CN102149629A - 金属纳米带及其制造方法以及传导墨水组合物和包含该传导墨水组合物的传导膜 - Google Patents

金属纳米带及其制造方法以及传导墨水组合物和包含该传导墨水组合物的传导膜 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种金属纳米带及其制造方法，以及一种传导墨水组合物和包含该传导墨水组合物的传导膜。所述金属纳米带无需施加高温和高压便可容易地在常温和常压下制造，且如果在低温下进行热处理或干燥工序前将包含所述金属纳米带的传导墨水组合物印刷在衬底上，则所述金属纳米带还可用于形成表现出优异传导性的传导膜或传导图案。因此，所述金属纳米带和传导墨水组合物可以非常适宜地用于在需要低温加热的环境下形成半导体器件、显示器、太阳能电池的传导图案或传导膜。所述金属纳米带的长度为500nm或大于500nm，长/宽比为10或大于10，且宽/厚比为3或大于3。

Description

金属纳米带及其制造方法以及传导墨水组合物和包含该传导墨水组合物的传导膜
技术领域
本发明涉及一种金属纳米带及其制造方法，以及一种传导墨水组合物和包含该传导墨水组合物的传导膜。
背景技术
在半导体器件、显示装置(比如PDP或LCD)或太阳能电池等中包括多种传导元件，比如电极、布线或电磁屏蔽膜。用于形成传导元件的主要使用的方法之一是将传导微粒(例如，包含传导纳米粒子和溶剂的传导墨水组合物)印刷在衬底上，然后，热处理(例如，焙烧和干燥)以形成传导图案或传导膜，该传导图案或传导膜在衬底上形成各种传导元件。
然而，为了使用迄今开发的传导纳米粒子形成传导膜或传导图案，需要如下的工序：将包含该传导纳米粒子的传导墨水组合物印刷在衬底上，然后在高温下焙烧以除去传导墨水组合物中包含的有机物(例如，有机溶剂)，并减少或熔接(melting-connect)传导纳米粒子。该工序用来减少传导墨水组合物中包含的传导纳米粒子或熔接传导纳米粒子，以得到表现出优良的传导性的均匀的传导图案或传导膜。
然而，由于必需高温焙烧工序，导致能够形成传导膜或传导图案的衬底的种类受限。为此，对于即使在较低温度下应用焙烧工序或热处理也可形成具有优良传导性的传导图案等的传导纳米粒子或传导墨水组合物，一直存在需求。
因此，已提出多种用于低温焙烧的传导纳米粒子或传导墨水组合物，但是存在不可能充分降低焙烧温度或不可能获得足够的传导性的限制。
发明内容
本发明提供一种金属纳米带，该金属纳米带即使在需要低温加热的环境下也能够形成表现出优良的传导性的传导图案或传导膜。
此外，本发明提供一种金属纳米带的制造方法，该方法通过简便的过程可以制造出金属纳米带。
本发明也提供一种包含上述金属纳米带的传导墨水组合物，如果在低温下进行热处理或干燥工序前将该传导墨水组合物印刷在衬底上，则该传导墨水组合物能够形成表现出优良的传导性的传导图案或传导膜。
此外，本发明提供一种包括上述金属纳米带的传导膜。
因此，本发明提供一种金属纳米带，其长度为500nm或大于500nm，长/宽比为10或大于10，且宽/厚比为3或大于3。该金属纳米带的长度可以为1μm～2000μm，宽度为100nm～100μm，且厚度为15nm～500nm。
本发明也提供一种金属纳米带的制造方法，该方法包括使碳纳米管、导电聚合物和金属盐反应。
本发明还提供一种可印刷的传导墨水组合物，其包含上述金属纳米带和溶剂。
本发明还提供一种包括上述金属纳米带的传导膜。
附图说明
图1和2显示实施例1制得的银纳米带的SEM图像。
图3显示实施例1制得的银纳米带的TEM图像和X射线衍射图(右上部的小图)。
图4显示实施例1制得的银纳米带的EDX光谱。
图5显示实施例2制得的银纳米带的SEM图像。
图6显示实施例3制得的银纳米带的SEM图像。
图7显示实施例4制得的银纳米带的SEM图像。
图8显示实施例5制得的银纳米带的SEM图像。
图9显示实施例6制得的银纳米带的SEM图像。
图10显示实施例7制得的银纳米带的SEM图像。
