die is onderlegd in het vakgebied van deze openbaring, in een of meer uitvoeringsvormen.

Het is evenzo duidelijk dat in de beschrijving van kenschetsende uitvoeringsvormen van de uitvinding diverse kenmerken van de uitvinding soms samen worden gegroepeerd in een enkele uitvoeringsvorm, figuur, of beschrijving daarvan voor de stroomlijning van de openbaring en hulp bij het begrijpen van een of meer van de diverse inventieve aspecten. Deze methode van openbarring mag echter niet worden geïnterpreteerd alsof de geclaimde uitvinding meer kenmerken

BE2017/5157 zou vereisen dan expliciet vermeld in elke conclusie. In de plaats daarvan liggen, zoals de volgende conclusies weergeven, de inventieve aspecten in minder dan alle kenmerken van een enkele voorgaande geopenbaarde uitvoeringsvorm. De conclusies die volgen in de gedetailleerde beschrijving zijn hierdoor dus expliciet opgenomen in deze gedetailleerde beschrijving, waarbij elke conclusie op zichzelf staat als een afzonderlijke uitvoeringsvorm van deze uitvinding.

Verder is het, hoewel sommige hierin beschreven uitvoeringsvormen sommige maar geen andere kenmerken opgenomen in andere uitvoeringsvormen omvatten, de bedoeling dat combinaties van kenmerken van verschillende uitvoeringsvormen binnen de doelstelling van de uitvinding liggen, en verschillende uitvoeringsvormen vormen, zoals duidelijk is voor de ervaren deskundige. Bijvoorbeeld, in de volgende conclusies kan elke van de geclaimde uitvoeringsvormen in elke combinatie worden gebruikt.

In de hierin verschafte beschrijving zijn diverse specifieke details opgenomen. Het is echter duidelijk dat uitvoeringsvormen van de uitvinding in de praktijk kunnen worden gebracht zonder deze specifieke details. In andere instanties werden bekende werkwijzen, structuren en technieken niet in detail weergegeven om de duidelijkheid van deze beschrijving niet in het gedrang te brengen.

In een eerste aspect verschaft de onderhavige uitvinding een samenstelling voor een coating, waarbij de samenstelling koolstof omvat in de vorm van koolstofnanostructuren zoals, bijvoorbeeld, koolstofnanobuizen, koolstofnanolinten, koolstofnanovezels of visgraat-koolstofnanostructuren, koolstofzwart, grafiet, fullereen, grafeen, grafeenoxide magnetische koolstof of mengsels daarvan in een solventmedium, genoemd solventmedium omvattende een of meer van polymeren, cellulosen of cellulosederivaten, aminosilanen of silanen, en/of in een waterig medium, genoemd waterig medium omvattende een oppervlakteactieve stof. Sommige voorbeelden daarvan worden meer in detail beschreven, maar uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zijn niet beperkt hiertoe.

BE2017/5157

Koolstofnanobuizen kunnen enkelwandige nanobuizen (SWCNTs), dubbelwandige nanobuizen of meerwandige koolstofnanobuizen (MWCNTs) zijn. De term enkelwandig zoals hierin gebruikt in verband met koolstofnanobuizen verwijst naar koolstofnanobuizen met een enkele koolstofwand. De nanobuizen kunnen variëren in diameter en in lengte. In uitvoeringsvormen kan de diameter van de nanobuizen in het gebied liggen van 0,4 nm tot 100 nm of zelfs tot 200 nm, inclusief alle waarden tot de kleinste diameter zoals kan worden geproduceerd. In uitvoeringsvormen kan de lengte van de koolstofnanobuizen in het gebied liggen van een of enkele nanometers tot centimeters, uitsluitend beperkt door de maximumlengte waarbij deze nanobuizen kunnen worden gesynthetiseerd. Het is duidelijk dat externe onzuiverheden, zoals katalysatormetaaldeeltjes, fullereenhoudende koolstof, amorf koolstof, grafiethoudende koolstof en koolstofringen in verschillende maten aanwezig kunnen zijn in bereide ruwe koolstofnanotubestalen. SWCNT-materialen zijn gewoonlijk een mengsel van zowel halfgeleidende types als metaaltypes. In een uitvoeringsvorm kan de metaalvorm van koolstofnanobuizen uit de veelheid aan koolstofnanobuizen worden verwijderd. In een uitvoeringsvorm kunnen gezuiverde SWCNTs worden gebruikt. Werkwijzen voor zuivering van commercieel verkrijgbare of in het laboratorium bereide nanobuizen zijn bekend in het vakgebied.

0 De synthese van de koolstofnanobuizen wordt bij voorkeur uitgevoerd door afzetting van koolstof van een gasfase of een plasma. Deze technieken zijn bekend bij eenieder die is onderlegd in het vakgebied.

Fullerenen zijn kenmerkend bekend als sferische moleculen omvattende koolstofatomen die een hoge mate van symmetrie hebben en die de derde elementmodificatie van koolstof (naast diamant en grafiet) vormen.

