CN104159981A - 用于微接触印刷的包含金属基纳米颗粒的水性油墨配制剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性配制剂，其尤其用于通过微接触印刷产生导电和/或反射性结构，其特征在于，所述配制剂包含至少：a)≥15至≤55重量份的水，b)≥10至≤50重量份的醇，c)≥15至≤45重量份的金属基纳米颗粒，d)≥0.5至≤10重量份的非氟化表面活性剂，和e)≥0.5至≤10重量份的氟化表面活性剂，其中上文所定义的成分a)至e)在所述配制剂中总计浓度≤100重量份。可显著改善尤其是对疏水性材料的润湿性。本发明进一步涉及一种通过微接触印刷在基材上产生结构，尤其是导电和/或反射性的结构的方法，以及包括该结构的基材。

Description

用于微接触印刷的包含金属基纳米颗粒的水性油墨配制剂

本发明涉及一种水性配制剂，其包含金属基纳米颗粒，尤其是银，所述配制剂特别用于尤其是在柔性和/或透明基材上使用由聚(二甲基硅氧烷)制成的印模，特别是通过微接触印刷，产生导电和/或光反射性结构。本发明进一步涉及一种通过微接触印刷使用上文所定义的配制剂在基材上产生结构，尤其是导电和/或光反射性结构的方法。本发明进一步涉及一种包括该类结构的基材。

微接触印刷(μCΡ)被誉为简单且通用的印刷方法，其使用微图案化的印模，例如由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成的印模以将微尺度结构印刷至各种基材上。所述基材可包括弯曲且具有大面积的那些。微接触印刷尤其可用于将自组装单层(SAM)、聚合物、树枝状大分子、催化剂或生物分子如蛋白质、脂质体等印刷至所选的基材上。然而，极少报道通过使用微接触印刷来印刷纳米颗粒。例如，已报道使用微接触印刷来印刷二氧化钛(TiO₂)纳米颗粒或量子点。

此外，通过使用由聚二甲基硅氧烷制成的印模，该材料(其为具有疏水性表面的非极性弹性体)由于其低表面能而带来一些挑战，因此导致极性油墨体系如水基油墨体系的不良润湿。因此，已知将聚二甲基硅氧烷印模表面改性从而提高表面能而且还改善极性油墨体系的润湿性的方法。这些改性程序通常为多步方法，包括等离子体处理和在聚二甲基硅氧烷表面上的极性结构部分进行接枝。然而，所述表面在所述改性路径之后通常表现出有限的成果，因为润湿性随重复使用和/或储存而看起来变差。

一种替代方案是将金属胶体直接微接触印刷至所选的基材上。然而，在使用微接触印刷来印刷金属纳米颗粒方面的信息并不多。例如，将Pd/Sn或Pd纳米颗粒微接触印刷在聚二甲基硅氧烷印模上据报道是作为进一步无电沉积NiB或铜的种子(seeds)。要注意的是，Pd/Sn纳米颗粒仅用作种子层，且这也可为纳米颗粒的随机沉积而并非真正是致密的结构。还必须强调的是，这些种子纳米颗粒通常分散于有机溶剂如甲苯或己烷中。

大多数已知的金属导电金属图案印刷通过如下程序实施：通过合适硫醇的自组装单层来钝化金表面，随后将金属物质电沉积/无电沉积在所述基材的未钝化部分，最后湿蚀刻以移除所述金表面的未涂覆区域。显然，此类图案化是操作密集型的且繁琐的。

由US2009/0191355A1已知在基材上形成颗粒层的方法，以及尤其是在基材上形成纳米尺寸颗粒的薄层的方法(用于组件和器件的微米级制造)。该文献的方法通常包括如下步骤：提供具有凸纹结构的弹性体印模；将包含颗粒和分散剂的组合物施加至所述凸纹结构；将所述组合物由所述凸纹结构选择性转移至基材上以形成图案；用带电气体处理所述组合物以移除分散剂；和感应加热以在所述颗粒之间形成功能性连接。用于实施该方法的油墨可包含导电材料如银，尤其是银纳米颗粒，粘结剂和作为溶剂的甲醇。