图11显示实施例8制得的银纳米带的SEM图像。
图12显示实施例9制得的银纳米带的SEM图像。
图13显示实施例10制得的银纳米带的SEM图像。
具体实施方式
下文，将根据具体实施方案说明金属纳米带及其制造方法，以及传导墨水组合物和包括该传导墨水组合物的传导膜。
此处使用的一些术语定义如下，除非另有说明。
术语“金属纳米带”是指包含金属且沿着一个方向具有长的连接形状(比如带)的纳米结构。在带的形状中沿长度方向连接的“金属纳米带”从一端到相对端的平均直线距离定义为“长度”，且在平面上沿着“长度”方向的垂直方向“金属纳米带”从一端到相对端的平均直线距离定义为“宽度”。另外，沿着“长度”方向和“宽度”方向所形成的平面的垂直方向，带状金属纳米带的上侧和下侧之间的平均直线距离定义为“厚度”。所述金属纳米带可以具有至少一个纳米尺度的长度、宽度或厚度(例如，厚度)的尺寸，且长度比宽度大几倍，宽度比厚度大几倍，由此，该金属纳米带可具有薄厚度的矩形或类似多边形沿长度方向连接的带状。
此外，所述金属纳米带“基本上不包含金属氧化物”的描述是指在金属纳米带中包含的“金属”以非氧化态存在且该金属纳米带完全不包含金属氧化物，或者，是指少量金属(例如基于金属纳米带，小于1重量％或小于0.1重量％)在制造过程或应用过程期间被氧化，该金属纳米带仅包含与之相应的少量的金属氧化物。
另外，所述金属纳米带包含单一金属(例如“仅包含银(Ag)”)的描述是指它包含一种金属成分(例如单一金属成分“银(Ag)”)，且它不包含其它种类的金属成分。然而，包含“银(Ag)”而不是“仅包含银(Ag)”的描述可以解释为不限制其它金属成分的加入。
另外，术语“传导墨水组合物”是指任何可以印刷或涂布于由聚合物、玻璃或金属等形成的衬底上以形成传导层、膜或图案的组合物，而不管它是否是粘度相对高的“浆糊”状或者它是否具有低粘度(比如水)。
另外，术语“传导膜”是指任何在由聚合物、玻璃或金属等制成的衬底上形成的以表现出导热性或导电性的层、膜或图案。
另外，任何部分“包括”、“包含”或“具有”特定组成成分的描述是指任何其它组成成分可以加入而不受限制，除非另有说明。
同时，根据本发明的一个实施方案，提供了长度为500nm或大于500nm、长/宽比为10或大于10、宽/厚比为3或大于3的金属纳米带。该金属纳米带的长度可以是1μm～2000μm，优选为2μm～1000μm，更优选为2μm～100μm。且，该金属纳米带的宽度可以是100nm～100μm，优选为100nm～10μm，更优选为100nm～2μm。而且，该金属纳米带的厚度可以是15nm～500nm，优选为20nm～300nm，更优选为20nm～250nm。
此外，所述金属纳米带的长/宽比可以是10到20000，优选为10到1000，更优选为10到200。且，该金属纳米带的宽/厚比可以是3到6000，优选为3到500，更优选为3到50。
作为本发明人的研究结果，意外发现：具有适合于传导纳米结构的纳米尺度厚度、有点宽的宽度和最小500nm到100μm或更大(最大2000μm)的长度的带状纳米结构(即本发明的金属纳米带)，可以通过使碳纳米管、导电聚合物和金属盐一起反应的方法制得。该金属纳米带以比现有传导纳米结构或传导纳米粒子更长的长度连接，且由于其有点宽的宽度而具有带状。此外，由于该金属纳米带可以通过在室温和大气压下的反应工艺制得，因此它基本上不包含金属氧化物，且它可以仅由单一金属成分比如银(Ag)形成，这些下文将详细说明。
具体而言，根据本发明的一个实施方案，可以获得金属纳米带，其中具有至少纳米尺度的厚度的精细金属颗粒以宽的宽度和足够长的长度连接，且该金属纳米带可以基本上不包含金属氧化物。因此，如果将包含上述金属纳米带的传导墨水组合物印刷在衬底上，则由此形成的传导膜比如传导层或传导图案可以表现出充分优良的传导性，而无需进行为了减少或熔接传导纳米粒子而已经应用的高温加热工序。且，所述金属纳米带可以仅包含单一金属成分比如银(Ag)。因此，所述金属纳米带可以由具有较低电阻的单一金属成分比如银(Ag)形成，使得由此形成的传导膜可以表现出更优良的传导性。
