BE1030374A1 - METHOD FOR PRODUCING CARBON NANOMATERIAL PATTERNS ON SUBSTRATE WITH SURFACE MICROSTRUCTURE AND FLEXIBLE CONDUCTIVE MATERIAL - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der flexiblen Elektroden und offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffnanomaterialmustern auf einem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur und ein flexibles leitendes Material. Das Verfahren umfasst: Auftragen einer mit niedrigdimensionalem Kohlenstoffnanomaterial dispergierten Tinte auf die Oberfläche eines Substrats mit Oberflächenmikrostruktur und Bilden eines leitenden Films nach dem Trocknen; Beschichten des leitenden Films mit einem lichthärtenden Harz, Bedecken desselben mit einem durchsichtigen Substrat und anschließendes Aushärten des lichthärtenden Harzes unter Verwendung eines Laserstrahls, wobei das lichthärtende Harz, das sich in dem von dem Laserstrahl bestrahlten Bereich befindet, eine enge Verbindung mit einem Teil des niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterials auf dem leitenden Film bildet; Entfernen des durchsichtigen Substrats, so dass sich die enge Verbindung in dem von dem Laserstrahl bestrahlten Bereich von dem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur ablöst, wobei der verbleibende Teil des niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterials auf dem leitenden Film ein Muster auf dem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur bildet. Das Verfahren ermöglicht die Bildung von niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterialmustern auf einem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur in einer einfachen Weise, ohne die Notwendigkeit für große Ausrüstung und komplexe Schritte, und das Verfahren hat die Eigenschaften des geringen Energieverbrauchs und des schnellen und einfachen Vorgangs.The present invention relates to the technical field of flexible electrodes and discloses a method for producing carbon nanomaterial patterns on a surface microstructured substrate and a flexible conductive material. The method includes: applying a low-dimensional carbon nanomaterial dispersed ink to the surface of a surface microstructured substrate and forming a conductive film after drying; Coating the conductive film with a light-curing resin, covering it with a transparent substrate, and then curing the light-curing resin using a laser beam, wherein the light-curing resin located in the area irradiated by the laser beam forms a close bond with a part of the low-dimensional carbon nanomaterial forms on the conductive film; Removing the transparent substrate so that the tight junction in the area irradiated by the laser beam peels away from the surface microstructure substrate, with the remaining part of the low-dimensional carbon nanomaterial on the conductive film forming a pattern on the surface microstructure substrate. The method enables the formation of low-dimensional carbon nanomaterial patterns on a substrate with surface microstructure in a simple manner without the need for large equipment and complex steps, and the method has the characteristics of low energy consumption and quick and easy operation.
Description
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VONMETHOD FOR PRODUCING
KOHLENSTOFFNANOMATERIALMUSTERN AUF SUBSTRAT MITCARBON NANOMATERIAL PATTERNS ON SUBSTRATE WITH
OBERFLÄCHENMIKROSTRUKTUR UND FLEXIBLEM LEITFÄHIGENSURFACE MICROSTRUCTURE AND FLEXIBLE CONDUCTIVENESS
MATERIALMATERIAL
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL FIELD
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der flexiblen Elektroden, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von = niedrigdimensionalenThe present invention relates to the technical field of flexible electrodes, in particular a method for producing = low-dimensional electrodes
Kohlenstoffnanomaterialmustern auf einem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur und ein flexibles leitendes Material.Carbon nanomaterial patterns on a surface microstructured substrate and a flexible conductive material.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
Das Zeitalter des Internets der Dinge ist eine Welt, in der alles miteinander verbunden ist.The Internet of Things era is a world where everything is connected.
Tragbare elektronische Geräte, die flexibel, dünn, leicht und faltbar sind und sich demPortable electronic devices that are flexible, thin, lightweight and foldable and adapt to
Körper anpassen, werden die Brücke sein, um Menschen und Dinge miteinander zu verbinden. Raue leitfähige Filme mit Oberflächenmikrostrukturen eignen sich hervorragend für flexible, tragbare Geräte wie dehnbare Leiter, Drucksensoren, Displays,Adapting bodies will be the bridge to connect people and things. Rough conductive films with surface microstructures are ideal for flexible, wearable devices such as stretchable conductors, pressure sensors, displays,
Superkondensatoren, elektrische Nanoregeneratoren durch Reibung, Sensoren undSupercapacitors, electrical nanoregenerators through friction, sensors and
Dehnungssensoren. Im Hinblick auf einen einfachen Zugang und niedrige Kosten werden für die Elektroden dieser Geräte Pflanzenblattoberflächen, Sandpapier, Salzpartikel und andere Materialien als Vorlagen verwendet. Diese Elektroden wurden im Labor alsStrain sensors. In view of easy access and low cost, the electrodes of these devices use plant leaf surfaces, sandpaper, salt particles and other materials as templates. These electrodes were used in the laboratory as
Prototypen hergestellt, aber für weitere industrielle Anwendungen ist ein spezifischesPrototypes manufactured, but for further industrial applications is a specific
Muster erforderlich, um das elektrische Layout der einzelnen Funktionsschichten zu bilden.Pattern required to form the electrical layout of each functional layer.
Niedrigdimensionale Kohlenstoffnanomaterialien wie Kohlenstoffnanoröhren und Graphen haben aufgrund ihrer hervorragenden elektrischen und physikalischen Eigenschaften vielLow-dimensional carbon nanomaterials such as carbon nanotubes and graphene have much to offer due to their excellent electrical and physical properties
Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Die Herstellung von niedrigdimensionalenattracted attention. The production of low-dimensional
Kohlenstoffnanomaterialmustern auf Substrate mit Oberflächenmikrostruktur ermöglicht es, die Vorteile niedrigdimensionaler Kohlenstoffnanomaterialien auf flexible Geräte mitCarbon nanomaterial patterning on substrates with surface microstructure makes it possible to bring the advantages of low-dimensional carbon nanomaterials to flexible devices
Oberflächenmikrostrukturen anzuwenden. Die Industrie und Wissenschaft haben eineApply surface microstructures. Industry and science have one
Vielzahl von Methoden entwickelt, um niedrigdimensionalesVariety of methods developed to low dimensional
Kohlenstoffnanomaterialmuster zu herstellen, einschließlich Photolithographie, Druck,to produce carbon nanomaterial patterns, including photolithography, printing,
Vakuumfiltration, Transferdruck, Modulation der Grenzflächenhaftung und Benetzungs-Vacuum filtration, transfer printing, modulation of interfacial adhesion and wetting
Entfeuchtungs-Montagetechniken. Die aktuelle Forschung im Bereich der Herstellung vonDehumidification assembly techniques. Current research in the field of manufacturing
Mustern hat sich auf die Entwicklung eines einfachen, ätzfreien, kostengünstigen, umweltfreundlichen oder sogar einstufigen Verfahrens zur Herstellung von Mustern konzentriert, um feine Muster zu erhalten. Diese Methoden basieren auf dem selektivenPatterning has focused on developing a simple, etching-free, low-cost, environmentally friendly or even one-step pattern making process to obtain fine patterns. These methods are based on the selective
Belichtungsschritt der industriellen Photolithographie, der die Bildung feiner Muster mitExposure step of industrial photolithography, which involves the formation of fine patterns
Hilfe von Lichtschirmen erleichtert und gleichzeitig mehrstufige Herstellungs- undThe help of light screens facilitates and at the same time multi-stage production and
Ätzprozesse vermeidet.Etching processes avoided.
Die Herstellung von Mustern im Gegensatz zu glatten Flächen kann die Anwendung vielerThe production of patterns as opposed to smooth surfaces can involve the application of many
Techniken einschränken, wie z.B. Drucktechniken, bei denen die Mikrostruktur der rauenRestrict techniques, such as printing techniques in which the microstructure of the rough
Oberfläche den vorbestimmten Weg der Tinte beim Auftragen verzerren kann. Auch derSurface can distort the predetermined path of the ink when applied. Also the
Grenzflächenbruch, der auf der Steuerung der elastischen Stempelablôsungsrate beruht, kann nur zwischen ebenen Oberflächen den Materialtransfer erreichen. Beim maskengestützten Ablagern von Vakuumfilmen oder beim Sprühen kann das Muster aufgrund der unvollständigen Passung zwischen der rauen Oberfläche und der Maske verzerrt werden. Der begrenzte Fluss von Haftklebstoffen auf UV-Bändern kann nicht gewährleisten, dass die niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterialien in denInterfacial fracture, which relies on the control of the elastic die release rate, can only achieve material transfer between flat surfaces. During mask-assisted vacuum film deposition or spraying, the pattern can be distorted due to the incomplete fit between the rough surface and the mask. The limited flow of pressure sensitive adhesives on UV tapes cannot ensure that the low dimensional carbon nanomaterials in the
Vertiefungen vollständig mitgenommen werden. Mit flüssigem Photoresist können raueDepressions are completely taken along. With liquid photoresist rough
Oberflächen aufgefüllt und feine Muster durch Fotomasken definiert werden, aber derSurfaces are filled and fine patterns are defined by photo masks, but the
Photolithographieprozess ist mit giftigen Substanzen und einem relativ komplexenPhotolithography process involves toxic substances and is relatively complex
Verfahren verbunden.procedures connected.
Gegenwärtig werden das Verfahren zur Herstellung von niedrigdimensionalenCurrently, the process for producing low-dimensional
Kohlenstoffnanomaterialmustern jedoch in der Regel auf flachen und glatten Oberflächen durchgeführt, und es wurden keine Studien über ein Verfahren zur Herstellung von niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterialmustern auf Substrate mitHowever, carbon nanomaterial patterns are usually carried out on flat and smooth surfaces, and no studies have been carried out on a method for producing low-dimensional carbon nanomaterial patterns on substrates
Oberflächenmikrostruktur unter Verwendung des bekannten Verfahrens zur Herstellung vonSurface microstructure using the known method for producing
Mustern berichtet.Patterns reported.
INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNGCONTENT OF THE PRESENT INVENTION
Ein erster Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung von niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterialmustern auf einem Substrat mitA first purpose of the present invention is to provide a method for producing low-dimensional carbon nanomaterial patterns on a substrate
Oberflächenmikrostruktur zur Verfügung zu stellen. Das Verfahren ermöglicht die Bildung von niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterialmustern auf einem Substrat mitTo provide surface microstructure. The method enables the formation of low-dimensional carbon nanomaterial patterns on a substrate
Oberflächenmikrostruktur in einer einfachen Weise, ohne die Notwendigkeit für großeSurface microstructure in a simple way, without the need for large
Ausrüstung und komplexe Schritte, das Verfahren hat die Eigenschaften des geringenEquipment and complex steps, the procedure has the characteristics of low
Energieverbrauchs und des schnellen und einfachen Vorgangs und vermeidet dieEnergy consumption and the quick and easy process and avoids the
Entflammbarkeit und Explosion und die Gefahren giftiger Substanzen, die durch den chemischen Ätzschritt in herkömmlichen Fotolithografieprozessen verursacht werden, um die Ziele der Wirtschaftlichkeit, des Umweltschutzes und des geringen KohlenstoffausstoBes zu erreichen.Flammability and explosion and the dangers of toxic substances caused by the chemical etching step in traditional photolithography processes to achieve the goals of economic efficiency, environmental protection and low carbon emissions.
Ein zweiter Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein flexibles leitendes Material mit niedrigdimensionalen Nanomaterialmustern zur Verfügung zu stellen, wobei das flexible leitende Material dadurch hergestellt wird, dass die mit dem obigen Verfahren erhaltenenA second purpose of the present invention is to provide a flexible conductive material having low-dimensional nanomaterial patterns, the flexible conductive material being produced by using the above method
Substrate mit Oberflächenmikrostruktur mit niedrigdimensionalen Nanomaterialmustern mittels eines Transferdruckprozesses behandelt werden, was förderlich dafür ist, tragbareSubstrates with surface microstructure can be treated with low-dimensional nanomaterial patterns using a transfer printing process, which is conducive to wearable
Anwendungen von elektronischer Haut sowie die Herstellung von verschiedenen Sensoren zu realisieren, und breite Anwendungsperspektiven aufweist.To realize applications of electronic skin as well as the production of various sensors, and has broad application prospects.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgende technische Lösung realisiert:The present invention is realized by the following technical solution:
An einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterialmustern auf einem Substrat mitIn a first aspect, the present invention provides a method for producing low-dimensional carbon nanomaterial patterns on a substrate
Oberflächenmikrostruktur zur Verfügung, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst:Surface microstructure available, characterized in that it comprises:
Auftragen einer mit niedrigdimensionalem Kohlenstoffnanomaterial dispergierten Tinte auf die Oberfläche eines Substrats mit Oberflächenmikrostruktur und Bilden eines leitendenApplying a low-dimensional carbon nanomaterial dispersed ink to the surface of a surface microstructured substrate and forming a conductive
Films nach dem Trocknen;film after drying;
Beschichten des leitenden Films mit einem lichthärtenden Harz, Bedecken desselben mit einem durchsichtigen Substrat und anschlieBendes Aushärten des lichthärtenden Harzes unter Verwendung eines Laserstrahls, wobei das lichthärtende Harz, das sich in dem von dem Laserstrahl bestrahlten Bereich befindet, eine enge Verbindung mit einem Teil des niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterials auf dem leitenden Film bildet, und wobei der Laserstrahl eine Wellenlänge von 390-420 nm und eine Leistung von 39-45 Mw/cm? aufweist;Coating the conductive film with a light-curing resin, covering it with a transparent substrate, and then curing the light-curing resin using a laser beam, wherein the light-curing resin located in the area irradiated by the laser beam forms a close bond with a part of the low-dimensional Carbon nanomaterial forms on the conductive film, and the laser beam has a wavelength of 390-420 nm and a power of 39-45 Mw / cm? having;
Entfernen des durchsichtigen Substrats, so dass sich die enge Verbindung in dem von demRemoving the transparent substrate so that the tight connection is in the of the
Laserstrahl bestrahlten Bereich von dem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur ablöst, wobei der verbleibende Teil des niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterials auf dem leitenden Film ein Muster auf dem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur bildet.Laser beam irradiated area detaches from the substrate with surface microstructure, the remaining part of the low-dimensional carbon nanomaterial on the conductive film forming a pattern on the substrate with surface microstructure.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist das obige durchsichtige Substrat ferner ein Kunststoffsubstrat mit einer hydrophilen oder hydrophobenIn a preferred embodiment of the present invention, the above transparent substrate is further a plastic substrate having a hydrophilic or hydrophobic nature
Oberfläche.Surface.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wenn das durchsichtige Substrat ein Kunststoffsubstrat mit einer hydrophilen Oberfläche ist, haftet das durchsichtige Substrat nach dem Aushärten des lichthärtenden Harzes unter Verwendung eines Laserstrahls einteilig an dem engen Verbindungskörper, wobei der engeIn a preferred embodiment of the present invention, when the transparent substrate is a plastic substrate having a hydrophilic surface, after curing the light-curing resin using a laser beam, the transparent substrate is integrally adhered to the narrow connecting body, the narrow
Verbindungskörper beim Entfernen des durchsichtigen Substrats zum Ablösen von demConnecting body when removing the transparent substrate to detach from the
Substrat mit Oberflächenmikrostruktur gebracht wird.Substrate with surface microstructure is brought.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wenn das durchsichtige Substrat ein Kunststoffsubstrat mit einer hydrophoben Oberfläche ist, umfasst das Verfahren zum Ablösen des engen Verbindungskörpers von dem Substrat mitIn a preferred embodiment of the present invention, when the transparent substrate is a plastic substrate having a hydrophobic surface, the method includes:
Oberflächenmikrostruktur nach dem Entfernen des durchsichtigen Substrats: Einweichen des Substrats mit Oberflächenmikrostruktur in einer Ethanollösung für 5-10 min.Surface microstructure after removing the transparent substrate: Soak the substrate with surface microstructure in an ethanol solution for 5-10 min.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das obige niedrigdimensionale Kohlenstoffnanomaterial Graphen, Kohlenstoffnanorôhren,In a preferred embodiment of the present invention, the above low-dimensional carbon nanomaterial includes graphene, carbon nanotubes,
Kohlenstoffnanofasern, in Kohlenstoff eingekapselte nanometallische Partikel, Fullerene und Kohlenstoff-Quantum-Dots.Carbon nanofibers, nanometallic particles encapsulated in carbon, fullerenes and carbon quantum dots.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst imIn a preferred embodiment of the present invention, im
Herstellungsprozess des leitenden Films das Beschichtungsverfahren dieManufacturing process of the conductive film the coating process the
Tropfenbeschichtung, die Schlitzbeschichtung, die Mayer-Stab-Beschichtung, dieDrop coating, the slot coating, the Mayer rod coating, the
Schleuderbeschichtung, die Tintenstrahlbeschichtung oder dieSpin coating, inkjet coating or the
Vakuumfiltrationsbeschichtung.Vacuum filtration coating.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beträgt ferner dieIn a preferred embodiment of the present invention, the
Trocknungstemperatur im Herstellungsprozess des leitenden Films 50- 150°C.Drying temperature in the manufacturing process of the conductive film 50-150°C.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das obige lichthärtende Harz ferner ein modifiziertes Harz eines Acrylatsystems und ein modifiziertesIn a preferred embodiment of the present invention, the above light-curing resin further comprises a modified resin of an acrylate system and a modified
Harz eines Epoxidharzsystems.Resin of an epoxy resin system.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der Laserstrahl 5 im Prozess der Aushärtung des lichthärtenden Harzes mit einem Muster unter Verwendung eines Laserstrahls in einer Direktschreibweise versehen, wobei die PunktgröBe desIn a preferred embodiment of the present invention, in the process of curing the light-curing resin, the laser beam 5 is patterned using a laser beam in a direct notation manner, the spot size of the
Laserstrahls die Linienbreite des Musters bestimmt.Laser beam determines the line width of the pattern.
An einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung weiterhin ein flexibles leitendesIn a second aspect, the present invention further provides a flexible conductive
Material mit niedrigdimensionalen Nanomaterialmustern zur Verfügung, das durchMaterial with low-dimensional nanomaterial patterns available through
Auftragen eines elastischen Materials auf die Oberfläche des Substrats mitApplying an elastic material to the surface of the substrate
Oberflächenmikrostruktur mit niedrigdimensionalen Nanomaterialmustern undSurface microstructure with low-dimensional nanomaterial patterns and
Durchführen eines Transferdruckprozesses erhalten wird, wobei das Substrat mitPerforming a transfer printing process is obtained, using the substrate
Oberflächenmikrostruktur mit niedrigdimensionalen Nanomaterialmustern unterSurface microstructure with low-dimensional nanomaterial patterns
Verwendung des obigen Verfahrens zur Herstellung von Muster hergestellt wird.Using the above method for making pattern is made.
Im Vergleich zum Stand der Technik hat die vorliegende Erfindung zumindest folgende technische Effekte:Compared to the prior art, the present invention has at least the following technical effects:
Das Verfahren zur Herstellung von niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterialmustern auf einem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur, das durch die vorliegende Anmeldung bereitgestellt wird, verwendet ein Substrat mit Oberflächenmikrostruktur, wie z.B.The method for producing low-dimensional carbon nanomaterial patterns on a surface microstructured substrate provided by the present application uses a surface microstructured substrate such as:
Sandpapier, Blätter usw., auf dem ein leitender Film gebildet wird, da das lichthärtende Harz bei einer Bestrahlung durch den Laserstrahl für eine kurze Zeit keine gute Haftung auf demSandpaper, sheets, etc. on which a conductive film is formed, because the light-curing resin does not adhere well to the light-curing resin when irradiated by the laser beam for a short time
Substrat mit Oberflächenmikrostruktur erreichen kann, ist es einfach, das Substrat mitSubstrate with surface microstructure can achieve, it is easy to use the substrate
Oberflächenmikrostruktur mit Hilfe einiger Methoden, wie z.B. Einweichen in Ethanol,Surface microstructure using some methods such as soaking in ethanol,
AbreiBen der hydrophilen Kunststoffsubstrat usw., vollständig abzulösen und die niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterialien, die auf dem Substrat mitTear off the hydrophilic plastic substrate etc., completely detaching and removing the low-dimensional carbon nanomaterials on the substrate
Oberflächenmikrostruktur eine enge Verbindung mit dem lichthärtenden Harz bilden, zu entfernen, während der verbleibende Teil der niedrigdimensionalenSurface microstructure form a close connection with the light-curing resin, while removing the remaining part of the low-dimensional
Kohlenstoffnanomaterialien auf dem leitende Film weiterhin an dem Substrat mitCarbon nanomaterials on the conductive film continue to adhere to the substrate
Oberflächenmikrostruktur anhaftet, um ein niedrigdimensionales Nanomaterialmuster zu bilden. Das gebildete niedrigdimensionale Kohlenstoffnanomuster kann mit einemSurface microstructure adheres to form a low-dimensional nanomaterial pattern. The low-dimensional carbon nanopattern formed can be with a
Transferdruckprozess auf andere Materialien übertragen werden, um ein flexibles leitendesTransfer printing process can be transferred to other materials to create a flexible conductive
Material mit niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomustern für weitere Anwendungen imMaterial with low-dimensional carbon nanopatterns for further applications in
Bereich dehnbarer Leiter, Sensoren und tragbarer elektronischer Geräte zu erhalten.in the field of stretchable conductors, sensors and wearable electronic devices.