文献WO2009/052120A1描述了一种微米级制造和纳米级制造微米尺度和亚微米尺度的电和机械结构的方法(例如通过微接触印刷)。该方法使用包含悬浮于载体中的多种金属纳米颗粒如银纳米颗粒的配制剂，其中所述载体包含水和至少一种可与水溶混的有机溶剂。所述可与水溶混的有机溶剂可为醇，如萜烯醇或多元醇，如乙二醇或甘油；或者长链醇，如辛醇或癸醇。此外，由该文献已知的配制剂可包含添加剂如表面活性剂或分散剂。

然而，就上文所述的现有技术而言，溶胀和润湿性能仍存在进一步提高的潜力，尤其是在不对聚二甲基硅氧烷印模进行表面改性的情况下。具体地，应避免等离子体或UV/臭氧表面处理以润湿印模，例如由聚二甲基硅氧烷制成的印模。

因此，需要其他油墨配制剂，其改善了特别是疏水性材料(如聚二甲基硅氧烷印模)的印刷性以及尤其是润湿性而无需对印模进行预处理。因此，本发明的目的是提供一种可用作微接触印刷油墨的水性配制剂，其对疏水性材料(如由聚二甲基硅氧烷制成的印模)具有改善的润湿性。

本发明涉及一种水性配制剂，其特别用于通过微接触印刷来产生导电和/或反射性结构，其特征在于，所述配制剂包含至少：

a)≥15至≤55重量份的水，

b)≥10至≤50重量份的醇，

c)≥15至≤45重量份的金属基纳米颗粒，

d)≥0.5至≤10重量份的非氟化表面活性剂，和

e)≥0.5至≤10重量份的氟化表面活性剂，

其中上文所定义的成分a)至e)在所述配制剂中总计浓度≤100重量份。

就本发明而言，术语“金属基”纳米颗粒应特别地意指这样的纳米颗粒，其包含金属本身或至少部分由金属化合物形成的化合物，如合金、金属氧化物等。作为金属氧化物的实例，可仅以示例性方式提及二氧化钛(TiO₂)或氧化铟锡(ITO)。因此，在提及金属基纳米颗粒的任何段落中，这些颗粒可为金属、合金或金属化合物如金属氧化物。除此之外，就本发明而言，术语“纳米颗粒”可示例性地意指最大直径为≤250nm，例如≥1nm至≤250nm的颗粒。

就本发明而言，术语“结构”应特别地意指施加至基材表面上的任何种类的材料。具体地，术语“结构”包括施加至表面区域的整个范围或扩展范围的层(如大范围涂层)，或者正好施加至基材表面上的确定区域的确定图案。

就本发明而言，术语“微接触印刷”应特别地意指本领域公知的方法。该方法包括如下步骤：将配制剂或油墨分别施加至印模表面上或至少施加至后者的一部分上，其可为结构化的或未结构化的。施加至印模上的油墨又转移至合适的基材上以将结构施加至后者上。

本发明的配制剂克服了润湿问题，而无需使疏水性表面，如聚二甲基硅氧烷表面经历漫长且麻烦的表面改性程序。除此之外，本发明的配制剂不会使由疏水性材料如聚(二甲基硅氧烷)制成的印模溶胀。

不被理论所束缚，据信由尤其用于根据本发明产生导电和/或反射性涂层的水性配制剂所提供的有利效果和优点由各个组分的协同增效效应获得。特别地，据信所述优点由以各自浓度范围存在于本发明配制剂中的组分获得。

除上文所定义的组分之外，本发明的油墨配制剂可包含其他成分而不偏离本发明的范围本身。例如，所述配制剂可包含至少一种添加剂以改善该配制剂的一种或多种性能或使其适于特定应用场合。潜在作为本发明油墨配制剂一部分的另外一种或多种添加剂可选自包含如下物质或由其组成的组：表面活性剂、颜料、消泡剂、光保护剂、增白剂、增重剂、腐蚀抑制剂、抗氧化剂、杀藻剂、增塑剂、软化剂和/或增稠剂，该列举并非严格结束于此。

特别地，存在于本发明油墨配制剂中的组分视在产生导电和/或反射性结构的方法中微接触印刷印模的润湿性来选择。因此，特别地，存在于本发明油墨配制剂中的成分视疏水性材料如聚二(甲基硅氧烷)的润湿性而选择。