因此，所述金属纳米带可以非常优选地应用于传导墨水组合物，该传导墨水组合物用于形成各种半导体器件、显示装置或太阳能电池等的传导层或传导图案，特别是在需要低温加热的环境下。
同时，由于所述金属纳米带通过金属盐、碳纳米管和导电聚合物的反应形成，精细金属颗粒可通过导电聚合物或碳纳米管连接，使得该金属纳米带可以具有长的连接的带状和宽的宽度。特别地，该金属纳米带还可包括不连续包括在带状中同时形成带状的骨架的碳纳米管。具体地，由于金属纳米带可以具有带状，同时碳纳米管连接金属颗粒形成骨架，因此它可以基本上不包含金属氧化物，并形成具有宽的宽度和长的长度的带状。因此，如上所述，如果包含上述金属纳米带的传导墨水组合物印刷，则由此形成的传导膜比如传导层或传导图案可以表现出均匀且优良的传导性，而无需进行为了减少或熔接传导纳米粒子而已经应用的高温加热工序。
而且，所述金属纳米带可以基本上不包含金属氧化物。“基本上不包含金属氧化物”的描述的含义如上所述。如下文将要说明的，由于金属纳米带可以通过金属盐、碳纳米管和导电聚合物在室温和大气压下的反应形成，所以可以使得用于制备传导纳米粒子的高温反应工艺引起的金属氧化最小化，因此该金属纳米带可以基本上不包含金属氧化物。从而，即使不单独进行高温加热工艺(该高温加热工艺是在印刷传导墨水组合物之后为了减少传导墨水组合物中包含的传导纳米粒子而已经进行的)，由此形成的传导膜也可表现出优良的传导性。
此外，所述金属纳米带可以包含任何具有优良传导性的金属或合金，例如，银(Ag)。从而，金属纳米带和由包含该金属纳米带的传导墨水组合物形成的各种传导图案或传导层可以表现出更为优良的传导性。
特别地，由于所述金属纳米带可具有带状，同时碳纳米管等形成骨架，因此它可以仅由银(Ag)组成。具体地，由于形成带状的金属纳米带同时碳纳米管等形成骨架，所以不需要应当包括2种或更多种金属成分以及至少一种金属成分应当形成带状的骨架或基本模板，且该金属纳米带可以仅由表现出低电阻的单一金属成分比如银(Ag)组成，使得金属纳米带和由此形成的传导膜可以表现出更为优良的传导性。
即使将包含金属纳米带的传导墨水组合物印刷在由聚合物、玻璃或金属等组成的衬底上后不应用高温加热工艺，该金属纳米带也可形成表现出优良传导性的传导膜(比如传导图案或传导层)。特别地，该金属纳米带和包含该金属纳米带的传导墨水组合物，可以应用于由任何材料制成的任何衬底以形成各种传导图案或传导层，而无需进行高温加热工序。因此，该金属纳米带可以非常优选地用于传导墨水组合物，该传导墨水组合物用于形成显示装置(比如PDP或LCD等)、半导体器件或太阳能电池中包括的各种传导膜，例如电极、布线或电磁屏蔽膜等的传导层或传导图案。例如，所述金属纳米带可用于形成透明传导膜，比如在触摸屏中包括并印刷在透明衬底上的透明传导层；所述金属纳米带可用于形成半导体衬底的电极或布线图案；或者所述金属纳米带可用于形成各种显示装置的布线图案、电极或电磁屏蔽过滤器等。而且，由于金属纳米带可以表现出优良的导热性，它也可以用于形成各种导热膜。特别地，该金属纳米带可以更优选在需要低温加热的环境下应用。
同时，根据本发明的另一实施方案，提供了上述纳米带的制造方法。所述金属纳米带的制造方法包括使碳纳米管、导电聚合物和金属盐反应。
正如将被下列实施例所支持，通过上述反应工艺而不在高温和高压下进行反应，可以制得金属纳米带，其中精细金属颗粒通过导电聚合物和碳纳米管以具有宽的宽度的带状沿长度方向连接，从而表现出上述性质。特别地，由于该反应过程无需高温高压反应条件且进行单步反应，所以金属纳米带的制造工艺可以简化，且可抑制高温高压反应引起的金属氧化，从而能够制造基本上不包含金属氧化物的金属纳米带。
所述金属纳米带的制造方法可包括：形成包含碳纳米管的第一分散体，形成包含导电聚合物的第二分散体，和将第一和第二分散体混合并使它们和金属盐反应，该反应即使在室温和大气压下也可以有效地进行。例如，该反应可以在1到100℃和1到2atm下进行1到50小时，从而可以有效地制备具有上述性质的根据本发明的一个实施方案的金属纳米带。