Die vorliegende Anmeldung ermöglicht erstmals die Herstellung von niedrigdimensionalenThe present application enables the production of low-dimensional ones for the first time
Kohlenstoffnanomaterialmustern auf Substrate mit Oberflächenmikrostruktur, was die weitere Kommerzialisierung elektronischer Geräte mit niedrigdimensionalenCarbon nanomaterial patterns on substrates with surface microstructure, facilitating further commercialization of low-dimensional electronic devices
Kohlenstoffnanomustern mit Oberflächenmikrostruktur erleichtern wird. Solche flexiblenCarbon nanopatterns with surface microstructure will facilitate. Such flexible ones
Elektroden oder elektronischen Verbindungen mit niedrigdimensionalenElectrodes or electronic connections with low dimensional
Kohlenstoffnanomustern erleichtern deren Spannungsdispersion in Zuständen mit großerCarbon nanopatterns facilitate their stress dispersion in states with large
Verformung. Die gemusterte Silbernanodrähte können mittels elastischer Harze auf andere tragbare Substrate übertragen werden, auf denen unter den Bedingungen herkömmlicherDeformation. The patterned silver nanowires can be transferred to other wearable substrates using elastic resins under conventional conditions
Verfahren oft kein gemusterter leitender dünner Film gebildet werden kann.Process often no patterned conductive thin film can be formed.
Das in der vorliegenden Anmeldung bereitgestellte Verfahren zur Herstellung von Muster hat die technischen Vorteile der Einfachheit, des geringen Energieverbrauchs, derThe method for producing patterns provided in the present application has the technical advantages of simplicity, low energy consumption,
Zeiteffizienz, des fehlenden Ätzens und der wenigen Schritte. Die Vorteile der einfachenTime efficiency, no etching and few steps. The advantages of the simple
Technologie und der wenigen Schritte tragen dazu bei, die Fehlerhäufigkeit in mehrstufigenTechnology and the few steps help reduce the frequency of errors in multi-stage
Prozessen zu verringern, die Produktausbeute zu verbessern und die Kosten zu senken; diereduce processes, improve product yield and reduce costs; the
Vorteile des geringen Energieverbrauchs und des Fehlens von Ätzvorgängen vermeiden dieAdvantages of low energy consumption and the absence of etching avoid the
Entflammbarkeit und Explosion und die Gefahren giftiger Substanzen, die durch den chemischen Ätzschritt in herkömmlichen Fotolithografieprozessen verursacht werden, und erreichen die Ziele der Wirtschaftlichkeit, des Umweltschutzes und des geringenFlammability and explosion and the dangers of toxic substances caused by the chemical etching step in traditional photolithography processes, and achieve the goals of economic efficiency, environmental protection and low
KohlenstoffausstoBes.Carbon emissions
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Figur 1 zeigt ein schematisches Diagramm des Prozessablaufes des erstenFigure 1 shows a schematic diagram of the process flow of the first
Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.Embodiment of the present invention.
Figur 2 zeigt ein Kohlenstoffnanoröhrenmuster auf dem Sandpapier, das im erstenFigure 2 shows a carbon nanotube pattern on the sandpaper that appears in the first
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.Embodiment of the present invention is produced.
Figur 3 zeigt ein flexibles leitendes Material mit Kohlenstoffnanoröhrenmustern, das in einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird.Figure 3 shows a flexible conductive material with carbon nanotube patterns provided in a seventh embodiment of the present invention.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend imThe embodiments of the present invention are described below
Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei der Fachmann auf diesem Gebiet jedoch verstehen kann, dass die folgenden Ausführungsbeispiele nur zurConnection with the exemplary embodiments will be explained in more detail, although the person skilled in the art in this field can understand that the following exemplary embodiments are only for
Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung dienen und nicht als Einschränkung desIllustrative of the present invention and not as a limitation
Umfangs der vorliegenden Erfindung angesehen werden sollten, die in denThe scope of the present invention should be considered in the
Ausführungsbeispielen nicht angegebenen spezifischen Bedingungen gemäß den herkömmlichen oder vom Hersteller empfohlenen Bedingungen durchgeführt werden und die verwendeten Reagenzien oder Geräte, bei denen der Hersteller nicht angegeben ist, herkömmliche Produkte sind, die im Handel erhältlich sind.Specific conditions not specified in the embodiments are carried out according to conventional or manufacturer-recommended conditions and the reagents or devices used, for which the manufacturer is not specified, are conventional products that are commercially available.
Die vorliegende Erfindung verwendet die folgende technische Lösung: ein Verfahren zur Herstellung von niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterialmustern auf einem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur, umfassend die folgenden Schritte:The present invention uses the following technical solution: a method for producing low-dimensional carbon nanomaterial patterns on a surface microstructured substrate, comprising the following steps:
Schritt S1: Auftragen einer mit niedrigdimensionalem Kohlenstoffnanomaterial dispergierten Tinte auf die Oberfläche eines Substrats mit Oberflächenmikrostruktur undStep S1: Applying a low-dimensional carbon nanomaterial dispersed ink to the surface of a substrate having a surface microstructure and
Bilden eines leitenden Films nach dem Trocknen;forming a conductive film after drying;
In der vorliegenden Ausführungsform kann das Substrat mit Oberflächenmikrostruktur ein künstlich hergestelltes Produkt mit einer Oberfläche mit Oberflächenmikrostruktur sein, wie z.B. Sandpapier usw.; es kann auch ein Gegenstand mit einer Oberfläche mitIn the present embodiment, the surface microstructured substrate may be an artificially manufactured product having a surface microstructured surface, such as sandpaper, etc.; it can also be an object with a surface
Oberflächenmikrostruktur in der Natur sein, wie z.B. Pflanzenblätter, Salzpartikel usw. DieSurface microstructure in nature, such as plant leaves, salt particles, etc. The
Mikrostruktur der menschlichen Epidermis ähnelt der von Sandpapier. Als größtes Organ des menschlichen Körpers spielt die Haut eine wichtige Rolle beim Schutz desMicrostructure of human epidermis is similar to that of sandpaper. As the largest organ in the human body, the skin plays an important role in protecting the
Körpergewebes und bei der Aufnahme von Informationen über äußere Reize, und die tragbare Elektronik entwickelt sich in Richtung einer elektronischen Haut, die eine ähnlichebody tissue and in receiving information about external stimuli, and wearable electronics is evolving towards an electronic skin that has a similar
Funktion wie die menschliche Haut hat. Daher trägt dieses Verfahren zur Bildung von niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomustern auf einem Substrat mitFunctions like human skin. Therefore, this method contributes to the formation of low-dimensional carbon nanopatterns on a substrate
Oberflächenmikrostruktur zur Entwicklung tragbarer elektronischer Häute bei.Surface microstructure contributes to the development of wearable electronic skins.
Eine mit einem niedrigdimensionalem Kohlenstoffnanomaterial dispergierte Tinte ist eine organische Lösung, die ein niedrigdimensionales Kohlenstoffnanomaterial in einerA low-dimensional carbon nanomaterial dispersed ink is an organic solution that contains a low-dimensional carbon nanomaterial in a
Konzentration von 2-8 Gew.-%, bevorzugt 3-7 Gew.-%, noch bevorzugter 4-6 Gew.-%, enthält. Zu den niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterialien gehören ein- oder zweidimensionale Kohlenstoffnanomaterialien, wie Graphen, Kohlenstoffnanoröhren,Concentration of 2-8% by weight, preferably 3-7% by weight, more preferably 4-6% by weight. Low-dimensional carbon nanomaterials include one- or two-dimensional carbon nanomaterials, such as graphene, carbon nanotubes,
Kohlenstoffnanofasern, in Kohlenstoff eingekapselte nanometallische Partikel, Fullerene und Kohlenstoff-Quantum-Dots. Diese Materialien haben vorteilhafte leitendeCarbon nanofibers, nanometallic particles encapsulated in carbon, fullerenes and carbon quantum dots. These materials have advantageous conductive properties
Eigenschaften.Characteristics.
Im Herstellungsprozess des leitenden Films beträgt die Trocknungstemperatur 50-150°C und die Trocknungszeit 20-40 min. Die Trocknungstemperatur beträgt bevorzugt 70-130°C, noch bevorzugter 90-10°C. Die Erfinder haben herausgefunden, dass bei einerIn the manufacturing process of the conductive film, the drying temperature is 50-150°C and the drying time is 20-40 min. The drying temperature is preferably 70-130°C, more preferably 90-10°C. The inventors discovered that one...
Trocknungstemperatur von 50-150°C die niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterialien besser miteinander verbunden sind und am Substrat haften, um zu verhindern, dass sich die niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterialien in dem nicht von dem Laser bestrahltenDrying temperature of 50-150°C the low-dimensional carbon nanomaterials are better bonded together and adhere to the substrate to prevent the low-dimensional carbon nanomaterials from being irradiated by the laser
Bereich im nachfolgenden Prozesses vom Substrat ablösen; wenn die Trocknungstemperatur unterhalb dieses Temperaturbereichs liegt, sind die niedrigdimensionalenRemove the area from the substrate in the subsequent process; if the drying temperature is below this temperature range, the are low dimensional
Kohlenstoffnanomaterialien nicht ideal gemustert; und oberhalb dieses Temperaturbereichs neigen die niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterialien zum Schmelzen undCarbon nanomaterials not ideally patterned; and above this temperature range, the low-dimensional carbon nanomaterials tend to melt and
Oxidieren.Oxidize.