在本发明的配制剂中，所述金属基纳米颗粒基本上用作尤其要在所选基材上产生导电和/或反射性结构的主要成分。所述金属基纳米颗粒可以以≥15至≤45重量份的浓度存在于本发明的配制剂中。本领域技术人员清楚，本发明的配制剂中可存在相同种类的纳米颗粒，或者本发明的配制剂中可存在不同种类的纳米颗粒，而不偏离本发明本身。

所存在的水可用作溶剂以分散所述金属基纳米颗粒。其可以以≥15至≤55重量份的浓度存在。

在本发明的油墨配制剂中，所述醇可以以≥10至≤50重量份的浓度存在，且可用作助溶剂。此外，其可起润湿剂的作用。

就所述非氟化的表面活性剂而言，后者可尤其用作降低所述油墨表面张力的试剂，从而可进一步改善所述印模的润湿性。其可以以≥0.5至≤10重量份的浓度存在。

就所述氟化表面活性剂而言，后者尤其可用作流平剂和/或用于降低所述油墨的表面张力、提供对润湿性而言有利方面的试剂。其可以以≥0.5至≤10重量份的浓度存在于所述配制剂中。

本发明的油墨配制剂可提供优异的润湿性，这对微接触印刷而言尤其是有利的。具体地，由于具有良好的润湿性，可以将所述印模，尤其是由疏水性材料(如聚(二甲基硅氧烷))形成的印模润湿，并且因此以确定的方式为其提供油墨配制剂。因此，尤其是在对所述印模进行结构化以在基材上形成确定结构的情况下，良好的润湿性是有利的，以便通过将该油墨转移至基材而产生所需的结构。因此，结构化的印模尤其可意指具有至少一个被赋予结构的表面的印模。所述结构可尤其具有形成所需结构的凸起和凹陷部分，以便适于微接触印刷。所述结构本身可调节以适于所期望的应用。因此，其可包含确定的区域、例如线或点。通过解决本领域所已知的润湿问题，可确保由所述印模或印模结构所限定的要施加结构的所期望的几何图形和形状可精确转移至所选的基材上。

因此无需通过化学或物理加工印模而对后者进行表面改性。相反，润湿性可借助所述油墨配制剂本身改善。因此，可实施无其他步骤的印刷方法，从而获得高效且节约成本的方法。

此外，尺寸和/或结构正好分别依赖于所用的印模或其结构以及施加至后者上的压力。因此，通过使用本发明的油墨配制剂，可印刷例如各种尺寸的导电和/或反射性金属结构。

还可印刷例如方阻小于5Ω/sq.的半透明格栅结构，尤其是在将所述配制剂转移至基材之后选择合适的烧结条件下。就在所选基材上形成的导电结构如导电通道，或大范围涂层而言，其可优选具有温度耐受性，例如至少在高达4000℃下很短的时间，以及机械柔性。此外，本发明的油墨配制剂可适于分别产生结构或线条，其宽度为100μm或更小(至多20μm或者甚至更小)。就小尺寸基材而言，这可能是尤其有利的。除此之外，本发明油墨配制剂的施涂性尤其宽。

此外，本发明的油墨配制剂尤其以节约的成本制备和使用，此外可提供极佳的贮存期限。此外，由于可适当地形成所需的结构这一事实，基材被错误地涂覆且因此不可用于所需应用场合的程度可降至最低。因此，本发明的油墨配制剂在使用时可提供高效率。

此外，本发明的油墨配制剂防止了用于印刷的印模溶胀和/或收缩。具体地，收缩是由于印模改变其尺寸而导致存在于该印模印刷表面上的结构的尺寸也发生变化的过程。因此，在印模收缩时，印刷的结构将不具有所需的尺寸。此外，大多数有机溶剂导致尤其是由聚二甲基硅氧烷形成的印模经历溶胀过程，还对所述印模以及因此对印刷结果具有不利影响。上文所述的这些缺点可通过使用本发明的水基配制剂防止。

尽管本发明的油墨配制剂尤其适于微接触印刷，且更具体地适于使用疏水性印模的微接触印刷，尤其适于任何种类的使用疏水性材料以将结构或图案分别转移至所选基材上的印刷技术。