Grafeen is kenmerkend bekend als monoatomische lagen van sp²gehybridiseerde koolstofatomen. Het is bekend dat grafeen excellente in-vlak elektrische en thermische geleidbaarheid vertoont. Grafenen kunnen, bijvoorbeeld, worden verkregen door grafietexfoliatie, CVD, epitaxiale groei, totale organische

BE2017/5157 synthese, plasmabreking van natuurlijk gas, enz.

In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt, voor het bereiden van de samenstelling, het mengen van de koolstof in het solventmedium, genoemd solventmedium omvattende een of meer van polymeren, cellulosen of cellulosederivaten, aminosilanen of silanen, en/of in het waterige medium uitgevoerd in de vloeibare toestand, waarbij voldoende solvent (fluïdumdispersiemedium) wordt gebruikt zodat een pasta of dispersie (meer specifiek een suspension) wordt geproduceerd. Tijdens het mengen in vloeibare toestand kan ten minste een oppervlakteactieve stof, maar optioneel ook een of meer andere additieven/oppervlakteactieve middelen, worden toegevoegd. De een of meer additieven/oppervlakteactieve middelen zijn bij voorkeur gekozen uit verdere oppervlakteactieve stoffen, antioxidatiemedia, bindmiddelen, solventen, vloeimedia en/of zure media.

De oppervlakteactieve stoffen kunnen van een niet-ionactief, anionactief, kationactief en/of amfoteer type zijn, en meer specifiek bijdragen tot het verkrijgen van een stabiele dispersie of suspensie. Geschikte oppervlakteactieve stoffen in de context van de uitvinding zijn, bijvoorbeeld, een alkylsulfonaat of alkarylsulfonaat oppervlakteactieve stof. Bijvoorbeeld, de oppervlakteactieve stof kan SDBS, natriumdodecylsulfaat (SDS), natriumdodecylsulfonaat (SDSA), natrium n2 0 lauroylsacrosinaat (bv., Sarkosyl®), natriumalkyl allylsulfosuccinaat (bv., TREM®), poly (styreensulfonaat) natriumzout (PSS), dodecyltrimethylammoniumbromide (DTAB), cetyltrimethylammoniumbromide (CTAB), Brij (bv., Brij 78, Brij 700), Triton' X (bv., Triton' X-100, Triton' X-114, Triton' X-405), PVP (bv, PVP-10, PVP-40, PVP-1300, polyethyleenoxide-polyproyleenoxide-polyethyleenoxide (PEO-PPO-PEO triblock polymeer) (Pluronic®) (bv, Pluronic® P103, Pluronic® P104 Pluronic® P105

Pluronic® P108, Pluronic® F98, Pluronic® F68, Pluronic® F127, Pluronic® F87,

Pluronic® F77, Pluronic® F85), polyethyleenoxide-polybutyleenoxidepolyethyleenoxide (PEO-PBO-PEO triblock polymeer) (bv, EBE), Tween® (bv. Tween®

20, Tween® 40 Tween® 60, Tween® 80, Tween® 85), en natriumcholaat zijn.

BE2017/5157

Combinaties van oppervlakteactieve stoffen kunnen ook worden gebruikt. Geschikte oppervlakteactieve stoffen zijn commercieel verkrijgbaar of kunnen worden vervaardigd door werkwijzen die bekend zijn in het vakgebied.

In voorkeursuitvoeringsvormen kan ten minste een van de volgende 5 oppervlakteactieve stoffen worden gebruikt: C16TMABr als kationactieve oppervlakteactieve stof, SDBS als anionactieve oppervlakteactieve stof en Pluronic®

F127 als niet-ionactieve oppervlakteactieve stof.

De concentratie van de oppervlakteactieve stof kan variëren. In extreem lage concentraties worden oppervlakteactieve stoffen kenmerkend voornamelijk aangetroffen op het oppervlak van de waterige fase met hun hydrofiele uiteinden in het water gericht en de hydrofobe staarten ervan weg gericht. Als de concentratie verhoogt raakt het oppervlak van de waterige omgeving uiteindelijk verzadigd en moeten moleculen beginnen bestaan in de oplossing. Dit punt is bekends als de kritieke micelleconcentratie (CMC) en onmiddellijk op dit punt hebben oppervlakteactieve stof-moleculen de vorm van sfeervormige micellen. In de aanwezigheid van CNTs wordt zelf-montage van oppervlakteactieve stoffen geactiveerd door de affiniteit van deze laatste voor de CNT-zijwanden. Het dispergeervermogen van verschillende oppervlakteactieve stoffen is inherent als gevolg van hun chemische organisatie. De kwaliteit van nanotubedispersie kan

0 worden geoptimaliseerd in functie van de verhouding CNT ten opzichte van oppervlakteactieve stof.

Een solventmedium kan glycolforal, ethyleenglycol, methyleenether, formal ethyleenglycolformal, formaldehyde ethyleenacetal, 1,3-dioxolaan, formalglycol, glycoformal, glycolmethyleenether, methyleenglycolmethyleenether, dihydro-1,3 dioxol, dioxolaan, dioxolanne, tetrahydrofuraan, oxolaan, dioxilaan, butyleenoxide, furanidine, hydrofuraan, oxacyclopentaan, tetramethyleenoxide, tetraidrofurano, 1,4-epoxybutaan, tetrahydrofuraan, tétrahydrofuranne, cyclotetramethyleenoxide, tetrahydrofuraan, Agrisynth THF, cyclotetramethyleen,

THF, tetrahydro-furaan, butaan, 1,4-epoxy-, polytetrahydrofuraan, butaan a,d-oxide

BE2017/5157 zijn. Het solventmedium kan een of meer van polymeren, cellulosen of cellulosederivaten, aminosilanen of silanen omvatten.