Ferner umfasst im Herstellungsprozess des leitenden Films das Beschichtungsverfahren dieFurther, in the manufacturing process of the conductive film, the coating process includes
Tropfenbeschichtung, die Schlitzbeschichtung, die Mayer-Stab-Beschichtung, dieDrop coating, the slot coating, the Mayer rod coating, the
Schleuderbeschichtung, die Tintenstrahlbeschichtung oder dieSpin coating, inkjet coating or the
Vakuumfiltrationsbeschichtung. Bevorzugt ist die Tropfenbeschichtung oder dieVacuum filtration coating. Drop coating or that is preferred
Vakuumfiltrationsbeschichtung. Dabei bezieht sich die Vakuumfiltrationsbeschichtung darauf, dass die Tinte, die die niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterialien enthält, durch Vakuumfiltration auf eine Filtermembran mit mikrostrukturierter Oberfläche aufgebracht und anschließend mit deionisiertem Wasser gefiltert wird, um die nicht niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterialien aus der Tinte zu entfernen.Vacuum filtration coating. Here, vacuum filtration coating refers to applying the ink containing the low-dimensional carbon nanomaterials to a filter membrane with a microstructured surface by vacuum filtration and then filtering it with deionized water to remove the non-low-dimensional carbon nanomaterials from the ink.
Schritt S2: Beschichten des leitenden Films mit einem lichthärtenden Harz, Bedecken desselben mit einem durchsichtigen Substrat und anschlieBendes Aushärten des lichthärtenden Harzes unter Verwendung eines Laserstrahls, wobei das lichthärtende Harz, das sich in dem von dem Laserstrahl bestrahlten Bereich befindet, eine enge Verbindung mit einem Teil des niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterials auf dem leitenden Film bildet, und wobei der Laserstrahl eine Wellenlänge von 390-420nm und eine Leistung von 39-45 Mw/cm? aufweist;Step S2: Coating the conductive film with a light-curing resin, covering it with a transparent substrate, and then curing the light-curing resin using a laser beam, wherein the light-curing resin located in the area irradiated by the laser beam forms a close bond with one Part of the low-dimensional carbon nanomaterial forms on the conductive film, and the laser beam has a wavelength of 390-420nm and a power of 39-45 Mw/cm? having;
Dabei ist das lichthärtende Harz in der vorliegenden Anmeldung, das auch als lichtempfindliches Harz bezeichnet wird, ein Oligomer, das bei Lichteinwirkung in relativ kurzer Zeit schnelle physikalische und chemische Veränderungen erfährt und dadurch vernetzen und aushärten kann. Ein lichthärtendes Harz ist ein lichtempfindliches Harz mit einer niedrigen relativen Molekülmasse und weist reaktive Gruppen auf, die lichtgehärtet werden können, wie z.B. ungesättigte Doppelbindungen oder Epoxidgruppen. Bevorzugt umfasst das lichthärtende Harz ein modifiziertes Harz eines Acrylatsystems und ein modifiziertes Harz eines Epoxidharzsystems. Dabei hat das modifizierte Harz desThe light-curing resin in the present application, which is also referred to as a light-sensitive resin, is an oligomer that undergoes rapid physical and chemical changes in a relatively short time when exposed to light and can thereby crosslink and harden. A light-curing resin is a light-sensitive resin with a low molecular weight and has reactive groups that can be light-cured, such as unsaturated double bonds or epoxy groups. Preferably, the light-curing resin includes a modified resin of an acrylate system and a modified resin of an epoxy resin system. The modified resin has the
Acrylatsystems die kombinierten Vorteile einer Vielzahl von Harzen.Acrylate system offers the combined benefits of a variety of resins.
Nach dem Beschichten des leitenden Films mit dem lichthärtenden Harz und dem Bedecken mit einem durchsichtigen Substrat wird das durchsichtige Substrat zusammengedrückt, so dass das überschüssige flüssige Harz herausgedrückt wird und das durchsichtige Substrat eng an dem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur anliegt.After coating the conductive film with the light-curing resin and covering it with a transparent substrate, the transparent substrate is compressed so that the excess liquid resin is squeezed out and the transparent substrate fits closely to the surface microstructured substrate.
Im obigen Prozess zum Aushärten des lichthärtenden Harzes unter Verwendung einesIn the above process of curing the light curing resin using a
Laserstrahls hat der Laserstrahl eine Wellenlänge von 390-420 nm (bevorzugt 400-410 nm, besonders bevorzugt 403-407 nm) und eine Leistung von 39-45 Mw/cm? (bevorzugt 40-44Laser beam, the laser beam has a wavelength of 390-420 nm (preferably 400-410 nm, particularly preferably 403-407 nm) and a power of 39-45 Mw/cm? (preferably 40-44
Mw/cm?, besonders bevorzugt 42-43 Mw/cm?), wobei die Bestrahlungszeit 0,5-1 s beträgt.Mw/cm?, particularly preferably 42-43 Mw/cm?), with the irradiation time being 0.5-1 s.
Die Erfinder hat herausgefunden, dass das lichthärtende Harz bei einer kurzenThe inventors found that the light-curing resin at a short
Bestrahlungszeit mit dem Laser keine gute Haftung auf dem Substrat mitIrradiation time with the laser does not provide good adhesion to the substrate
Oberflächenmikrostruktur erreichen kann, was förderlich für ein anschlieBendes Ablösen durch Einweichen in Ethanol oder direktes Abtrennen beim ReiBen des hydrophilenSurface microstructure can achieve, which is conducive to subsequent detachment by soaking in ethanol or direct separation when rubbing the hydrophilic
Kunststoffsubstrats, um gemusterte niedrigdimensionale Nanomaterialien auf dem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur zu hinterlassen. Bei einer Bestrahlungszeit von mehr als 0,5 s haftet das lichthärtende Harz gut an dem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur und löst sich weniger leicht ab, während bei einer Bestrahlungszeit von weniger als 1 s das Harz nur schwer aushärtet. Die Steuerung der Laserwellenlänge im Bereich von 390-420 nm und derplastic substrate to leave patterned low-dimensional nanomaterials on the substrate with surface microstructure. When the irradiation time is more than 0.5 s, the light-curing resin adheres well to the substrate with surface microstructure and is less easy to peel off, while when the irradiation time is less than 1 s, the resin is hard to cure. The control of the laser wavelength in the range of 390-420 nm and the
Leistung im Bereich von 39-45 Mw/cm° trägt dazu bei, dass das Harz schnell aushärtet, ohne das Material und das Substrat zu beschädigen.Power in the range of 39-45 Mw/cm° helps the resin cure quickly without damaging the material and substrate.
Ferner ist der Laserstrahl mit einem Muster in einer Direktschreibweise versehen, wobei dieFurthermore, the laser beam is provided with a pattern in a direct notation, the
Punktgröße des Laserstrahls die Linienbreite des Musters bestimmt. Der Laserstrahl härtet das lichthärtende Harz, das sich auf dem leitenden Film befindet, in einer gemusterten Weise durch direktes Schreiben aus.Spot size of the laser beam determines the line width of the pattern. The laser beam hardens the light-curing resin located on the conductive film in a patterned manner by direct writing.
Ferner ist das obige durchsichtige Substrat ein Kunststoffsubstrat mit einer hydrophilen oder hydrophoben Oberfläche. Dieses Kunststoffsubstrat ist mit einem hydrophilen oder hydrophoben Material beschichtet, um eine hydrophile Oberfläche oder eine hydrophobeFurther, the above transparent substrate is a plastic substrate having a hydrophilic or hydrophobic surface. This plastic substrate is coated with a hydrophilic or hydrophobic material to provide a hydrophilic surface or a hydrophobic one
Oberfläche zu bilden. Ferner ist das durchsichtige Substrat ein Kunststoffsubstrat mit einer hydrophoben Oberfläche.to form surface. Furthermore, the transparent substrate is a plastic substrate with a hydrophobic surface.
Schritt S3: Entfernen des durchsichtigen Substrats, so dass sich die enge Verbindung in dem von dem Laserstrahl bestrahlten Bereich von dem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur ablöst, wobei der verbleibende Teil des niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterials auf dem leitenden Film ein Muster auf dem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur bildet.Step S3: Removing the transparent substrate so that the tight junction in the area irradiated by the laser beam peels away from the surface microstructure substrate, with the remaining part of the low-dimensional carbon nanomaterial on the conductive film forming a pattern on the surface microstructure substrate.
Ferner umfasst das Ablösen der engen Verbindung in dem von dem Laserstrahl bestrahltenFurther includes detaching the tight connection in the area irradiated by the laser beam
Bereich von dem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur die folgenden zweiArea of the substrate with surface microstructure the following two
Implementierungen:Implementations:
Implementierung 1: wenn das durchsichtige Substrat ein Kunststoffsubstrat mit einer hydrophilen Oberfläche ist, haftet das durchsichtige Substrat nach dem Aushärten des lichthärtenden Harzes unter Verwendung eines Laserstrahls einteilig an dem engenImplementation 1: when the transparent substrate is a plastic substrate with a hydrophilic surface, after curing the light-curing resin using a laser beam, the transparent substrate is integrally adhered to the narrow one
Verbindungskörper, wobei der enge Verbindungskörper beim Entfernen des durchsichtigenConnecting body, the tight connecting body when removing the transparent
Substrats zum Ablösen von dem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur gebracht wird, d.h. in dem Prozess des Entfernens des durchsichtigen Substrats treibt das durchsichtige Substrat das lichthärtende Harz, das sich in dem mit dem Laserstrahl bestrahlten Bereich befindet, dazu an, sich zusammen mit einem Teil der niedrigdimensionalenSubstrate is caused to be detached from the substrate having surface microstructure, i.e. in the process of removing the transparent substrate, the transparent substrate drives the light-curing resin located in the area irradiated with the laser beam to form together with a part of the low-dimensional
Kohlenstoffnanomaterialien auf dem leitenden Film von dem Substrat mitCarbon nanomaterials on the conductive film of the substrate
Oberflächenmikrostruktur abzulösen, während der verbleibende Teil der niedrigdimensionalen Nanomaterialien auf dem leitenden Film weiterhin an dem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur haftet und ein niedrigdimensionales Nanomaterialmuster bildet.Peel off surface microstructure, while the remaining part of the low-dimensional nanomaterials on the conductive film continues to adhere to the surface microstructure substrate and form a low-dimensional nanomaterial pattern.