正是得益于本发明人，已发现本发明的目的令人惊讶地通过适当选择具有所定义成分(尤其是以所定义的含量范围)的油墨配制剂实现。不限于特定理论，本发明的效果尤其通过溶剂、助溶剂、表面活性剂以及潜在的其他添加剂(尤其是以所定义的含量比例)的协同增效效应提供。

根据一个实施方案，所述金属基纳米颗粒包括银纳米颗粒。优选地，全部金属纳米颗粒均为银纳米颗粒。可优选分别使用呈银纳米颗粒溶胶(Ag溶胶)形式的银纳米颗粒，或者引入所述配制剂中。可对银纳米颗粒溶胶进行处理，且因此特别地通过使用包括过滤水平例如为至多100,00道尔顿的过滤元件的膜滤纯化并浓缩。所述银纳米颗粒溶胶优选包含分散剂，其可由包含苯乙烯嵌段的嵌段共聚醚形成，其具有62重量份C₂聚醚、23重量份C₃聚醚和15重量份聚苯乙烯(相对于干燥分散剂)，其中C₂聚醚嵌段与C₃聚醚嵌段的长度关系为7:2单元(例如，可由BYK-Chemie，Wesel购得的Disperbyk190)。借助可用作覆盖剂(capping agent)的分散剂，所述银纳米颗粒得以适当地稳定。因此，可防止银纳米颗粒的团聚。

根据另一实施方案，所述醇可为乙醇、异丙醇、甲醇或包含至少一种上述化合物的混合物。特别地，通过使用甲醇，发现本发明油墨的润湿性尤其得以改善。此外，甲醇具有优选的蒸发速率，从而提供了具有所述油墨配制剂的聚硅氧烷印模或者具有所述结构的基材的极短干燥时间。除此之外，能节约成本地使用甲醇，且此外就其操作条件而言毫无问题。

根据另一实施方案，所述金属基纳米颗粒具有≤150nm，尤其是≤100nm，例如≥40nm且≤80nm的平均有效直径，和/或具有双模尺寸分布。分别借助激光相关光谱法测定尺寸和尺寸分布是本领域所已知的且例如描述于T.Allen，Particle Size Measurements，Bd.L，KlüverAcademic Publishers，1999年中。在使用银纳米颗粒的情况下，其可优选分别以银纳米颗粒溶胶(Ag溶胶)的形式使用或引入所述配制剂中。

就具有低含量金属基纳米颗粒如金属纳米颗粒的导电结构如图案或涂层而言，双模尺寸分布可能是尤其优选的。据信该效果是由于较小颗粒填充较大颗粒之间所存在的插板(gusset)体积所致。这导致尤其在施加至基材上的油墨配制剂的热处理期间形成大且连续的接触面积。因此，与具有更高含量的具有单分散纳米颗粒尺寸分布和相当等效直径的纳米颗粒的配制剂相比，本发明的油墨配制剂在低金属基颗粒含量下获得了相同的电导率，或者与包含相当量的具有相同有效直径的单分散尺寸分布金属基纳米颗粒相比甚至更高的电导率。

由于所述金属基纳米颗粒的小有效直径，可额外获得具有极小宽度的结构，所述结构是确定的图案和/或紧凑的基材所尤其优选的。除此之外，可获得具有高对比度的结构。

根据另一实施方案，所述氟化表面活性剂包括具有(-C₂F₅)基团的聚氧杂环丁烷聚合物。这些种类的表面活性剂提供了多种有利性能。具体地，发现这些表面活性剂不具有生物累积性。由于这些表面活性剂即使属于含氟表面活性剂，其也是环境优选的，因此对环境具有极小的影响。除此之外，由于夹带的空气减少，可减少所产生的泡沫，因此这些表面活性剂导致改善的润湿性以及因此的印刷结果。此外，这些表面活性剂是透明且均一的，因此其不会使所述油墨配制剂的所需外观变劣。一般而言，通过使用上文所述的表面活性剂，可改善流动、流平和表面外观。该实施方案所用的表面活性剂可例如以名称PolyFox PF-136A、PF-156A和PF-151N由Omnova公司购得。