In sommige uitvoeringsvormen kan de coating ook andere deeltjes omvatten, zoals, bijvoorbeeld, microdeeltjes. Dergelijke deeltjes kunnen, bijvoorbeeld, metalen deeltjes, zoals metaaldeeltjes, zijn.

In een aspect verschaft de openbaring een werkwijze voor het bereiden van een samenstelling die geschikt is voor coating- of andere toepassingen. Coating kan op voordelige wijze het verschaffen zijn van een coating van een metalen substraat of metaaldrager. In een uitvoeringsvorm omvat de werkwijze de stappen van:

- het verschaffen van een mengsel omvattende: koolstof in een waterig medium dat een oppervlakteactieve stof omvat of in een solventmedium dat polymeren, cellulosen, aminosilanen, silanen omvat; en

- het verkrijgen van de disaggregatie en/of het voorkomen van 15 aggregatie van de koolstof in het medium zodat een samenstelling omvattende een veelheid aan individueel gedispergeerde koolstofdeeltjes van koolstofnanobuizen, fullereen, grafeen, grafeenoxide of mengsels daarvan wordt geproduceerd. De massaverhouding van koolstof ten opzichte van oppervlakteactieve stof kan een ondergrens hebben van 10:90 of 20:80 of 30:70 of 40:60 en een bovengrens van

0 90:10 of 80:20 of 70:30 of 60:40. De massaverhouding van koolstof ten opzichte van oppervlakteactieve stof kan in één voorbeeld 50:50 zijn.

In diverse uitvoeringsvormen, waarbij het koolstofmateriaal koolstofnanobuizen zijn, die SWCNT, DWCNT, MWCNT of combinaties daarvan kunnen zijn, wordt disaggregatie of preventie van aggregatie verkregen door ultrasoonbehandeling. Sonificatie kan ook worden gebruikt voor de andere op koolstof gebaseerde deeltjes die kunnen worden gebruikt in de samenstelling van de onderhavige uitvinding. Disaggregatie of preventie van aggregatie kan worden uitgevoerd bij elke temperatuur waarbij het waterige medium of solventmedium zich in vloeibare vorm bevindt. Bijvoorbeeld, als ultrasoonbehandeling wordt

BE2017/5157 gebruikt kan deze worden uitgevoerd bij een temperatuur in een gebied van 0 °C tot 85 °C. In een uitvoeringsvorm kan de ultrasoonbehandeling worden uitgevoerd bij een temperatuur in een gebied van 7 °C tot 15 °C. Ultrasoonbehandelingstijden kunnen variëren. Ultrasoonbehandeling kan worden uitgevoerd in een tijdspanne variërend van enkele minuten tot enkele uren. Bijvoorbeeld, ultrasoonbehandeling kan worden uitgevoerd gedurende 1 uur, 2 uur, 3 uur, of tot er geen noemenswaardige verhoging in de dispersie van nanobuizen wordt waargenomen. Ultrasoonbehandeling kan worden uitgevoerd in een enkele stap of in meerdere stappen. Bijvoorbeeld, een tweefasige ultrasoonbehandelingstap kan worden uitgevoerd: 3% amplitude gedurende 30 min gevolgd door 25% amplitude gedurende 1 uur. Deze eerste, laag-vermogen fase van ultrasoonbehandeling kan de traditionele menging met hoge afschuiving vervangen. Een gepulseerd energieprofiel (10 s pulsen met 2 s dode tijd) kan voor beide fasen worden opgenomen om verwarming te voorkomen. Na ultrasoonbehandeling kunnen de dispersies worden gecentrifugeerd om gebundelde nanobuizen en metaaldeeltjesonzuiverheden te verwijderen.

In een andere uitvoeringsvorm omvat de werkwijze het bereiden van een solventmedium en/of waterig medium door het toevoegen van een oppervlakteactieve stof aan een waterige vloeistof (zoals water) of door het toevoegen van polymeren, cellulosen, aminosilanen of silanen aan een solventmedium en vervolgens het toevoegen van koolstof, bijvoorbeeld in de vorm van koolstofnanobuizen en grafeen, aan het solventmedium en/of het waterige medium. Het is duidelijk dat de diverse componenten van de onderhavige samenstelling in elke volgorde kunnen worden toegevoegd om hetzelfde eindresultaat te verkrijgen.

Door de werkwijze volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige openbaring kan een samenstelling worden verkregen die individueel gedispergeerde koolstofnanobuisdeeltjes en/of fullereendeeltjes en/of grafeendeeltjes en/of grafeenoxidedeeltjes en/of mengsels daarvan omvat. De individueel gedispergeerde

BE2017/5157 nanobuizen kunnen SWCNT, DWCNT, M WCNT of combinaties daarvan zijn. Dispersie is een maat voor de mate waarin de nanobuizen bestaan in geïndividualiseerde vorm.