Implementierung 2: wenn das durchsichtige Substrat ein Kunststoffsubstrat mit einer hydrophoben Oberfläche ist, haftet das durchsichtige Substrat nicht an dem lichthärtendenImplementation 2: if the clear substrate is a plastic substrate with a hydrophobic surface, the clear substrate does not adhere to the light-curing one
Harz, wenn es kurz mit einem Laserstrahl bestrahlt wird. Das Verfahren zum Ablösen der engen Verbindung von dem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur nach dem Entfernen des durchsichtigen Substrats umfasst: Einweichen des Substrats mit Oberflächenmikrostruktur in einer Ethanollôsung für 5-10 min (bevorzugt 7-9 min). Da das lichthärtende Harz bei einer kurzen Bestrahlungszeit mit dem Laser keine gute Haftung auf dem Substrat mitResin when briefly irradiated with a laser beam. The method for releasing the tight bond from the surface microstructured substrate after removing the transparent substrate includes: soaking the surface microstructured substrate in an ethanol solution for 5-10 minutes (preferably 7-9 minutes). Since the light-curing resin does not have good adhesion to the substrate with a short irradiation time with the laser
Oberflächenmikrostruktur erreichen kann, wird es während des Tauchvorgangs in Ethanol aufquellen und sich vom Substrat mit Oberflächenmikrostruktur ablösen und die niedrigdimensionalen Nanomaterialien auf dem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur, die eine enge Verbindung mit dem lichthärtenden Harz bilden, mitnehmen, während der verbleibende Teil der niedrigdimensionalen Nanomaterialien weiterhin an dem Substrat mitcan achieve surface microstructure, it will swell and peel off from the surface microstructure substrate during the dipping process in ethanol, taking with it the low-dimensional nanomaterials on the surface microstructure substrate, which form a close connection with the light-curing resin, while the remaining part of the low-dimensional nanomaterials continues to adhere the substrate
Oberflächenmikrostruktur haftet. Somit kann durch die Gestaltung des Musters beimSurface microstructure adheres. Thus, by designing the pattern,
Bestrahlen durch den Laserstrahl auf ein niedrigdimensionales Nanomaterialmuster mit einem entsprechenden Muster auf dem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur gebildet werden.Irradiating the laser beam onto a low-dimensional nanomaterial pattern with a corresponding pattern formed on the substrate with surface microstructure.
Bei dem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur mit niedrigdimensionalenIn the substrate with surface microstructure with low dimensional
Kohlenstoffnanomaterialmustern, das durch das obige Verfahren der vorliegendenCarbon nanomaterial patterns obtained by the above method of the present invention
Anmeldung erhalten wurde, kann das gebildete niedrigdimensionale Kohlenstoffnanomuster mit Hilfe eines Transferdruckprozesses auf andere Materialien übertragen werden, um ein flexibles leitendes Material mit niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomustern zu erhalten.Application was obtained, the formed low-dimensional carbon nanopattern can be transferred to other materials using a transfer printing process to obtain a flexible conductive material with low-dimensional carbon nanopatterns.
Insbesondere wird die Oberfläche des gemusterten Substrats mit Oberflächenmikrostruktur dann mit einem anderen elastischen Material beschichtet, und nach dem Aushärten undIn particular, the surface of the patterned substrate with surface microstructure is then coated with another elastic material, and after curing and
Entfernen des elastischen Materials haften die gemusterten niedrigdimensionalenRemoving the elastic material sticks the patterned low dimensional ones
Kohlenstoffnanomaterialien an der unteren Oberfläche des elastischen Materials, um ein flexibles leitendes Material mit niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomustern zu erhalten.Carbon nanomaterials on the bottom surface of the elastic material to obtain a flexible conductive material with low-dimensional carbon nanopatterns.
Das elastische Material kann ein lichthärtendes Harz, ein Polydimethylsiloxan, Polyurethan oder Epoxidharz sein.The elastic material may be a light-curing resin, a polydimethylsiloxane, polyurethane or epoxy resin.
Dieses flexible leitende Material mit niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomustern wird weiterhin im Bereich flexibler tragbarer Geräte wie dehnbarer Leiter, Drucksensoren,This flexible conductive material with low-dimensional carbon nanopatterns will continue to be used in the field of flexible wearable devices such as stretchable conductor, pressure sensors,
Superkondensatoren, elektrischer Nanoregeneratoren durch Reibung, Sensoren undSupercapacitors, electrical nanoregenerators through friction, sensors and
Dehnungssensoren usw. weiter verwendet und weist eine hervorragende Leistung auf.Strain sensors etc. are further used and has excellent performance.
Im Folgenden werden die ausführlichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es versteht sich, dass die hier geschilderten ausführlichenThe detailed embodiments of the present invention are explained in more detail below. It goes without saying that the detailed information described here
Ausführungsformen nur zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung dienen, statt die vorliegende Erfindung zu beschränken.Embodiments are intended to illustrate the present invention only, rather than limit the present invention.
Ausführungsbeispiel 1Example 1
Das vorliegende Ausführungsbeispiel stellt ein Verfahren zur Herstellung von niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhrenmustern auf einem Substrat mitThe present embodiment provides a method for producing low-dimensional carbon nanotube patterns on a substrate
Oberflächenmikrostruktur zur Verfügung, dessen Ablaufdiagramm wie in Figur 1 dargestellt, und wobei es umfasst: (1) Auftragen einer mit niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhren (mit einerSurface microstructure is available, the flowchart of which is as shown in Figure 1, and which comprises: (1) applying a low-dimensional carbon nanotube (with a
Konzentration der Kohlenstoffnanoröhren von 4 Gew.-%) dispergierten Tinte durch dieConcentration of carbon nanotubes of 4% by weight of dispersed ink through the
Tropfenbeschichtung auf die Oberfläche eines Substrats mit Oberflächenmikrostruktur,Drop coating on the surface of a substrate with a surface microstructure,
Erhitzen und Trocknen bei 90°C für 30 min, um einen leitenden Film zu bilden; (2) Beschichten des leitenden Films mit einem lichthärtenden Harz (Acrylatsystem),Heating and drying at 90°C for 30 min to form a conductive film; (2) coating the conductive film with a light-curing resin (acrylate system),
Bedecken mit einem durchsichtigen Kunststoffsubstrat mit einer hydrophoben Oberfläche,Covering with a clear plastic substrate with a hydrophobic surface,
Auspressen des überschüssigen flüssigen Harzes, anschließendes Aushärten des lichthärtenden Harzes unter Verwendung des Laserstrahls, nachdem das durchsichtigeSqueezing out the excess liquid resin, then curing the light-curing resin using the laser beam after the transparent
Substrat eng an dem Sandpapier anlag, wobei die Wellenlänge des Laserstrahls 405 nm, dieSubstrate was tightly attached to the sandpaper, with the wavelength of the laser beam being 405 nm
Leistung 42 Mw/cm? und die Bestrahlungszeit 1 s beträgt; nach dem Bestrahlen bildet das lichthärtende Harz in dem von dem Laserstrahl bestrahlten Bereich eine enge Verbindung mit einem Teil der niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhren auf dem leitenden Film, während das lichthärtende Harz im nicht bestrahlten Bereich in einem flüssigen Zustand auf der Sandpapieroberfläche verbleibt. (3) Entfernen des durchsichtigen Substrats und Legen des Sandpapiers als Ganzes inPower 42 Mw/cm? and the irradiation time is 1 s; after irradiation, the light-curing resin in the area irradiated by the laser beam forms a tight bond with a part of the low-dimensional carbon nanotubes on the conductive film, while the light-curing resin in the non-irradiated area remains in a liquid state on the sandpaper surface. (3) Remove the clear substrate and place the sandpaper as a whole
Ethanol, um das nicht ausgehärtete lichthärtende Harz zu reinigen, wobei die Oberfläche des leitenden Films auf dem Sandpapier, der keine enge Verbindung mit dem lichthärtendenEthanol to clean the uncured light-curing resin, the surface of the conductive film on the sandpaper that does not have a close connection with the light-curing
Harz gebildet hat, sauber bleibt. (4) Einweichen des Sandpapiers als Ganzes für 8 min in einer Ethanollösung, wobei die engeResin has formed, remains clean. (4) Soak the sandpaper as a whole for 8 min in an ethanol solution, keeping the close
Verbindung in dem von dem Laserstrahl bestrahlten Bereich sich vom Substrat mitConnection in the area irradiated by the laser beam from the substrate
Oberflächenmikrostruktur ablöst, d.h. nach Einweichen in Ethanol für 8 min nimmt das ausgehärtete Harz das Ethanol auf und quillt auf und löst sich von dem Substrat ab, während die niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhren auf dem Sandpapier, mit denen es fest verbunden ist, mitgenommen werden. Nach dem Einweichen und Reinigen mit Wasser wird der verbleibende Teil der Kohlenstoffnanoröhren auf dem leitenden Film auf demSurface microstructure detaches, i.e. after soaking in ethanol for 8 min, the cured resin absorbs the ethanol and swells and detaches from the substrate, while taking with it the low-dimensional carbon nanotubes on the sandpaper to which it is firmly attached. After soaking and cleaning with water, the remaining part of the carbon nanotubes is placed on the conductive film on the
Sandpapier gemustert, wie in Figur 2 dargestellt.Sandpaper patterned as shown in Figure 2.