根据又一实施方案，所述非氟化表面活性剂包括硅氧烷，尤其是聚氧化烯改性的七甲基三硅氧烷。这些种类的表面活性剂是尤其优选的润湿剂，其以尤其优选的方式降低了该实施方案的油墨配制剂的表面张力。特别地，通过使用这些种类的非离子表面活性剂，可改善所述油墨配制剂在例如印模上的润湿性以及因此的分布，且基本上独立于印模材料。例如，根据该实施方案，所述非氟化表面活性剂可为以Silwet L77购自GE Silicones公司的那些。

根据又一实施方案，所述配制剂至少包含：

a)≥31至≤42重量份，尤其是≥36至≤37重量份的水，

b)≥25至≤35重量份，尤其是≥29至≤31重量份的醇，

c)≥23.5至≤33.5重量份，尤其是≥28至≤29重量份的金属基纳米颗粒，

d)≥1至≤5重量份，尤其是≥2.5至≤3.5重量份的非氟化表面活性剂，和

e)≥0.5至≤4.5重量份，尤其是≥1.5至≤3重量份的氟化表面活性剂，

其中上文所定义的成分a)至e)在所述配制剂中总计浓度≤100重量份。

根据该实施方案，可获得尤其就微接触印刷而言的尤其好的结果。具体地，尤其改善了疏水性基材如聚二甲基硅氧烷的润湿性，从而导致即使在所述结构具有极小尺寸的情况下也形成精确且确定的结构。

可以看出，溶剂和助溶剂的含量可能是相当的。例如，水和醇之间的关系可为1/1。

此外，表面活性剂的量可为较低量，从而使得所述组合物基本上包含金属基纳米颗粒如银纳米颗粒、水和醇如甲醇。

本发明进一步涉及一种通过微接触印刷在基材上产生结构，尤其是导电和/或反射性结构的方法，其特征在于实施如下步骤：

A)提供印模；

B)将本发明的配制剂施加至所述印模表面的至少一部分上；

C)将所述配制剂由印模转移至基材上；和

D)任选地用热量处理转移至基材上的配制剂。

因此，本发明的方法限定了一种使用本发明油墨配制剂的微印刷方法。

根据步骤A)，提供印模。所述印模可由合适的材料如疏水性材料形成。然而，通过本发明配制剂获得的优点如润湿性通常也可通过使用亲水性印模获得。然而，特别地，所述印模可至少部分由聚二甲基硅氧烷形成。此外，所述印模可结构化且因此可包括待印刷至基材上的结构。换言之，所述印模可尤其在用于印刷目的的表面上至少部分结构化。因此，所述印模或至少后者的一个表面的精确形状依赖于所需的印刷图像。因此，在将大范围涂层施加至基材上的情况下，所述印模可包括一个大的平坦表面。此外，在将该图案施加至基材表面上的情况下，所述印模可包括确定的图案。例如，所述图案可对应于导电复合体所需的导电线的图案，且可因此包括凸起图案。这可例如借助印模表面上的相应凸起和凹陷部分实现，正如由微接触印刷本身所已知的那样。

根据步骤B)，将本发明的配制剂施加至印模表面的至少一部分上。具体地，将所述油墨配制剂施加至印模的印刷表面上，且因此施加至用于印刷目的的表面上。因此，借助已知且合适的技术将所述配制剂施加至分别包含所需结构或图案的表面上，由此使后者润湿。例如，可通过将印模的印刷表面至少部分浸入所述油墨配制剂中或者通过将所述配制剂施加至印模上而将该油墨配制剂施加至印模的印刷表面上。在用所述配制剂润湿印模表面之后，可分别从印模表面上移除或借助毛细作用引走过量的配制剂，例如通过使用绕线棒。

根据步骤C)，将所述配制剂由印模转移至基材上，从而在基材上产生结构。换言之，使由所述配制剂处理的印模表面，即印刷表面与待印刷基材的所需表面物理接触。例如，在印模的印刷表面包含凸起和凹陷部分的情况下，所述油墨可在步骤B)中润湿这两种部分。然而，仅存在于凸起部分上的配制剂转移至基材上，从而将所需结构施加至基材表面上。尤其是在印模为弹性的情况下，可改善该步骤。