In een uitvoeringsvorm omvat de werkwijze verder de stap van het ultracentrifugeren van het gesonificeerde mengsel. Men gaat ervan uit dat ultracentrifugatie van het gesonificeerde mengsel kan bijdragen tot het verwijderen van onzuiverheden zoals katalysatordeeltjes (d.w.z., Fe-onzuiverheden), amorfe koolstof aanwezig in het initiële ruwe koolstofnanobuismateriaal, en ook helpt bij het verwijderen van gebundelde koolstofnanobuizen uit de oplossing. Ultracentrifugatieomstandigheden kunnen worden gekozen om optimale resultaten te verkrijgen.

Tijdens gebruik van de samenstelling kan de samenstelling aan het substraat worden aangebracht in vloeibare toestand, zoals een pasta, of als een dispersie. Dit kan, bijvoorbeeld, worden uitgevoerd door injectie, sproeiing, doctorblading, immersie, rolling en dergelijke, of een combinatie van de vermelde werkwijzen. Deze technieken zijn bekend bij eenieder die is onderlegd in het vakgebied. De coatingsamenstelling kan verder worden aangebracht op het volledige oppervlak van het substraat of slechts op een gedeelte daarvan. Voor selectieve toepassingen op slechts enkele delen van het substraat worden, bijvoorbeeld, werkwijzen toegepast die conventioneel worden gebruikt bij druktechnologie zoals, bijvoorbeeld, rotogravure, screenprinting of stempelprinting. Verder kan dienovereenkomstig regeling worden uitgevoerd via, bijvoorbeeld, inkjet-technieken teneinde de sproeistroom alleen op een gedeelte van het oppervlak van het substraat te richten tijdens sproeioperatie.

Een substraat zoals, bijvoorbeeld, een metaaldrager in de context van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dient bij voorkeur worden geïnterpreteerd als een metaaldraad, strook, stroombuis of een elektromechanische component die bij voorkeur is vervaardigd uit niet-ijzerhoudende materialen zoals koper en/of koperlegeringen, aluminium en/of aluminiumlegeringen, of

BE2017/5157 ijzerhoudende materialen zoals ijzer en/of ijzerlegeringen. In voorkeursuitvoeringsvormen is de metaaldrager vervaardigd uit de groep van zuurstofvrij koper en/of koperlegeringen of zuurstofvrij hoog-thermisch geleidend koper en/of koperlegeringen.

In een uitvoeringsvorm kan de aanwezigheid van op koolstof gebaseerde deeltjes, zoals, bijvoorbeeld, uit SWCNT, MWCNT of grafeen, worden gedetecteerd nadat het werd afgezet op een substraat door het aanbrengen van de samenstelling. Bijvoorbeeld, NIR-emissiespectra van het substraat waarop de samenstelling werd afgezet kan worden verkregen door standaardwerkwijzen. De spectra kunnen worden vergeleken met een referentiespectrum voor vergelijkingsof opsporingsdoeleinden.

Aspecten van de onderhavige openbaring vergemakkelijken maatregelen te bestrijding van namaak waardoor samenstellingen van de openbaring kunnen worden gedrukt op en/of geïmpregneerd in en/of gecoat op elk artikel op elk punt in de productie of distributie van het artikel. De samenstellingen kunnen dienovereenkomstig worden gedetecteerd op het artikel na productie of distributie ervan om een legitieme bron van het artikel te verifiëren via detectie van het bijna-infrarood signaal van de samenstelling, waardoor het artikel wordt geauthenticeerd. Daarentegen wijst, voor elk artikel waarvan men verwacht dat het

0 werd bedrukt en/of geïmpregneerd met een samenstelling van de openbaring, afwezigheid van het bijna-infrarood signaal van de samenstelling erop dat het artikel niet authentiek is, zoals in het geval van een namaakartikel, of een artikel dat niet correct werd gedistribueerd en/of geïmporteerd.

In een ander aspect verschaft de onderhavige uitvinding werkwijzen voor het aanbrengen van een samenstelling op een substraat zoals, bijvoorbeeld, een metaaldrager of een halfgeleider, de werkwijze omvattende het aanbrengen van het substraat; op ten minste een gedeelte van het oppervlak van het substraat het aanbrengen van de samenstelling in een vloeibare toestand; en optioneel het verwarmen van de samenstelling in de vloeibare toestand, teneinde een coating in

BE2017/5157 vaste toestand te verkrijgen op het substraat. Het substraat dat moet worden gecoat kan worden aangebracht op een automatisch transportmiddel, dat walsen kan omvatten, en dat het substraat automatisch door een coating- en verwarmingseenheid kan voeren.