所述导电聚合物可包括任何已知的导电聚合物，例如，聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩或它们的共聚物。且，所述金属盐可包括任何表现出传导性、通常用于形成传导纳米粒子的前驱体的金属的盐，而没有具体的限制。例如，该金属盐可以是银(Ag)的盐，具体为硫酸银(Ag2SO4)、乙酸银(Ag(CH3COO))、卤化银(比如氟化银(AgF)、氯化银(AgCl)、溴化银(AgBr)或碘化银(AgI))、氰化银(AgCN)、氰酸银(AgOCN)、乳酸银(Ag(CH3CHOHCOO))、碳酸银(Ag2CO3)、高氯酸银(AgClO4)、三氟乙酸银(Ag(CF3COO))或三氟甲烷磺酸银(Ag(CF3SO3))等。除上面例举的导电聚合物或金属盐之外，可使用任何导电聚合物或各种表现出传导性的金属的盐。
此外，所述碳纳米管可以包括任何碳纳米管，比如单壁碳纳米管或多壁碳纳米管等，没有具体限制。例如，就要制备的金属纳米带的传导性而言可更优选使用单壁碳纳米管，而就要制备的金属纳米带的机械性质而言可更优选使用多壁碳纳米管。
此外，所述金属盐、碳纳米管和导电聚合物的反应可以在选自水、醇、丙酮、甲基乙基甲酮(MEK)、乙二醇、甲酰胺(HCOOH)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或它们的混合溶剂中的溶剂中进行。例如，可将碳纳米管分散在水中以形成包含碳纳米管的第一分散体，可将导电聚合物分散在醇中以形成第二分散体，然后可将金属盐加入第一和第二分散体的混合物以使它们反应。在反应过程中，本领域的普通技术人员可以容易地改变各个反应物的加入顺序、分散体形成方法或者混合顺序等。
同时，根据本发明的另一实施方案，提供了包含上述金属纳米带和溶剂的可印刷的传导墨水组合物。所述传导墨水组合物可基本上不包含金属氧化物，而可由单一低电阻金属成分比如银(Ag)组成，且它包含上述带状金属纳米带，其中纳米尺度尺寸(厚度)的精细金属颗粒以宽的宽度沿着长度方向连接。因此，如果将该墨水组合物印刷在衬底上，则可以形成表现出优良传导性的传导膜，比如传导层或传导图案，而不进行为了减少或熔接传导纳米粒子而已经进行的高温加热工艺。
具体地，如果在为了除去溶剂在低温下进行热处理或干燥之前将传导墨水组合物印刷或涂布于衬底上，则可以形成包括多个纳米带的传导膜，比如传导层或传导图案，其中所述纳米带基本上不包含金属氧化物且具有纳米尺度厚度的金属层以宽的宽度沿长度方向连接的形状，由此该传导膜可以表现出非常优良的传导性。
因此，所述传导墨水组合物可以优选用于形成各种导电膜或者传热膜，所述传导膜比如显示装置(例如PDP或LCD)、半导体器件或太阳能电池中包括的电极、布线或电磁屏蔽膜的传导层或传导图案。例如，该传导墨水组合物可以印刷在透明衬底上以形成触摸屏中包括的透明传导层，或可用于形成半导体衬底的布线图案或电极，或可用于形成显示装置的布线图案、电极或电磁屏蔽过滤器。特别地，该传导墨水组合物可以更优选在需要低温加热的环境下应用，并且它因为无需高温加热而可以克服对可适用衬底的种类的限制。
同时，除了上述金属纳米带和溶剂外，所述传导墨水组合物还可包含碳纳米管，且如果必要，则它还可包含任何常用于传导墨水组合物中的成分，比如分散剂、粘合剂或颜料等。
此外，所述溶剂可包括任何常用于传导墨水组合物中的溶剂，且其具体实例可包括基于醇的溶剂(比如乙醇)、基于醇烷基醚的溶剂、基于醇芳基醚的溶剂、基于酯的溶剂、基于酰胺的溶剂、基于胺的溶剂、基于脂肪烃的溶剂、基于芳烃的溶剂和它们的组合物。
此外，所述传导墨水组合物基于该组合物的总重量可以包含0.1到30重量％含量的金属纳米带。从而，该金属纳米带在传导墨水组合物中的可分散性会变好，且以后可以容易地除去溶剂以形成传导层或传导图案。