Ausführungsbeispiel 2Example 2
Das vorliegende Ausführungsbeispiel stellt ein Verfahren zur Herstellung vonThe present exemplary embodiment represents a method for producing
Graphenmustern auf einem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur zur Verfügung, umfassend: (1) Auftragen einer mit Graphen (mit einer Konzentration von Graphen von 2 Gew.-%) dispergierten Tinte durch die Schlitzbeschichtung auf die Oberfläche eines Substrats mitGraphene patterns on a substrate having a surface microstructure, comprising: (1) applying an ink dispersed with graphene (having a concentration of graphene of 2% by weight) to the surface of a substrate through the slot coating
Oberflächenmikrostruktur, Erhitzen und Trocknen bei 150°C für 20 min, um einen leitendenSurface microstructure, heating and drying at 150°C for 20 min to produce a conductive
Film zu bilden; (2) Beschichten des leitenden Films mit einem lichthärtenden Harz (Epoxidharzsystem),to form film; (2) coating the conductive film with a light-curing resin (epoxy resin system),
Bedecken mit einem durchsichtigen Kunststoffsubstrat mit einer hydrophoben Oberfläche,Covering with a clear plastic substrate with a hydrophobic surface,
Auspressen des überschüssigen flüssigen Harzes, anschlieBendes Aushärten des lichthärtenden Harzes unter Verwendung des Laserstrahls, nachdem das durchsichtigeSqueezing out the excess liquid resin, then curing the light-curing resin using the laser beam after the transparent
Substrat eng an dem Sandpapier anlag, wobei die Wellenlänge des Laserstrahls 390 nm, dieSubstrate was tightly attached to the sandpaper, with the wavelength of the laser beam being 390 nm
Leistung 45 Mw/cm? und die Bestrahlungszeit 0,5 s beträgt; nach dem Bestrahlen bildet das lichthärtende Harz in dem von dem Laserstrahl bestrahlten Bereich eine enge Verbindung mit einem Teil von Graphen auf dem leitenden Film, während das lichthärtende Harz im nicht bestrahlten Bereich in einem flüssigen Zustand auf der Sandpapieroberfläche verbleibt. (3) Entfernen des durchsichtigen Substrats und Legen des Sandpapiers als Ganzes inPower 45 Mw/cm? and the irradiation time is 0.5 s; after irradiation, the light-curing resin in the area irradiated by the laser beam forms a tight bond with a part of graphene on the conductive film, while the light-curing resin in the non-irradiated area remains in a liquid state on the sandpaper surface. (3) Remove the clear substrate and place the sandpaper as a whole
Ethanol, um das nicht ausgehärtete lichthärtende Harz zu reinigen, wobei die Oberfläche des leitenden Films auf dem Sandpapier, der keine enge Verbindung mit dem lichthärtendenEthanol to clean the uncured light-curing resin, the surface of the conductive film on the sandpaper that does not have a close connection with the light-curing
Harz gebildet hat, sauber bleibt. (4) Einweichen des Sandpapiers als Ganzes für 5 min in einer Ethanollösung, wobei die engeResin has formed, remains clean. (4) Soak the sandpaper as a whole for 5 min in an ethanol solution, keeping the close
Verbindung in dem von dem Laserstrahl bestrahlten Bereich sich vom Substrat mitConnection in the area irradiated by the laser beam from the substrate
Oberflächenmikrostruktur ablöst, d.h. nach Einweichen in Ethanol für 5 min nimmt das ausgehärtete Harz das Ethanol auf und quillt auf und löst sich von dem Substrat ab, während die Graphen auf dem Sandpapier, mit denen es fest verbunden ist, mitgenommen werden.Surface microstructure detaches, i.e. after soaking in ethanol for 5 min, the cured resin absorbs the ethanol and swells and detaches from the substrate, while taking with it the graphene on the sandpaper to which it is firmly bonded.
Nach dem Einweichen und Reinigen mit Wasser wird der verbleibende Teil von Graphen auf dem leitenden Film auf dem Sandpapier gemustert.After soaking and cleaning with water, the remaining part of graphene on the conductive film is patterned on the sandpaper.
Ausführungsbeispiel 3Example 3
Das vorliegende Ausführungsbeispiel stellt ein Verfahren zur Herstellung von niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhrenmustern auf einem Substrat mitThe present embodiment provides a method for producing low-dimensional carbon nanotube patterns on a substrate
Oberflächenmikrostruktur zur Verfügung, umfassend:Surface microstructure available, comprising:
(1) Auftragen einer mit niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhren (mit einer(1) Applying a low-dimensional carbon nanotube (with a
Konzentration der Kohlenstoffnanoröhren von 6 Gew.-%) dispergierten Tinte durch dieConcentration of carbon nanotubes of 6% by weight of dispersed ink through the
Schlitzbeschichtung auf die Oberfläche eines Substrats mit Oberflächenmikrostruktur,Slot coating on the surface of a substrate with a surface microstructure,
Erhitzen und Trocknen bei 50°C für 40 min, um einen leitenden Film zu bilden; (2) Beschichten des leitenden Films mit einem lichthärtenden Harz (Epoxidharzsystem),heating and drying at 50°C for 40 min to form a conductive film; (2) coating the conductive film with a light-curing resin (epoxy resin system),
Bedecken mit einem durchsichtigen Kunststoffsubstrat mit einer hydrophoben Oberfläche,Covering with a clear plastic substrate with a hydrophobic surface,
Auspressen des überschüssigen flüssigen Harzes, anschlieBendes Aushärten des lichthärtenden Harzes unter Verwendung des Laserstrahls, nachdem das durchsichtigeSqueezing out the excess liquid resin, then curing the light-curing resin using the laser beam after the transparent
Substrat eng an dem Sandpapier anlag, wobei die Wellenlänge des Laserstrahls 420 nm, dieSubstrate was close to the sandpaper, with the wavelength of the laser beam being 420 nm
Leistung 39 Mw/cm? und die Bestrahlungszeit 0,7 s beträgt; nach dem Bestrahlen bildet das lichthärtende Harz in dem von dem Laserstrahl bestrahlten Bereich eine enge Verbindung mit einem Teil der niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhren auf dem leitenden Film, während das lichthärtende Harz im nicht bestrahlten Bereich in einem flüssigen Zustand auf der Sandpapieroberfläche verbleibt. (3) Entfernen des durchsichtigen Substrats und Legen des Sandpapiers als Ganzes inOutput 39 Mw/cm? and the irradiation time is 0.7 s; after irradiation, the light-curing resin in the area irradiated by the laser beam forms a tight bond with a part of the low-dimensional carbon nanotubes on the conductive film, while the light-curing resin in the non-irradiated area remains in a liquid state on the sandpaper surface. (3) Remove the clear substrate and place the sandpaper as a whole
Ethanol, um das nicht ausgehärtete lichthärtende Harz zu reinigen, wobei die Oberfläche des leitenden Films auf dem Sandpapier, der keine enge Verbindung mit dem lichthärtendenEthanol to clean the uncured light-curing resin, the surface of the conductive film on the sandpaper that does not have a close connection with the light-curing
Harz gebildet hat, sauber bleibt. (4) Einweichen des Sandpapiers als Ganzes für 10 min in einer Ethanollösung, wobei die enge Verbindung in dem von dem Laserstrahl bestrahlten Bereich sich vom Substrat mitResin has formed, remains clean. (4) Soak the sandpaper as a whole in an ethanol solution for 10 min, with the tight bond in the area irradiated by the laser beam coming away from the substrate
Oberflächenmikrostruktur ablöst, d.h. nach Einweichen in Ethanol für 10 min nimmt das ausgehärtete Harz das Ethanol auf und quillt auf und löst sich von dem Substrat ab, während die niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhren auf dem Sandpapier, mit denen es fest verbunden ist, mitgenommen werden. Nach dem Einweichen und Reinigen mit Wasser wird der verbleibende Teil von niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhren auf dem leitendenSurface microstructure detaches, i.e. after soaking in ethanol for 10 min, the cured resin absorbs the ethanol and swells and detaches from the substrate, while taking with it the low-dimensional carbon nanotubes on the sandpaper to which it is firmly attached. After soaking and cleaning with water, the remaining part of low-dimensional carbon nanotubes becomes conductive
Film auf dem Sandpapier gemustert.Film patterned on the sandpaper.
Ausführungsbeispiel 4Example 4
Das vorliegende Ausführungsbeispiel stellt ein Verfahren zur Herstellung von niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhrenmustern auf einem Substrat mitThe present embodiment provides a method for producing low-dimensional carbon nanotube patterns on a substrate
Oberflächenmikrostruktur zur Verfügung, umfassend:Surface microstructure available, comprising:
(1) Auftragen einer mit niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhren (mit einer(1) Applying a low-dimensional carbon nanotube (with a
Konzentration der Kohlenstoffnanoröhren von 6 Gew.-%) dispergierten Tinte durch dieConcentration of carbon nanotubes of 6% by weight of dispersed ink through the
Tintenstrahlbeschichtung auf die Oberfläche eines Substrats mit Oberflächenmikrostruktur,Inkjet coating on the surface of a substrate with a surface microstructure,
Erhitzen und Trocknen bei 90°C für 35 min, um einen leitenden Film zu bilden; (2) Beschichten des leitenden Films mit einem lichthärtenden Harz (Acrylatsystem),Heating and drying at 90°C for 35 min to form a conductive film; (2) coating the conductive film with a light-curing resin (acrylate system),
Bedecken mit einem durchsichtigen Kunststoffsubstrat mit einer hydrophilen Oberfläche,Covering with a clear plastic substrate with a hydrophilic surface,
Auspressen des überschüssigen flüssigen Harzes, anschlieBendes Aushärten des lichthärtenden Harzes unter Verwendung des Laserstrahls, nachdem das durchsichtigeSqueezing out the excess liquid resin, then curing the light-curing resin using the laser beam after the transparent
Substrat eng an dem Sandpapier anlag, wobei die Wellenlänge des Laserstrahls 400 nm, dieSubstrate was tightly attached to the sandpaper, with the wavelength of the laser beam being 400 nm
Leistung 44 Mw/cm® und die Bestrahlungszeit 0,6 s beträgt; nach dem Bestrahlen bildet das lichthärtende Harz in dem von dem Laserstrahl bestrahlten Bereich eine enge Verbindung mit einem Teil der niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhren auf dem leitenden Film und dem durchsichtigen Kunststoffsubstrat, während das lichthärtende Harz im nicht bestrahltenPower is 44 Mw/cm® and the irradiation time is 0.6 s; After irradiation, the light-curing resin in the area irradiated by the laser beam forms a close connection with a part of the low-dimensional carbon nanotubes on the conductive film and the transparent plastic substrate, while the light-curing resin in the non-irradiated area forms a close connection
Bereich in einem flüssigen Zustand auf der Sandpapieroberfläche verbleibt. (3) Entfernen des durchsichtigen Substrats, der ausgehärtete Teil des Harzes wird zusammen mit den Kohlenstoffnanoröhren vom Sandpapier entfernt, und der verbleibende Teil derArea remains in a liquid state on the sandpaper surface. (3) Removing the transparent substrate, the cured part of the resin is removed from the sandpaper along with the carbon nanotubes, and the remaining part of the
Kohlenstoffnanoröhren auf dem leitenden Film wird auf dem Sandpapier gemustert.Carbon nanotubes on the conductive film is patterned on the sandpaper.