Dit is schematisch geïllustreerd in Figuren 1 (a)-(c). Figuur 1 (a) illustreert één voorbeeld van hoe een samenstelling op een substraat wordt aangebracht door middel van sproeiing door middel van een sproeicoatingeenheid. Geschikte sproeicoatingeenheden kunnen een inkjetprintproces omvatten, bijvoorbeeld, thermische inkjetprinting, piëzo-elektrische inkjetprinting of continue en druppel-op-aanvraag inkjetprinting (continue inkjetprinting, DOD-inkjetprinting) en aerosolprinters. Bij inkjetprinting wordt druppelvorming bij voorkeur verkregen in een piëzo-elektrisch aangedreven printkop. Een meer praktische benadering kan het gebruik zijn van een conventioneel spuitpistoolsysteem. Een HVLP- of LVLPluchtpistool spuittechniek kan worden gebruikt, evenals een spuittechniek zonder lucht. Sproeiing kan handmatig, met geautomatiseerde spuitsystemen of in spuitcabines worden uitgevoerd. Figuur 1 (b) illustreert dipcoating als middel voor het aanbrengen van de coating en tenslotte illustreert Figuur 1(c) borstelen als middel het aanbrengen van de coating po het substraat.

Nadat het substraat is gecoat waarbij de coating zich in een vloeibare

0 toestand bevindt, wordt het gecoate substraat optioneel verwarmd en uitgehard door middel van een warmtebehandelingseenheid. Het dient vermeld dat hoewel in de onderhavige voorbeelden een verwarmingsstap wordt opgestart, deze verwarmingsstap optioneel is. De werkwijze kan ook, volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, worden uitgevoerd zonder verwarmingsstap. Wanneer verwarming wordt gebruikt, kan verwarming van het gecoate substraat worden uitgevoerd door heteluchtverwarming bij temperaturen tussen 30 °C en 800 °C, wat een gemiddelde oxidatietemperatuur van koolstofmaterialen is die gekenmerkt zijn door een hoge mate van grafitisering, bij voorkeur tot 600 °C, wat de gemiddelde oxidatietemperatuur van koolstofmaterialen is die gekenmerkt zijn door een lage

BE2017/5157 mate van grafitisering.

Vóór het aanbrengen van een coating kan een voorbehandelingsstap worden uitgevoerd, bijvoorbeeld door het substraat te spoelen met een zuur. Voorbeelden van zuren die kunnen worden gebruikt kunnen niet-oxiderende zuren zijn, zoals azijnzuur, citroenzuur, wijnsteenzuur, zoutzuur en ook verdunde oxiderende zuren. Als het substraat bijvoorbeeld een kopersubstraat is, reageren niet-oxiderende zuren met het geoxideerd koper om uitsluitend zuiver koper over te houden. Geconcentreerde oxiderende zuren lossen koper op, maar correct verdunde kunnen worden gebruikt voor het verwijderen van oxiden alleen. Voorbehandeling kan ook het aanbrengen van solventen zoals aceton omvatten. Als het koper wordt ondergedompeld in aceton, worden geoxideerde deeltjes weg van het materiaal gestript om alleen zuiver koper over te houden. Andere types van materialen kunnen worden gebruikt wanneer andere substraten worden gebruikt.

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan een substraat ten minste gedeeltelijk of volledig worden gecoat met een samenstelling volgens de onderhavige uitvinding. Dit kan in functie zijn van de gewenste warmteafvoereigenschap van het verkregen gecoate substraat.

Er kan ook een nabehandelingsstap worden uitgevoerd op het gecoate substraat, waar de coating zich in gedroogde of vaste toestand bevindt. Een nabehandelingsstap kan verwarming omvatten, bijvoorbeeld een vlambehandelingsstap bij een temperatuur tussen 300 en 800 °C, bv. tussen 300 °C en 800 °C, afhankelijk van de gebruikte materialen, bijvoorbeeld gedurende 1 s tot 100 s of meer, bv. tussen 1 s en 10 s. Op voordelige wijze wordt, na verwarming van het gecoate substraat, waarbij het substraat koper is en het koolstofmateriaal koolstofnanobuizen en grafeen omvat, een oxidelaag gevormd op de coating. Op deze manier wordt het gecoate substraat is gepassiveerd door de oxidelaag, wat de corrosie-eigenschappen van het substraat verbetert. In sommige uitvoeringsvormen kan, na verwarming van het gecoate substraat, waarbij het substraat een metaaldrager is, de coating worden afgeborsteld, wat resulteert in een metaaldrager

BE2017/5157 met koolstof in de vorm van koolstofnanobuizen gediffundeerd op of ingebed in de metaaldrager. De warmtebehandeling kan ook worden gebruikt voor het verwijderen van oppervlakteactieve stof en andere onzuiverheden van het substraat, zoals, bijvoorbeeld, verwijdering van amorfe koolstof, enz.

In verdere uitvoeringsvormen kan de nabehandelingsstap een polijststap omvatten, zodat wanneer koolstofnanobuizen worden gebruikt als koolstofmateriaal, de koolstofnanobuizen kunnen worden uitgelijnd, bij voorkeur loodrecht op het oppervlak van het substraat, zodat meer warmteafvoer wordt verkregen in de uitgelijnde delen van het oppervlak.

In nog verdere uitvoeringsvormen kan de nabehandeling een homogenisatiestap zijn, waarbij de coating na het aanbrengen wordt gehomogeniseerd door druk en/of temperatuur. Bijvoorbeeld, een stempel of een wals kan druk uitoefenen op de coating. Dit resulteert in verbeterde homogenisering van de coating op het substraat.