同时，根据本发明的又一实施方案，提供了包括上述金属纳米带的传导膜，例如，传导层或传导图案。该传导膜可以表现出优良的传导性，且同时在其形成过程中不要求高温加热工艺，因此，该传导膜可以克服技术的局限性，比如对可适用衬底的限制，且它可以用于较为广泛的衬底和电子、电气装置。
所述传导膜可以按如下方法形成：将上述传导墨水组合物印刷或涂布于衬底上，然后在例如50到200℃的低温下将它干燥或热处理以除去传导墨水组合物中包含的溶剂。
在所述传导膜中，金属纳米带(例如，银纳米带)彼此连接以形成导电沟道。在该导电沟道中，很可能金属纳米带的宽侧彼此接触，窄侧彼此接触，或者宽侧和窄侧在金属纳米带的接触点彼此接触。然而，由于金属纳米带具有宽的宽度且在涂布传导膜时施加剪切，因此该金属纳米带很可能分布成宽侧处于底层的形状，且更可能金属纳米带的宽侧接触并连接。另一方面，在传导膜由包含另一形状的纳米结构(比如纳米线)的墨水组合物形成的情况下，更可能窄线或点在纳米结构的接触点接触，因此导电沟道的电阻可能变得较高且传导性可能变得相对较低。相反，在根据本发明另一实施方案的传导膜中，更可能宽侧在金属纳米带的接触点接触，从而表现出更优良的传导性。
因此，所述传导膜可以是显示装置、半导体器件或太阳能电池中包括的电极、布线或电磁屏蔽膜的传导层或传导图案，或者传导膜可以是形成于透明衬底上并在触摸屏等中包括的透明传导膜(比如透明传导层)。
特别是，由于涂覆了传导膜的触摸屏、太阳能电池、显示装置或半导体器件包括不在高温加热条件下形成并仍表现出优良传导性的传导元件，因此它可以克服技术的局限性，比如在可适用衬底方面的限制，且表现出优良的性质。
同时，所述触摸屏、太阳能电池、显示装置或半导体器件可通过常用方法制造，除了包括由上述传导墨水组合物形成的传导膜。
下面将参考下列实施例详细说明本发明。然而，这些实施例仅用于说明本发明，本发明的范围不局限于此。
A.试剂的制备
用于制备下述银纳米带的试剂如下，且它们如购买的原样使用，不特别提纯。
盐酸苯胺(Aldrich，97％)、2-氨基苯甲酸(Aldrich，99％)、2-氨基苯酚(Aldrich，97％)、1，3-苯二胺(Aldrich，99+％)、过硫酸铵(Acros，98％)、HCl(Duksan)、HNO3(Duksan)、AgNO3(Acros，99％)
作为多壁碳纳米管(MWNT)，使用由CCVD生产且不经过提纯工艺的平均直径为10nm且纯度为90％的Nanocyl(Nanocyl-7000)的产品。将2g MWNT加入烧瓶中，加入100ml浓硝酸，然后该混合物回流4小时，而后冷却至室温，过滤以分离出碳纳米管(CNT)。用蒸馏水洗涤该混合物直到pH变成中性，然后，在室温下干燥并用于制造银纳米带。
B.导电聚合物的合成
合成实施例1.PANi(聚苯胺)-酸(翠绿亚胺盐)的合成
在1L的烧瓶中，将5.18g盐酸苯胺溶于250ml 0.2M盐酸溶液中，并在搅拌下将溶于250ml 0.2M盐酸溶液中的14.26g过硫酸铵滴加到上述苯胺溶液中。该混合物在室温下聚合3～4小时，然后，离心分离，用0.2M盐酸溶液洗涤两次并用丙酮洗涤一次，在室温下干燥，从而得到4.5g深蓝绿色粉末。所得到的PANi-酸由下面化学结构式a)表示。
a)PANi-酸：
合成实施例2.PANi-碱(翠绿亚胺碱)的合成
使合成实施例1中得到的PANi-酸在0.5M NaOH溶液中反应过夜，然后，离心分离，用蒸馏水和丙酮洗涤，而后在室温下干燥，从而得到3.6g靛蓝色粉末。所得到的PANi-碱由下面化学结构式b)表示。
b)PANi-碱
Figure BDA0000050081340000101
合成实施例3.P[Ani]0.8[邻氨基苯甲酸]0.2的合成
基本上通过和合成实施例1相同的方法制得4.92g P[Ani]0.8[邻氨基苯甲酸]0.2，除了使用5.18g盐酸苯胺和1.37g邻氨基苯甲酸代替5.18g盐酸苯胺。所得到的P[Ani]0.8[邻氨基苯甲酸]0.2由下面化学结构式c)表示。