所述配制剂所转移至的基材可例如为电绝缘的基材或者仅具有有限电导率的基材，例如由柔性材料形成的基材。作为一个实例，所述基材可由玻璃或塑料形成如玻璃板或塑料箔，或者可为聚合物如聚合物膜，或者例如硅晶片。

此外，根据步骤D)，随后可为用热量处理转移至基材上的配制剂的步骤。在该步骤期间，可对所述配制剂进行烧结以获得具有尤其改善的性能(即，特别是就导电性和/或光反射性而言)的涂层。此外，可移除存在于所述配制剂中的溶剂和/或液体。步骤D)可在温和条件下进行。例如，可使用不高于40℃的温度。然而，优选的温度可为≥150℃至≤500℃，尤其是≥300℃至≤400℃，例如350℃。所述温度范围可优选根据所述基材加以选择，且因此可保持低于基材的熔点或软化点。因此，可在温度敏感的基材上获得导电和/或光反射性结构。步骤D)可例如通过激光烧结、微波烧结或低温烧结进行。然而，在一些情况下，步骤D)并非严格需要的且因此不是必需的，而是任选的。

就步骤D)的时间而言，所述温度处理可实施例如≥1分钟至≤24小时的时间。优选的时间例如为≥5分钟至≤120分钟。

就本发明方法的其他优点而言，参见上文就本发明配制剂所作的评述。

本发明进一步涉及一种基材，其包括特别地具有导电性和/或反射性且可由本发明的配制剂获得，尤其是通过微接触印刷获得的结构。

本发明的导电结构特别为具有适于导电通道的电导率的图案和/或涂层。因此，导电结构特别且示例性地为具有大于10μS/cm的电导率的那些。

由于使用尤其是与微接触印刷以获得本发明基材的本发明配制剂，所述导电和/或光反射结构可具有任何所需的形状和几何尺寸。所述结构可分别包括线或图案，其宽度小于100μm，例如至多20μm。

特别地，所述基材上的导电和/或光反射结构可为柔性的，从而使得例如在弯曲所述基材时，保持电导率。此外，所述基材可为透明的。

所述基材可优选至少部分由选自如下组的材料形成：玻璃、聚酰亚胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。这些材料提供了就印刷而言的合适表面性能，且可容易地官能化。然而，基材材料的列表不限于上述实例。

机械性能如稳定性或柔性、光学性能如透明性或反射性和/或电性能如电导率与尤其是透明塑料的组合导致具有上文所定义结构的基材的宽应用范围。尤其优选的应用以非限制性方式包括窗户如用于交通工具的窗户、适于电气应用(加热、释放电荷、屏蔽电磁波)的设备或建筑物，或太阳能电池，尤其是其朝向太阳的面。因此，设计自由度几乎不受限制，这进一步扩大了应用范围。

就本发明基材的其他优点而言，参见上文就本发明配制剂和本发明方法所作的评述。

随后参照附图以实施方案的方式描述本发明，本发明不限于下文描述。

图1a显示了用于获得实施本发明方法的印模的聚碳酸酯箔的显微照片；

图1b显示了用于获得实施本发明方法的印模的另一聚碳酸酯箔的显微照片；

图2a显示了由图1a的箔获得的印模的一部分的显微照片；

图2b显示了由图1b的箔获得的印模的一部分的显微照片；

图3a显示了由本发明方法形成的印刷结构的实施方案的显微照片；

图3b显示了由本发明方法形成的印刷结构的另一实施方案的显微照片；

图3c显示了由本发明方法形成的印刷结构的另一实施方案的显微照片；和

图4显示了由本发明方法形成的印刷结构的另一实施方案的显微照片。

实施例

使用下文的本发明油墨配制剂(表1)，其中L77表示非氟化表面活性剂“Silwet L77”，其可以以该名称购自GE Silicones；“Polyfox156”表示氟化表面活性剂，其可以以该名称购自Omnova公司；甲醇表示常规甲醇；Ag溶胶表示由可购自BYK-Chemie的Disperbyk190稳定的银纳米颗粒；且DI水表示去离子水。

表1

系列号	原料	重量(g)	原料浓度，％	在油墨中的浓度，％
					1	L77	1.5	100.00	2.99
2	Polyfox156	11.20	10.00	2.24
					3	甲醇	14.95	100.00	29.90
4	Ag溶胶	22.40	63.63	28.5
					5	DI水			36.37