VOORBEELD: gedispergeerde koolstofnanobuizen en grafenen in een waterig medium omvattende een oppervlakteactieve stof

Dit voorbeeld openbaart een samenstelling in de vorm van een verf omvattende gedistilleerd water als solvent, oppervlakteactieve stof als dispergeermiddel en een nano-gestructureerd koolstofmateriaal alleen.

0 Oppervlakteactieve stoffen die werden gebruikt omvatten kationactieve (C16TMABr), anionactieve (SDBS) en niet-ionactieve (Pluronic F 127), Pluronic P123, CTAB (hexadecyltrimethylammoniumbromide) en T80 (Tween 80). De beste dispersiekwaliteiten werden verkregen voor Pluronic F 127. Optimale resultaten werden verkregen voor de volgende water/oppervlakteactieve stof/koolstof verhoudingen: 100/1,6/1,6 per gewicht (bijvoorbeeld 400 ml water, 6,4 g CNT en 6,4 g oppervlakteactieve stof Pluronic F127). De verhouding van oppervlakteactieve stof ten opzichte van koolstof is bij voorkeur 50:50, maar een oppervlakteactieve stof surplus wordt ook aanvaard. Een lage concentratie van oppervlakteactieve stof beïnvloedt de dispergeerbaarheid en wordt bij voorkeur vermeden. De

BE2017/5157 koolstofconcentratie in het water kan worden fijngesteld van 0 tot 2 %. Boven de 2 % is de viscositeit over het algemeen hoog en kan verfproductie zeer tijdrovend zijn. De verf kan worden verdund, maar een optimale coating wordt gewoonlijk verkregen voor koolstofconcentraties in het gebied van 0,8-1,8 g/100 ml. In verdere voorkeursuitvoeringsvormen kan de samenstelling worden verdikt door middel van, bijvoorbeeld, carboxymethylcellulose (CMC).

De verven worden gemaakt met een 400 W ultrasoonapparaat/celverstoorder Branson 450 CE met 19 mm disruptorhoorn. Het ultrasoonapparaat werkt bij een fundamentele frequentie van 20 kHz, maar er kunnen ook andere frequenties (>20 kHz) worden gebruikt. Het ultrasoonapparaat is bij voorkeur voorzien van een temperatuursonde voor het monitoren van de temperatuur van de dispersie. Als de temperatuurgrens is bereikt wordt ultrasoonbehandeling bij voorkeur stopgezet om oververhitting te voorkomen. De temperatuur van de partij wordt bij voorkeur lager dan 40-45 °C gehouden om uitdamping te verminderen. Door de significante warmtevorming tijdens ultrasoonbehandeling is het aanbevolen om de beker (of elke andere houder die voor dit doel wordt gebruikt) in een ijsbad te houden. Teneinde warmteopbouw tijdens ultrasoonbehandeling te minimaliseren, verdient het de voorkeur om een gepulseerde modus te gebruiken in de plaats van continue mode. Een gesuggereerd programma zou het volgende zijn: puls-aan: 2 s, puls-uit: 0,5 s, vermogen van ultrasoonbehandeling 40 % of meer (voor een 400 W systeem). Alternatief puls-aan: 3 s, puls-uit: 1 s. We werken met volumes niet groter dan 1000 ml, maar voor kleinere of grotere volumes dient het ingangsvermogen, respectievelijk, te worden verlaagd of verhoogd.

In sommige experimentele tests werden verfmiddelen met een hogere koolstofconcentratie geproduceerd, waarbij de koolstof grafeen was. Er werd een verfmiddel met een koolstofconcentratie tot 10 gew.% geproduceerd. Het verfmiddel heeft een betere coatingcapaciteit dan een verfmiddel gekenmerkt door een lage grafeenconcentratie.

BE2017/5157

Andere voorbeelden toonden aan dat koolstofcoating de belastingcapaciteit met ongeveer 30 % kan verhogen. Alle koolstofcoatings verlagen de temperatuur van het substraat, in het onderhavige voorbeeld een stroombuis, voor dezelfde stroom, hoewel kortsluitingstests superieure prestatie van grafeen en

CNT/grafeen (50/50) coatings aantoonden. In sommige uitvoeringsvormen zijn samenstellingen omvattende gemengde op koolstof gebaseerde deeltjes, bv. grafeen samen met andere op koolstof gebaseerde deeltjes, een voordeel.

BE2017/5157

Claims (5)

CONCLUSIES

1,4-epoxybutaan, tetrahydrofuraan, tétrahydrofuranne, cyclotetramethyleenoxide, tetrahydrofuraan, Agrisynth THF, cyclotetramethyleen, THF, tetrahydro-furaan, butaan, 1,4-epoxy-, polytetrahydrofuraan, butaan a,d-oxide is.

17. - Product omvattende een substraat en ten minste een volledige of gedeeltelijke coating vervaardigd uit een samenstelling volgens een der conclusies 1 tot en met 16.

18. - Product volgens conclusie 17, waarbij het substraat is vervaardigd uit een metaal.

19. - Product volgens conclusie 18, waarbij het substraat is vervaardigd uit koper of aluminium.