Ausführungsbeispiel 5Example 5
Das vorliegende Ausführungsbeispiel stellt ein Verfahren zur Herstellung von niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhrenmustern auf einem Substrat mitThe present embodiment provides a method for producing low-dimensional carbon nanotube patterns on a substrate
Oberflächenmikrostruktur zur Verfügung, umfassend: (1) Auftragen einer mit niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhren (mit einerSurface microstructure available, comprising: (1) applying a low-dimensional carbon nanotube (with a
Konzentration der Kohlenstoffnanoröhren von 8 Gew.-%) dispergierten Tinte durch dieConcentration of carbon nanotubes of 8% by weight of dispersed ink through the
Tintenstrahlbeschichtung auf die Oberfläche eines Substrats mit Oberflächenmikrostruktur,Inkjet coating on the surface of a substrate with a surface microstructure,
Erhitzen und Trocknen bei 120°C für 20 min, um einen leitenden Film zu bilden; (2) Beschichten des leitenden Films mit einem lichthärtenden Harz (Acrylatsystem),Heating and drying at 120°C for 20 min to form a conductive film; (2) coating the conductive film with a light-curing resin (acrylate system),
Bedecken mit einem durchsichtigen Kunststoffsubstrat mit einer hydrophilen Oberfläche,Covering with a clear plastic substrate with a hydrophilic surface,
Auspressen des überschüssigen flüssigen Harzes, anschlieBendes Aushärten des lichthärtenden Harzes unter Verwendung des Laserstrahls, nachdem das durchsichtigeSqueezing out the excess liquid resin, then curing the light-curing resin using the laser beam after the transparent
Substrat eng an dem Sandpapier anlag, wobei die Wellenlänge des Laserstrahls 415 nm, dieSubstrate was tightly attached to the sandpaper, with the wavelength of the laser beam being 415 nm
Leistung 40 Mw/cm? und die Bestrahlungszeit 1 s beträgt; nach dem Bestrahlen bildet das lichthärtende Harz in dem von dem Laserstrahl bestrahlten Bereich eine enge Verbindung mit einem Teil der niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhren auf dem leitenden Film und dem durchsichtigen Kunststoffsubstrat, während das lichthärtende Harz im nicht bestrahltenPower 40 Mw/cm? and the irradiation time is 1 s; After irradiation, the light-curing resin in the area irradiated by the laser beam forms a close connection with a part of the low-dimensional carbon nanotubes on the conductive film and the transparent plastic substrate, while the light-curing resin in the non-irradiated area forms a close connection
Bereich in einem flüssigen Zustand auf der Sandpapieroberfläche verbleibt. (3) Entfernen des durchsichtigen Substrats, der ausgehärtete Teil des Harzes wird zusammen mit den Kohlenstoffnanoröhren vom Sandpapier entfernt, und der verbleibende Teil derArea remains in a liquid state on the sandpaper surface. (3) Removing the transparent substrate, the cured part of the resin is removed from the sandpaper along with the carbon nanotubes, and the remaining part of the
Kohlenstoffnanoröhren auf dem leitenden Film wird auf dem Sandpapier gemustert.Carbon nanotubes on the conductive film is patterned on the sandpaper.
Ausführungsbeispiel 6Example 6
Das vorliegende Ausführungsbeispiel stellt ein Verfahren zur Herstellung vonThe present exemplary embodiment represents a method for producing
Lamellengraphenmustern auf einem Substrat mit Oberflächenmikrostruktur zur Verfügung, umfassend: (1) Auftragen einer mit Lamellengraphen (mit einer Konzentration von Graphen von 3 Gew.- %) dispergierten Tinte durch die Vakuumfiltration auf die Oberfläche eines Substrats mitLamellar graphene patterns on a substrate having a surface microstructure, comprising: (1) applying an ink dispersed with lamellar graphene (with a concentration of graphene of 3% by weight) to the surface of a substrate by vacuum filtration
Oberflächenmikrostruktur, Erhitzen und Trocknen bei 80°C für 25 min, um einen leitendenSurface microstructure, heating and drying at 80°C for 25 min to produce a conductive
Film zu bilden; (2) Beschichten des leitenden Films mit einem lichthärtenden Harz (Acrylatsystem),to form film; (2) coating the conductive film with a light-curing resin (acrylate system),
Bedecken mit einem durchsichtigen Kunststoffsubstrat mit einer hydrophilen Oberfläche,Covering with a clear plastic substrate with a hydrophilic surface,
Auspressen des überschüssigen flüssigen Harzes, anschlieBendes Aushärten des lichthärtenden Harzes unter Verwendung des Laserstrahls, nachdem das durchsichtigeSqueezing out the excess liquid resin, then curing the light-curing resin using the laser beam after the transparent
Substrat eng an dem Sandpapier anlag, wobei die Wellenlänge des Laserstrahls 395 nm, dieSubstrate was tightly attached to the sandpaper, with the wavelength of the laser beam being 395 nm
Leistung 43 Mw/cm? und die Bestrahlungszeit 0,6 s beträgt; nach dem Bestrahlen bildet das lichthärtende Harz in dem von dem Laserstrahl bestrahlten Bereich eine enge Verbindung mit einem Teil der Lamellengraphen auf dem leitenden Film und dem durchsichtigenPower 43 Mw/cm? and the irradiation time is 0.6 s; after irradiation, the light-curing resin forms a close bond with a part of the lamellar graphene on the conductive film and the transparent one in the area irradiated by the laser beam
Kunststoffsubstrat, während das lichthärtende Harz im nicht bestrahlten Bereich in einem flüssigen Zustand auf der Sandpapieroberfläche verbleibt. (3) Entfernen des durchsichtigen Substrats, der ausgehärtete Teil des Harzes wird zusammen mit den Graphen vom Sandpapier entfernt, und der verbleibende Teil der Graphen auf dem leitenden Film wird auf dem Sandpapier gemustert.plastic substrate, while the light-curing resin remains in a liquid state on the sandpaper surface in the non-irradiated area. (3) Removing the transparent substrate, the cured part of the resin is removed from the sandpaper along with the graphene, and the remaining part of the graphene on the conductive film is patterned on the sandpaper.
Ausführungsbeispiel 7Example 7
Das vorliegende Ausführungsbeispiel stellt ein flexibles leitendes Material mitThe present embodiment includes a flexible conductive material
Kohlenstoffnanoröhrenmustern zur Verfügung, umfassend insbesondere die folgendenCarbon nanotube patterns are available, including in particular the following
Schritte: (1) Auftragen einer mit niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhren (mit einerSteps: (1) Applying a low-dimensional carbon nanotube (with a
Konzentration der Kohlenstoffnanoröhren von 5 Gew.-%) dispergierten Tinte durch dieConcentration of carbon nanotubes of 5% by weight of dispersed ink through the
Tropfenbeschichtung auf die Oberfläche eines Substrats mit Oberflächenmikrostruktur,Drop coating on the surface of a substrate with a surface microstructure,
Erhitzen und Trocknen bei 90°C für 30 min, um einen leitenden Film zu bilden; (2) Beschichten des leitenden Films mit einem lichthärtenden Harz (Acrylatsystem),Heating and drying at 90°C for 30 min to form a conductive film; (2) coating the conductive film with a light-curing resin (acrylate system),
Bedecken mit einem durchsichtigen Kunststoffsubstrat mit einer hydrophoben Oberfläche,Covering with a clear plastic substrate with a hydrophobic surface,
Auspressen des überschüssigen flüssigen Harzes, anschlieBendes Aushärten des lichthärtenden Harzes unter Verwendung des Laserstrahls, nachdem das durchsichtigeSqueezing out the excess liquid resin, then curing the light-curing resin using the laser beam after the transparent
Substrat eng an dem Sandpapier anlag, wobei die Wellenlänge des Laserstrahls 405 nm, dieSubstrate was tightly attached to the sandpaper, with the wavelength of the laser beam being 405 nm
Leistung 42 Mw/cm? und die Bestrahlungszeit 1 s beträgt; nach dem Bestrahlen bildet das lichthärtende Harz in dem von dem Laserstrahl bestrahlten Bereich eine enge Verbindung mit einem Teil der niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhren auf dem leitenden Film, während das lichthärtende Harz im nicht bestrahlten Bereich in einem flüssigen Zustand auf der Sandpapieroberfläche verbleibt. (3) Entfernen des durchsichtigen Substrats und Legen des Sandpapiers als Ganzes inPower 42 Mw/cm? and the irradiation time is 1 s; after irradiation, the light-curing resin in the area irradiated by the laser beam forms a tight bond with a part of the low-dimensional carbon nanotubes on the conductive film, while the light-curing resin in the non-irradiated area remains in a liquid state on the sandpaper surface. (3) Remove the clear substrate and place the sandpaper as a whole
Ethanol, um das nicht ausgehärtete lichthärtende Harz zu reinigen, wobei die Oberfläche des leitenden Films auf dem Sandpapier, der keine enge Verbindung mit dem lichthärtendenEthanol to clean the uncured light-curing resin, the surface of the conductive film on the sandpaper that does not have a close connection with the light-curing
Harz gebildet hat, sauber bleibt. (4) Einweichen des Sandpapiers als Ganzes für 8 min in einer Ethanollösung, wobei die engeResin has formed, remains clean. (4) Soak the sandpaper as a whole for 8 min in an ethanol solution, keeping the close
Verbindung in dem von dem Laserstrahl bestrahlten Bereich sich vom Substrat mitConnection in the area irradiated by the laser beam from the substrate
Oberflächenmikrostruktur ablöst, d.h. nach Einweichen in Ethanol für 8 min nimmt das ausgehärtete Harz das Ethanol auf und quillt auf und löst sich von dem Substrat ab, während die niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanoröhren auf dem Sandpapier, mit denen es fest verbunden ist, mitgenommen werden. Nach dem Einweichen und Reinigen mit Wasser wird der verbleibende Teil von Kohlenstoffnanoröhren auf dem leitenden Film auf demSurface microstructure detaches, i.e. after soaking in ethanol for 8 min, the cured resin absorbs the ethanol and swells and detaches from the substrate, while taking with it the low-dimensional carbon nanotubes on the sandpaper to which it is firmly attached. After soaking and cleaning with water, the remaining part of carbon nanotubes is placed on the conductive film on the
Sandpapier gemustert. (5) Beschichten des Kohlenstoffnanoröhrenmusters auf dem Sandpapier mitPatterned sandpaper. (5) Coating the carbon nanotube pattern on the sandpaper with
Polydimethylsiloxan und Abziehen nach dem Aushärten zu einem Film, so dass dasPolydimethylsiloxane and peeled off into a film after curing so that the
Kohlenstoffnanoröhrenmuster vom Sandpapier auf den Polydimethylsiloxanfilm übertragen wird, um ein flexibles leitendes mit Kohlenstoffnanoröhren Material zu erhalten, wie inCarbon nanotube pattern is transferred from the sandpaper to the polydimethylsiloxane film to obtain a flexible conductive carbon nanotube material as in
Figur 3 dargestellt.Figure 3 shown.