c)P[Ani][邻氨基苯甲酸]
Figure BDA0000050081340000102
合成实施例4.P[Ani]0.5[邻氨基苯甲酸]0.5的合成
基本上通过和合成实施例3相同的方法制得3.23g P[Ani]0.5[邻氨基苯甲酸]0.5，除了使用3.24g盐酸苯胺和3.43g邻氨基苯甲酸。所得到的P[Ani]0.5[邻氨基苯甲酸]0.5由下面化学结构式c)表示。
c)P[Ani][邻氨基苯甲酸]
合成实施例5.P[Ani]0.2[邻氨基苯甲酸]0.8的合成
基本上通过和合成实施例3相同的方法制得4.62g P[Ani]0.2[邻氨基苯甲酸]0.8，除了使用1.30g盐酸苯胺和5.49g邻氨基苯甲酸。所得到的P[Ani]0.2[邻氨基苯甲酸]0.8由下面化学结构式c)表示。
c)P[Ani][邻氨基苯甲酸]
Figure BDA0000050081340000104
合成实施例6.P[Ani]0.5[1，3-苯二胺]0.5的合成
基本上通过和合成实施例1相同的方法制得3.25g P[Ani]0.5[1，3-苯二胺]0.5，除了使用3.24g盐酸苯胺和2.71g 1，3-苯二胺代替5.18g盐酸苯胺。所得到的P[Ani]0.5[1，3-苯二胺]0.5由下面化学结构式d)表示。
d)P[Ani][1，3-苯二胺]
Figure BDA0000050081340000111
合成实施例7.P[Ani]0.5[2-氨基苯酚]0.5的合成
基本上通过和合成实施例1相同的方法制得3.34g[Ani]0.5[2-氨基苯酚]0.5，除了使用3.24g盐酸苯胺和2.73g 2-氨基苯酚代替5.18g盐酸苯胺。所得到的P[Ani]0.5[2-氨基苯酚]0.5由下面化学结构式e)表示。
e)P[Ani][2-氨基苯酚]
Figure BDA0000050081340000112
C.银(Ag)纳米带的合成
实施例1.银(Ag)纳米带的合成
将100mg多壁碳纳米管(MWNT)和400ml蒸馏水混合，并超声振荡以形成MWNT分散体。将75mg合成实施例1中获得的聚苯胺(PANi-酸)粉末和200ml乙醇混合，并超声振荡以形成聚苯胺(PANi)分散体。将300ml MWNT分散体和200ml PANi分散体混合，加入35mg硝酸银(AgNO3)以制备混合溶液，并将该溶液在25℃和1atm下放置48小时以进行反应。
然后，通过离心分离将固体(MWNT和银纳米带的混合物)和液体(导电聚合物和未反应的硝酸银水溶液)分离。将50ml蒸馏水加入到上述固体中，并将该混合物放置6小时，然后，仅银纳米带缠结并漂浮到水的表面，而MWNT下沉。仅将漂浮到水的表面上的银纳米带回收并干燥，从而得到11mg纯化的银纳米带。
在实施例1中制得的银纳米带的SEM图像示于图1和图2，且TEM图像和X射线衍射图(右上部的图片)示于图3。银纳米带的EDX光谱示于图4。
根据使用SEM测量所得到的银纳米带的尺寸的结果，证实该银纳米带具有长度为500μm～2000μm、宽度为10μm～20μm和厚度为200nm～500nm(长/宽比为10或大于10，宽/厚比为3或大于3)的带状。如图3和图4所示，也证实实施例1所制得的银纳米带基本上不包含氧化银，且它仅由非氧化的银(Ag)组成。此外，由TEM图像和X射线衍射图也证实在银纳米带中包含碳纳米管以形成由银纳米带制成的带状的骨架。
实施例2.银(Ag)纳米带的合成
通过和实施例1相同的方法，使用合成实施例2制备的PANi-碱制得5mg银纳米带。所制得的银纳米带的SEM图像示于图5。证实该银纳米带具有长度为600μm～2000μm、宽度为3μm～10μm和厚度为100nm～300nm(长/宽比为10或大于10，且宽/厚比为3或大于3)的带状。
实施例3.银(Ag)纳米带的合成