20. - Product volgens een der conclusies 17 tot en met 19, waarbij het substraat een stroombuis is.

21. - Product volgens een der conclusies 17 tot en met 20, waarbij het substraat een elektrische geleider of halfgeleider is.

22. - Product volgens een der conclusies 17 tot en met 21, waarbij de coating rechtstreeks op het substraat is aangebracht.

23. - Product volgens een der conclusies 17 tot en met 22, waarbij het substraat is gekozen uit de groep bestaande uit niet-ijzerhoudende metalen en hun legeringen.

24. - Product volgens een der conclusies 17 tot en met 23, waarbij koolstof in de vorm bestaat van koolstofnanobuizen, alleen of in een mengsel, in de

BE2017/5157 coating, en is uitgelijnd.

25. - Product volgens een der conclusies 17 tot en met 24, waarbij een additionele laag is aangebracht tussen het substraat en de coating.

26. - Product volgens conclusie 25, waarbij de additionele laag een laag is omvattende of bestaande uit tin.

27. -Werkwijze voor het bereiden van een samenstelling die kan worden gebruikt voor coating of andere toepassingen, de werkwijze omvattende de stappen van:

- het verschaffen van een mengsel omvattende: een koolstof in de vorm van koolstofnanobuizen, fullereen, grafeen, grafeenoxide of mengsels daarvan in een solventmedium omvattende een of meer van polymeren, cellulosen of cellulosederivaten, aminosilanen of silanen, of in een waterig medium omvattende een oppervlakteactieve stof; en

- het verkrijgen van disaggregatie van de koolstof of het voorkomen van aggregatie van de koolstof in het medium zodat een samenstelling omvattende een veelheid aan individueel gedispergeerde koolstofdeeltjes van koolstofnanostructuren, grafiet, fullereen, grafeen, grafeenoxide, koolstofzwart of mengsels daarvan wordt geproduceerd.

28. - Werkwijze volgens conclusie 27, waarbij de massaverhouding van koolstof ten opzichte van oppervlakteactieve stoffen in het gebied ligt van 30:70 tot 60:40.

29. - Werkwijze volgens conclusie 28, waarbij de massaverhouding van koolstof ten opzichte van oppervlakteactieve stoffen 50:50 is.

30. - Werkwijze volgens een der conclusies 27 tot en met 29, waarbij de disaggregatie wordt verkregen door ultrasoonbehandeling.

31. -Werkwijze volgens conclusie 30, waarbij de ultrasoonbehandeling kan worden uitgevoerd gedurende een tijdspanne van enkele minuten tot enkele uren of tot er geen noemenswaardige verhoging in de dispersie van nanobuizen wordt waargenomen.

BE2017/5157

32. - Werkwijze volgens een der conclusies 27 tot en met 31, waarbij ultrasoonbehandeling kan worden uitgevoerd in een enkele stap of in meerdere stappen.

33. - Werkwijze volgens een der conclusies 17 tot en met 32, waarbij disaggregatie wordt uitgevoerd bij elke temperatuur waarbij het waterige medium in vloeibare vorm bestaat.

34. -Werkwijze voor het verschaffen van een samenstelling volgens een der conclusies 1 tot en met 16 op een substraat, de werkwijze omvattende:

- het verschaffen van het substraat;

- het verschaffen van de samenstelling in een vloeibare toestand op ten minste een gedeelte van het substraat, dat resulteert in een coating in vaste toestand op het substraat.

35. - Werkwijze volgens conclusie 34, waarbij het verschaffen van de samenstelling ook het verwarmen van de samenstelling in vloeibare toestand omvat, dat resulteert in een coating in vaste toestand op het substraat.

36. -Werkwijze volgens een der conclusies 34 of 35, waarbij het verschaffen van het substraat het verschaffen van een metaaldrager of een halfgeleider omvat.

37. - Werkwijze volgens een der conclusies 34 tot en met 36, verder omvattende een voorbehandelingsstap, waarbij het substraat chemisch wordt behandeld.

38. -Werkwijze volgens conclusie 34 tot en met 37, waarbij de werkwijze verder een naverwarmingsbehandeling omvat.

39. -Werkwijze volgens conclusie 38, waarbij de werkwijze het polijsten van het gecoate substraat omvat, zodat de koolstof in de samenstelling is uitgelijnd in een richting langs het substraatoppervlak of loodrecht daarop.

40. -Werkwijze volgens conclusie 38, waarbij de werkwijze het afborstelen van de coating omvat, dat resulteert in een metaaldrager waarbij het koolstofmateriaal is gediffundeerd in het substraat.

BE2017/5157

41. -Toepassing van een samenstelling volgens een der conclusies 1 tot en met 16 voor het verhinderen van corrosie van een substraat.

42. -Toepassing van een samenstelling volgens een der conclusies 1 tot en met 16 voor het afvoeren en verdelen van warmte verschaft in een substraat.

1. -Samenstelling die kan worden gebruikt voor coating of andere toepassing, omvattende koolstof in de vorm van koolstofnanostructuren, grafiet, fullereen, grafeen, grafeenoxide, koolstofzwart of mengsels daarvan in een solventmedium omvattende een of meer van polymeren, cellulosen of cellulosederivaten, aminosilanen, silanen of in een waterig medium omvattende een of meer oppervlakteactieve stoffen.