使用上文所定义的配制剂以进行微接触印刷。因此，就本发明方法而言，首先必须提供印模。作为印模材料，选择聚二甲基硅氧烷。

相应印模使用可购自Dow Corning公司的Sylgard184制备。该2组分聚硅氧烷弹性体可在室温以及至多150℃的温度下固化。Sylgard184混合物的聚硅氧烷弹性体基体和固化剂以10:1的比例混合。然后，将所述混合物转移至Thinky双轴混合器中，在2000rpm下90秒，随后在2200rpm下60秒以消除泡沫。将所得淤浆添加至含有获自Dr.Pudliner的结构化聚碳酸酯箔的烧杯中。

显示用于形成图案化印模的不同聚碳酸酯箔的结构的数码照片显示于图1a和1b中。从图1a可以看出，所述箔包括凸起区域(4和5)和凹陷区域(1至3)。凸起区域全部具有≥20μm至≤25μm的厚度，而凹陷区域具有≥18μm至≤21μm的尺寸。图1b的箔与图1a的箔相当，但就该箔的总厚度而言，凹陷更深。存在于该箔上的结构对应于印模的结构，且因此对应于待印刷至基材上的结构。

在将所述淤浆添加至包含上文所述的结构化聚碳酸酯箔的烧杯中之后，然后将所述烧杯保持在通风烘箱中，使所述聚二甲基硅氧烷淤浆在125℃下固化1h。然后，取出烧杯，冷却至室温，打碎以取出用作微接触印刷中的印模的聚二甲基硅氧烷印模。

所得印模示于图2中，其中图2a所示的印模获自图1a的箔，而图2b所示的印模获自图1b所示的箔。

在形成印模之后，可将后者用于使用表1所示配制剂的微接触印刷。所述微接触印刷方法如下文所述实施。用本发明的配制剂的银纳米颗粒油墨润湿该聚二甲基硅氧烷印模。然后，通过使用10μm绕线棒借助毛细作用引走过量的油墨。该步骤可能是尤其优选的，因为其有助于从印模上移除过量油墨，且由此允许图案由印模很好地转移至所选的基材上。还可通过提高所述油墨体系的粘度而提高或者甚至省略上述借助毛细作用引走的步骤，从而使得仅“山峰”以及因此的印模凸起部分分别被润湿或被涂覆，而不润湿或涂覆“山谷”或凹陷部分。

在用所述配制剂分别润湿印模或其结构之后，使所述结构与基材(此时，其为玻璃基材)物理接触，从而在基材表面上形成导电或光反射性结构。该实施例的结构包括多条细线。为了改善或产生导电性，可将所得的银线在烘箱中在优选条件下，例如在≥150℃至≤500℃的温度下烧结≥1分钟至≤2小时，从而使得其尤其具有导电性且分别移除溶剂或液体。由此印刷的线条的数码照片可见于下文图3a、3b和3c中所示的显微照片。不同线条宽度可通过选择具有不同尺寸的聚二甲基硅氧烷印模或通过以合适方式调节印刷工艺期间的压力而获得。

具体地，图3a显示了银线条的图案，其中线条宽度为约17μm且其间距为约30μm。图3b显示了银线条的图案，其中线条宽度为约40μm且其间距为约95μm。图3c显示了银线条的图案，其中线条宽度为约10μm且其间距为约40μm。

还可通过实施两次方向彼此垂直的连续印刷而印刷半透明的格栅图案。例如，在第一次印刷银纳米颗粒油墨之后，将具有图案的玻璃基材在350℃下烧结10分钟。此后，将所述基材冷却，并进行第二次印刷，其方向与第一次印刷垂直。也将具有印刷物的基材在350℃下再烧结10分钟。该方法获得了半透明的导电格栅图案。所述显微照片在图4中给出，其显示了印刷的格栅线条的显微照片。所述格栅线条包括间距为25μm的12μm格栅。测得的方阻为0.5Ω/sq.。所印刷的线条显示出约250nm的厚度。