Ausführungsbeispiel 8Embodiment 8
Das vorliegende Ausführungsbeispiel stellt ein flexibles leitendes Material mitThe present embodiment includes a flexible conductive material
Graphenmuster zur Verfügung, umfassend insbesondere die folgenden Schritte: (1) Auftragen einer mit Lamellengraphen (mit einer Konzentration von Graphen von 7 Gew.- %) dispergierten Tinte durch die Vakuumfiltration auf die Oberfläche eines Substrats mitGraphene patterns are available, comprising in particular the following steps: (1) applying an ink dispersed with lamellar graphene (with a concentration of graphene of 7% by weight) to the surface of a substrate by vacuum filtration
Oberflächenmikrostruktur, Erhitzen und Trocknen bei 80°C für 30 min, um einen leitendenSurface microstructure, heating and drying at 80°C for 30 min to produce a conductive
Film zu bilden; (2) Beschichten des leitenden Films mit einem lichthärtenden Harz (Acrylatsystem),to form film; (2) coating the conductive film with a light-curing resin (acrylate system),
Bedecken mit einem durchsichtigen Kunststoffsubstrat mit einer hydrophilen Oberfläche,Covering with a clear plastic substrate with a hydrophilic surface,
Auspressen des überschüssigen flüssigen Harzes, anschlieBendes Aushärten des lichthärtenden Harzes unter Verwendung des Laserstrahls, nachdem das durchsichtigeSqueezing out the excess liquid resin, then curing the light-curing resin using the laser beam after the transparent
Substrat eng an dem Sandpapier anlag, wobei die Wellenlänge des Laserstrahls 395 nm, dieSubstrate was tightly attached to the sandpaper, with the wavelength of the laser beam being 395 nm
Leistung 43 Mw/cm? und die Bestrahlungszeit 0,6 s beträgt; nach dem Bestrahlen bildet das lichthärtende Harz in dem von dem Laserstrahl bestrahlten Bereich eine enge Verbindung mit einem Teil der Lamellengraphen auf dem leitenden Film und dem durchsichtigenPower 43 Mw/cm? and the irradiation time is 0.6 s; after irradiation, the light-curing resin forms a close bond with a part of the lamellar graphene on the conductive film and the transparent one in the area irradiated by the laser beam
Kunststoffsubstrat, während das lichthärtende Harz im nicht bestrahlten Bereich in einem flüssigen Zustand auf der Sandpapieroberfläche verbleibt. (3) Entfernen des durchsichtigen Substrats, der ausgehärtete Teil des Harzes wird zusammen mit den Graphen vom Sandpapier entfernt, und der verbleibende Teil der Graphen auf dem leitenden Film wird auf dem Sandpapier gemustert. (4) erneutes Auftragen des lichthärtenden Harzes auf das Graphenmuster auf demplastic substrate, while the light-curing resin remains in a liquid state on the sandpaper surface in the non-irradiated area. (3) Removing the transparent substrate, the cured part of the resin is removed from the sandpaper along with the graphene, and the remaining part of the graphene on the conductive film is patterned on the sandpaper. (4) re-applying the light-curing resin to the graphene pattern on the
Sandpapier und Aushärten durch die Bestrahlung mit dem Laserstrahl für 4 s, wobei dieSandpaper and hardening by irradiation with the laser beam for 4 s, whereby the
Wellenlänge des Laserstrahls 390 nm und die Leistung 42 Mw/cm? beträgt. Abziehen derLaser beam wavelength 390 nm and power 42 Mw/cm? amounts. Pulling off the
Schicht aus lichthärtendem Harz nach dem Aushärten zu einem Film, so dass dasLayer of light-curing resin after curing into a film so that the
Graphenmuster vom Sandpapier auf das lichthärtende Harzsubstrat übertragen wird, wie inGraphene pattern is transferred from the sandpaper to the light-curing resin substrate as in
Figur 4 dargestellt, um ein flexibles leitendes Material mit Graphenmustern zu erhalten.Figure 4 to obtain a flexible conductive material with graphene patterns.
Die Leistungsparameter der in den Ausführungsbeispielen 1 bis 8 der vorliegendenThe performance parameters in embodiments 1 to 8 of the present
Anmeldung hergestellten niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomuster auf dem Sandpapier sind wie folgt:Low-dimensional carbon nanopatterns produced on the sandpaper are as follows:
Die Linienbreite wird durch die optische Kalibrierung bestimmt; die elektrische Leitfähigkeit wird durch ein Multimeter oder ein Quellenmessgerät bestimmt; der Biegeradius wird durch Anbringen der Probe auf einer Biegefläche mit einem bestimmten Krümmungsradius und gleichzeitiges Messen des Widerstandswertes bestimmt; die Dehnungseigenschaften werden bestimmt, indem zwei Enden der Probe auf einer dehnbaren Halterung befestigt werden, die Position der beiden Enden der Halterung einstellt wird, um die Probe zu dehnen, und gleichzeitig der Widerstand der gedehnten Probe gemessen wird.The line width is determined by the optical calibration; electrical conductivity is determined by a multimeter or a source meter; the bending radius is determined by placing the sample on a bending surface with a certain radius of curvature and simultaneously measuring the resistance value; The elongation properties are determined by attaching two ends of the sample to a stretchable holder, adjusting the position of the two ends of the holder to stretch the sample, and simultaneously measuring the resistance of the stretched sample.
Die Ergebnisse sind wie folgt:The results are as follows:
Tabelle 1: Leistungsparameter der in den Ausführungsbeispielen 1 bis 8 hergestelltenTable 1: Performance parameters of those produced in exemplary embodiments 1 to 8
SilbernanomusterSilver nanopattern
Ausführung | Linienbreite (um) | Elektrische Biegeradius Dehnungseigens ee 40 À sbeispiel Leitfähigkeit (Q) | (cm) chaften (%)Execution | Line width (around) | Electrical bending radius elongation properties ee 40 À s example conductivity (Q) | (cm) properties (%)
Ausführung | 20um-50um 100Q-120 kQ 2-10 190 sbeispiel 1Execution | 20um-50um 100Q-120 kQ 2-10 190 sexample 1
Ausführung | 30um—500um 200Q-1kQ 1-10 105 sbeispiel 2Execution | 30um—500um 200Q-1kQ 1-10 105 sexample 2
Ausführung | 50um-5004um 200Q-80 kQ 1-15 55 sbeispiel 3Execution | 50um-5004um 200Q-80 kQ 1-15 55 example 3
Ausführung | 20um-800um 300Q-90 kQ 1-25 70 sbeispiel 4Execution | 20um-800um 300Q-90 kQ 1-25 70 sexample 4
Ausführung | 30um-800um 200Q-100 kQ 1-20 145 sbeispiel 5Execution | 30um-800um 200Q-100 kQ 1-20 145 sexample 5
Ausführung | 30um-800um 200Q-100 kQ 0.5-30 110 sbeispiel 6Execution | 30um-800um 200Q-100 kQ 0.5-30 110 sexample 6
Ausführung | 30um-500um 100Q-220 kQ 1-20 100 sbeispiel 7Execution | 30um-500um 100Q-220 kQ 1-20 100 sexample 7
Ausführung | 30um-500um 100Q-220 kQ 1-20 100 sbeispiel 8Execution | 30um-500um 100Q-220 kQ 1-20 100 sexample 8
Aus Tabelle 1 ist es ersichtlich, dass bei dem Verfahren zur Herstellung von niedrigdimensionalen Kohlenstoffnanomaterialmustern auf einem Substrat mitFrom Table 1, it can be seen that in the method of producing low-dimensional carbon nanomaterial patterns on a substrate with
Oberflächenmikrostruktur die minimale Linienbreite des Musters 20 um und der Widerstand der gemusterten leitenden dünnen Films 100-200 Kilohm beträgt, wobei der genaueSurface microstructure the minimum line width of the pattern is 20um and the resistance of the patterned conductive thin film is 100-200 kilohms, the exact
Wert des Widerstands vom gewählten Material, der Dicke des abgeschiedenen Materials und dem Design der Struktur abhängt. Der leitende dünne Film, der niedrigdimensionalesValue of resistance depends on the selected material, the thickness of the deposited material and the design of the structure. The conductive thin film, which is low dimensional
Nanomaterialien enthält, weist im gedehnten Zustand mit der doppelten Ausgangslänge (d.h. 50% Dehnungseigenschaft) eine 400%ige Widerstandsänderung gegenüber dem ursprünglichen Widerstandswert auf und kann in Dehnungssensoren usw. eingesetzt werden.Contains nanomaterials, when stretched with twice the initial length (i.e. 50% stretch property), has a 400% change in resistance compared to the original resistance value and can be used in strain sensors etc.
Es sollte drauf hingewiesen werden, dass der vorstehende Inhalt nur bevorzugteIt should be noted that the above content is only preferred
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung darstellt und nicht dazu dient, denrepresents embodiments of the present invention and is not intended to serve the purpose
Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu beschränken. Alle unter Gedanken undLimit the scope of the present invention. All under thoughts and
Grundsätzen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Änderungen, äquivalenten Ersatze und Verbesserungen sollen als vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung gedeckt angesehen werden.Changes, equivalent substitutions and improvements made in accordance with the principles of the present invention are to be considered within the scope of the present invention.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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FG | Patent granted |
Effective date: 20240423 |