2. -Samenstelling volgens conclusie 1, waarbij de massaverhouding van koolstof ten opzichte van oppervlakteactieve stoffen in het gebied ligt van 30:70 tot 60:40.

3. - Samenstelling volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de concentratie van de massaverhouding van koolstof ten opzichte van oppervlakteactieve stoffen 50:50 is.

4. - Samenstelling volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de oppervlakteactieve stof anionactief, kationactief, niet-ionactief, of een combinatie daarvan is.

5. - Samenstelling volgens conclusie 4, waarbij de oppervlakteactieve stof een alkylsulfonaat of alkarylsulfonaat is.

6. -Samenstelling volgens een der voorgaande conclusies, waarbij koolstof in de vorm bestaat van koolstofnanobuizen en grafeen, waarbij de concentratie van de massaverhouding van koolstofnanobuizen ten opzichte van grafeen in het gebied ligt van 30:70 tot 70:30.

7. -Samenstelling volgens conclusie 6, waarbij koolstof in de vorm bestaat van koolstofnanobuizen en grafeen, waarbij de concentratie van de massaverhouding van koolstof ten opzichte van grafeen 50:50 is.

8. -Samenstelling volgens een der voorgaande conclusies, waarbij koolstof in de vorm bestaat van koolstofnanobuizen, alleen of in een mengsel, en de concentratie van de koolstofnanobuizen 0,1 tot 5 gew.% is.

9. - Samenstelling volgens conclusie 8, waarbij de concentratie van de

BE2017/5157 koolstofnanobuizen 0,1 tot 2 gew.% is.

10. -Samenstelling volgens een der voorgaande conclusies, waarbij koolstof in de vorm bestaat van koolstofnanobuizen, alleen of in een mengsel, en de koolstofnanobuizen enkelwandige koolstofnanobuizen, meerwandige nanobuizen, of een combinatie daarvan zijn.

11. -Samenstelling volgens conclusie 10, waarbij de koolstofnanobuizen gefunctionaliseerde koolstofnanobuizen zijn.

12. -Samenstelling volgens een der conclusies 10 tot 11, waarbij de koolstofnanobuizen een gemiddelde buitendiameter hebben tussen 0,4 nm en 100 nm.

13. Samenstelling volgens een der conclusies 10 tot en met 12, waarbij de koolstofnanobuizen een lengte hebben tussen 1 nm en 50 cm.

14. -Samenstelling volgens een der voorgaande conclusies, verder omvattende een of meer additieven gekozen uit de groep bestaande uit acetaten, alkoxylaten, alkylolamiden, esters, amineoxides, alkylpolyglucosiden, alkylfenolen, arylalkylfenolen, in water oplosbare of niet in water oplosbare homopolymeren, in water oplosbare of niet in water oplosbare willekeurige copolymeren, in water oplosbare of niet in water oplosbare blok-copolymeren, in water oplosbare of niet in water oplosbare entpolymeren, polyvinylalcoholen, polyvinylacetaten, copolymeren van polyvinylalcoholen en polyvinylacetaten, polyvinylpyrrolidonen, cellulose, zetmeel, gelatine, gelatinederivaten, aminozuurpolymeren, polylysine, polyasparaginezuur, stearinezuur, maleïnezuur, calciumcarbonaat, polyacrylaten, polyethyleensulfonaten, polystyreensulfonaten, polymethacrylaten, condensatieproducten van aromatische sulfonzuren met formaldehyde, naftaleensulfonaten, lignosulfonaten, copolymeren van acrylmonomeren, polyethyleniminen, polyvinylaminen, polyallylaminen, poly(2-vinylpyridinen), blokcopolyethers, blok-copolyethers met polystyreenblokken en/of polydiallyldimethylammoniumchloride, aminosilanen en/of silanen, silica, koperpoeder of kopernanopoeder.

BE2017/5157

15. -Samenstelling volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het cellulosederivaat of het polymeer of een combinatie daarvan waterbestendig is.

16. -Samenstelling volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het solvent organisch, glycolforal, ethyleenglycol, methyleenether, formal ethyleenglycolformal, formaldehyde ethyleenacetal, 1,3-dioxolaan, formalglycol, glycoformal, glycolmethyleenether, methyleenglycolmethyleenether, dihydro-1,3 dioxol, dioxolaan, dioxolanne, tetrahydrofuraan, oxolaan, dioxilaan, butyleenoxide, furanidine, hydrofuraan, oxacyclopentaan, tetramethyleenoxide, tetraidrofurano,

5 43.-toepassing van een samenstelling volgens een der conclusies 1 tot en met 16 voor het verbeteren van een stroomcapaciteit van een systeem.

BE2017/5157

EENHEID

EENHEID

EENHEID

CONTROLE

SEHAHBELiWGS

COATING

EENHEID

EENHEID

EENHEID

KWAL5TEITS

CONTROLE

EENHEID

WARMTE

BEHA HOE LfHGS

EENHEID

SPROEI

COATmC

EENHEID li

RG. 1

BE2017/5157