如上所述，本发明的油墨配制剂允许分别印刷极薄的线条或图案。因此，将由所述印模形成的图案适当地转移至基材上。这显示出极好的润湿性以及此外，极好的印刷结果。

此外，本发明配制剂的改善的润湿性可由将其施加至未结构化的且因此为平面的聚二甲基硅氧烷表面看出。具体地，当将表1所定义的配制剂施加至该聚二甲基硅氧烷表面上时，获得在该表面上为33.3°的接触角(标准偏差为0.5°)。这表明本发明的油墨配制剂可极好地施加至即使是疏水的表面上，从而获得改善的润湿性。

尽管已在附图和前文描述中详细说明并描述了本发明，该说明和描述不应视为示意性的或示例性的且非限制性的，本发明不限于所公开的实施方案。所请求保护的发明领域的技术人员可通过研究附图、公开内容和所附的权利要求书知晓并实施所公开实施方案的其他变型。在权利要求书中，措辞“包括”(“包含”)不排除其他要素或步骤，且不定冠词“一个”或“一种”不排除多个或多种。在彼此不同的从属权利要求中描述某些措施这一纯粹事实并不表明这些措施的组合不能有利地使用。权利要求中的任何附图标记不应理解为限制其范围。

Claims (12)

1.水性配制剂，其尤其用于通过微接触印刷产生导电和/或反射性结构，其特征在于，所述配制剂包含至少：

a)≥15至≤55重量份的水，

b)≥10至≤50重量份的醇，

c)≥15至≤45重量份的金属基纳米颗粒，

d)≥0.5至≤10重量份的非氟化表面活性剂，和

e)≥0.5至≤10重量份的氟化表面活性剂，

其中上文所定义的成分a)至e)在所述配制剂中总计浓度≤100重量份。

2.根据权利要求1的配制剂，其特征在于，所述金属基纳米颗粒包括银纳米颗粒。

3.根据权利要求1或2的配制剂，其特征在于，所述醇为乙醇、异丙醇、甲醇或包含至少一种上述化合物的混合物。

4.根据前述权利要求中任一项的配制剂，其特征在于，所述金属基纳米颗粒具有≤150nm，尤其是≤100nm，例如≥40nm至≤80nm的平均有效直径，和/或具有双模尺寸分布。

5.根据前述权利要求中任一项的配制剂，其特征在于，所述氟化表面活性剂包括含(-C₂F₅)基团的聚氧杂环丁烷聚合物。

6.根据前述权利要求中任一项的配制剂，其特征在于，所述非氟化表面活性剂包括硅氧烷，尤其是聚氧化烯改性的七甲基三硅氧烷。

7.根据前述权利要求中任一项的配制剂，其特征在于，所述配制剂进一步包含至少一种选自如下组的添加剂：表面活性剂、颜料、消泡剂、光保护剂、增白剂、增重剂、腐蚀抑制剂、抗氧化剂、杀藻剂、增塑剂、软化剂和/或增稠剂。

8.根据前述权利要求中任一项的配制剂，其特征在于，所述配制剂包含至少：

a)≥31至≤42重量份，尤其是≥36至≤37重量份的水，

b)≥25至≤35重量份，尤其是≥29至≤31重量份的醇，

c)≥23.5至≤33.5重量份，尤其是≥28至≤29重量份的金属基纳米颗粒，

d)≥1至≤5重量份，尤其是≥2.5至≤3.5重量份的非氟化表面活性剂，和

e)≥0.5至≤4.5重量份，尤其是≥1.5至≤3重量份的氟化表面活性剂，

其中上文所定义的成分a)至e)在所述配制剂中总计浓度≤100重量份。

9.通过微接触印刷在基材上产生结构，尤其是导电和/或反射性结构的方法，其特征在于如下步骤：

A)提供印模；

B)将根据权利要求1-8中任一项的配制剂施加至所述印模表面的至少一部分上；

C)将所述配制剂由印模转移至基材上；和

D)任选地用热量处理转移至基材上的配制剂。

10.根据权利要求9的方法，其特征在于，使用至少部分由疏水性材料，尤其是由聚二甲基硅氧烷形成的印模。

11.根据权利要求9或10的方法，其特征在于，使用至少部分结构化的印模。

12.包括结构的基材，所述结构可通过微接触印刷由根据权利要求1-8中任一项的配制剂获得并且尤其是导电和/或反射性的。