通过和实施例1相同的方法，使用合成实施例3制备的P[Ani]0.8[邻氨基苯甲酸]0.2制得6mg银纳米带。所制得的银纳米带的SEM图像示于图6。证实该银纳米带具有长度为60μm～200μm、宽度为0.4μm～0.8μm和厚度为100nm～200nm(长/宽比为10或大于10，且宽/厚比为3或大于3)的带状。
实施例4.银(Ag)纳米带的合成
通过和实施例1相同的方法，使用合成实施例4制备的P[Ani]0.5[邻氨基苯甲酸]0.5制得4mg银纳米带。所制得的银纳米带的SEM图像示于图7。证实该银纳米带具有长度为300μm～1000μm、宽度为0.8μm～1.5μm和厚度为100nm～200nm(长/宽比为10或大于10，且宽/厚比为3或大于3)的带状。
实施例5.银(Ag)纳米带的合成
通过和实施例1相同的方法，使用合成实施例5制备的P[Ani]0.2[邻氨基苯甲酸]0.8制得2.7mg银纳米带。所制得的银纳米带的SEM图像示于图8。证实该银纳米带具有长度为100μm～500μm、宽度为0.1μm～0.3μm和厚度为30nm～80nm(长/宽比为10或大于10，且宽/厚比为3或大于3)的带状。
实施例6.银(Ag)纳米带的合成
通过和实施例1相同的方法，使用合成实施例6制备的P[Ani]0.5[1，3-苯二胺]0.5制得1.4mg银纳米带。所制得的银纳米带的SEM图像示于图9。证实该银纳米带具有长度为100μm～300μm、宽度为0.5μm～2μm和厚度为50nm～150nm(长/宽比为10或大于10，且宽/厚比为3或大于3)的带状。
实施例7.银(Ag)纳米带的合成
通过和实施例1相同的方法，使用合成实施例7制备的P[Ani]0.5[2-氨基苯酚]0.5制得0.5mg银纳米带。所制得的银纳米带的SEM图像示于图10。证实该银纳米带具有长度为100μm～400μm、宽度为0.4μm～1μm和厚度为50nm～200nm(长/宽比为10或大于10，且宽/厚比为3或大于3)的带状。
实施例8.银(Ag)纳米带的合成
通过和实施例1相同的方法，使用合成实施例4制备的120mg P[Ani]0.5[邻氨基苯甲酸]0.5制得银纳米带，除了反应时间为12小时代替48小时。将所述反应混合物离心分离以除去未反应的银离子。用30ml蒸馏水洗涤混合物两次并用丙酮洗涤一次，从而得到包含MWNT、银纳米带和一些导电聚合物的固相混合物。所制得的银纳米带混合物的SEM图像示于图11。证实该银纳米带具有长度为50μm～300μm、宽度为2μm～5μm和厚度为50nm～200nm(长/宽比为10或大于10，且宽/厚比为3或大于3)的带状。
实施例9.银(Ag)纳米带的合成
将100mg多壁碳纳米管(MWNT)和400ml蒸馏水混合，并超声振荡以形成MWNT分散体。将150mg合成实施例4中制备的聚苯胺(P[Ani]0.5[邻氨基苯甲酸]0.5)粉末和100ml乙醇混合，并超声振荡以形成聚苯胺(PANi)分散体。将300ml MWNT分散体和100ml PANi分散体混合，加入35mg硝酸银(AgNO3)以形成混合溶液。将其中溶解了50mg抗坏血酸的30ml乙醇加入该溶液中，并将该混合溶液放置于25℃和1atm下6小时以进行反应。将该反应混合物离心分离以除去未反应的银离子。用30ml蒸馏水洗涤该混合物两次并用丙酮洗涤一次，从而制得包含MWNT、银纳米带和一些导电聚合物的固相混合物。所制得的银纳米带混合物的SEM图像示于图12。证实该银纳米带具有长度为0.5μm～5μm、宽度为50nm～150nm和厚度为20nm～30nm(长/宽比为10或大于10，且宽/厚比为3或大于3)的带状。
实施例10.银(Ag)纳米带的合成
通过和实施例9相同的方法进行反应，除了将所述混合溶液放置于4℃12小时。所得到的银纳米带混合物的SEM图像示于图13。证实该银纳米带具有长度为5μm～10μm、宽度为100nm～200nm和厚度为20nm～50nm(长/宽比为10或大于10，且宽/厚比为3或大于3)的带状。
D.透明传导膜的制造和传导性的评价
实施例11.传导墨水组合物和透明传导膜的制备
将10mg实施例10制得的银纳米带混合物和30ml乙醇混入20ml DMF中，并超声振荡，从而得到银纳米带和MWNT的混合分散体，即传导墨水组合物。将该传导墨水组合物涂布于10cm×10cm PET衬底上，并在120℃干燥以除去溶剂，从而制得透明传导膜。
使用UV/Vis分光光度计测量所得到的透明传导膜的透光率，并通过4探针法测量传导率。结果，表明透光率为82％，薄层电阻为380欧姆/方块。证实在透明传导膜由所制得的银纳米带形成的情况下，在不进行高温加热的情况下，可以形成表现出优良的传导性和透明度的传导膜。

Claims (20)

1.一种金属纳米带，其长度为500nm或大于500nm，长/宽比为10或大于10，且宽/厚比为3或大于3。
2.根据权利要求1所述的金属纳米带，其中，所述金属纳米带的长度为1μm～2000μm。
3.根据权利要求1所述的金属纳米带，其中，所述金属纳米带的宽度为100nm～100μm。
4.根据权利要求1所述的金属纳米带，其中，所述金属纳米带的厚度为15nm～500nm。
5.根据权利要求1所述的金属纳米带，还包括碳纳米管，该碳纳米管不连续地包括在所述的带中。
6.根据权利要求1所述的金属纳米带，其中，所述金属纳米带基本上不包含金属氧化物。
7.根据权利要求1所述的金属纳米带，其中，所述金属纳米带包含银(Ag)。
8.根据权利要求7所述的金属纳米带，其中，所述金属纳米带仅包含银(Ag)作为金属成分。
9.一种金属纳米带的制造方法，包括使碳纳米管、导电聚合物和金属盐反应。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，该方法包括：
形成包含所述碳纳米管的第一分散体，
形成包含所述导电聚合物的第二分散体，和
将第一和第二分散体混合，并使该混合物和所述金属盐反应。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述导电聚合物选自聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和它们的共聚物中。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述金属盐是银(Ag)的盐。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述银(Ag)的盐选自硫酸银(Ag2SO4)、乙酸银(Ag(CH3COO))、氟化银(AgF)、氯化银(AgCl)、溴化银(AgBr)、碘化银(AgI)、氰化银(AgCN)、氰酸银(AgOCN)、乳酸银(Ag(CH3CHOHCOO))、碳酸银(Ag2CO3)、高氯酸银(AgClO4)和三氟乙酸银(Ag(CF3COO))、三氟甲烷磺酸银(Ag(CF3SO3))和它们的混合物中。
14.根据权利要求9所述的方法，其中，所述金属盐、碳纳米管和导电聚合物的反应在选自水、醇、丙酮、甲基乙基甲酮(MEK)、乙二醇、甲酰胺(HCOOH)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)或它们的混合溶剂中的溶剂中进行。
15.一种可印刷的传导墨水组合物，包含权利要求1所述的金属纳米带和溶剂。
16.根据权利要求15所述的传导墨水组合物，还包含碳纳米管。
17.根据权利要求15所述的传导墨水组合物，其中，所述溶剂选自水、基于醇的溶剂、基于醇烷基醚的溶剂、基于醇芳基醚的溶剂、基于酯的溶剂、基于酰胺的溶剂、基于胺的溶剂、基于脂肪烃的溶剂、基于芳烃的溶剂和它们的混合物中。
18.一种传导膜，包括权利要求1所述的金属纳米带。
19.根据权利要求18所述的传导膜，其中，所述传导膜是显示装置、半导体器件或太阳能电池的传导膜或传导图案。
20.根据权利要求19所述的传导膜，其中，所述传导膜是触摸屏的透明传导膜。
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