CN104321828B - 关于传导材料的混合物、方法以及组合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可用于生产包含导电和/或导热涂层的材料的混合物以及方法以及组合物，这些组合物是具有导电和/或导热涂层的材料。这些混合物和方法可用于制造透明的传导性膜以及其他透明的传导性材料。

Description

关于传导材料的混合物、方法以及组合物

相关申请的引用

本申请是2013年3月15日提交的美国非临时申请号13/843,271的继续申请，该申请提出要求保护2012年3月20日提交的美国临时专利申请序列号61/613,432的权益；出于任何和所有目的这两者通过引用结合在此。

关于联邦政府赞助的研究或发展的声明

这项工作是由美国空军合同编号FA8650-08-C-5609支持的。

在此所使用的节标题仅仅是出于组织的目的并且不应当解释为以任何方式限制所描述的主题。

附图简要说明

本领域技术人员将理解如在下文所描述的，附图仅用于说明目的。这些附图不旨在以任何方式限制本传授内容的范围。

图1是含有描述混合物的聚集状态的数据的一个表，这些混合物包含分散在不同的溶剂中的银纳米线和以下称为EC10的一种聚合物，其中所述混合物已经被涂布以在载玻片上产生一个涂层。

图2是含有示出了混合物的透明度和电阻率的数据的一个表，这些混合物包含分散在不同的溶剂中的银纳米线和不同的聚合物粘合剂，其中所述混合物已经被涂布以在载玻片上产生一个涂层。

在本申请中引用的所有文献和类似材料，包括但不限于专利、专利申请、文章、书籍以及论文，无论此类文献或类似材料的形式，出于任何和所有的目的以其全文通过引用明确地结合在此。

说明书

1.领域

本发明涉及导电和/或导热材料领域。

2.引言

目前对于开发新类型的导电和/或导热膜用于诸如触摸屏显示器、液晶显示器、电致发光、有机发光二极管和光伏太阳能电池的应用存在浓厚的兴趣。目前的透明导电膜通常是基于氧化铟锡(ITO)。然而，基于ITO的膜可能是易碎的并且可能要求昂贵的生产设备和工艺。将有用的是具有能够生产导电和/或导热膜(包括透明导电膜)的可替代的组合物和方法，这些膜是柔性的和/或能够以低成本生产。

3.定义

为了解释本说明书的目的，将应用下列定义并且在任何适当的时候，以单数使用的术语也将包括复数并且反之亦然。如果下面阐述的任何定义与该词在任何其他文件中的用法冲突，为了解释本说明书及其相关权利要求的范围和意图的目的下面阐述的定义应始终主导。尽管前述内容如此，通过引用结合在此的任何文件的范围和含义应不受下面给出的定义改变。相反，所述结合的文件应解释为如同由普通技术人员基于其内容和披露内容参照在此提供的说明书的内容所解释的。

使用“或”意思是“和/或”，除非另有说明或者其中使用“和/或”显然是不适当的。使用“一个/种(a)”意思是“一个或多个”，除非另有说明或者其中使用“一个或多个”显然是不适当的。使用“包含(comprise)”、“包含了(comprises)”、“包含着(comprising)”、“包括(include)”、“包括了(includes)”，和“包括着(including)”是可互换的并且并不旨在是限制性的。此外，当一个或多个实施例的描述使用了术语“包含着”时，本领域技术人员将理解在一些特定情况下，该实施例或这些实施例可以使用语言“主要由...组成(consistingessentially of)”和/或“由...组成(consisting of)”可替代地描述。

如在此所用的，短语“醇溶剂”指的是一种基本上纯的化合物，该化合物在环境温度下是液体并且包含至少一个醇部分。醇溶剂的一些非限制性实例包括甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇以及仲丁醇。

如在此所用，短语“脂肪族溶剂”指的是一种基本上纯的化合物，该化合物在环境温度下是液体并且主要包含一种或多种烃。脂肪族溶剂的一些非限制性实例包括戊烷、己烷、庚烷、环己烷、溶剂油以及石油馏出物。

如在此所用相对于纳米颗粒，术语“各向异性”指的是当在不同的方向测量时显示出不同大小的颗粒。例如，纳米线在文献中被称为具有通过用所述纳米线的长度除以所述纳米线的宽度得到的纵横比，使得该纵横比大于10。因此，具有的纵横比为10的纳米线的长度方向比宽度方向长10倍。

如在此所用，短语“非极性乙烯基聚合物”指的是一种主要包含非极性单体亚单元的乙烯基聚合物。非极性乙烯基聚合物的一些非限制性实例包括聚乙烯、聚丙烯、环烯烃聚合物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸酯、聚酯(聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯)、聚丙烯腈。

如在此所用，短语“芳香族溶剂”指的是一种基本上纯的化合物，该化合物在环境温度下是液体并且主要包含一个或多个苯环部分。芳香族溶剂的一些非限制性实例包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯以及溶剂油。

如在此所用，术语“粘合剂”指的是支持当混合物中的溶剂蒸发以在基底上形成膜、凝胶或半固体层之后留下的相互连接的各向异性传导纳米颗粒的网络(或网状物或矩阵)的一种化合物或多种化合物的组合。在本发明的不同实施例的惯例中所使用的粘合剂的一些实例包括纤维素醚、极性乙烯基聚合物、非极性乙烯基聚合物以及水溶性聚合物。

如在此所用，短语“纤维素醚”指的是在包含所述聚合物的单体亚单元内包含至少一个醚部分的一种纤维素聚合物。在一些实施例中，‘纤维素醚’可主要含有醚基团。纤维素醚通常不含有甚至一个单个酯基。

如在此所用，术语“涂层”(作为名词)指的是通过将一种混合物施加到一个表面上形成的所得到的膜。在一些实施例中，术语“涂层”(作为名词)和“层”可以同义地使用以由此指的是通过将一种混合物施加到一个表面上形成的所得到的膜。在一些实施例中，所得到的膜可以是一种液体，具有均匀地分散于其中的悬浮纳米颗粒。在一些实施例中，该膜可以是通过从混合物中蒸发溶剂形成的一种固体。如在此所用“涂覆”(作为动词)指的是将一种混合物施加到一个表面上以由此形成一个膜的行为。

如在此所用，术语“传导性的”指的是具有传导性的特性，其中所述传导性可以是导电的和/或导热的。

如在此所用，短语“传导层”指的是设置在一个基底上的一个层或涂层(或在一些情况下多个设置的层)，其中该层是导电和/或导热的。在一些实施例中，所述传导层可以是一种液体。在一些实施例中，所述传导层可以是一种固体、半固体或凝胶。简单地说，通过本发明的惯例所形成的‘传导层’可以是设置在一个基底上的各向异性传导纳米颗粒的一个网络(或网格)，其中所述各向异性传导纳米颗粒的网络至少部分地包封在一种粘合剂内。

如在此所用，短语“传导聚合物”指的是当流延在一个基底上产生传导层的一种聚合物。传导聚合物的一些非限制性实例是聚噻吩及其衍生物、聚苯胺、聚(3,4-亚乙二氧噻吩)、聚(对苯乙炔)、聚吡咯、聚乙炔、或其混合物。应理解的是‘传导聚合物’不需要包括传导性的各向异性传导纳米颗粒。

如在此所用，短语“导电性”指的是具有导电的能力。

如在此所用，短语“酯溶剂”指的是一种基本上纯的化合物，该化合物在环境温度下是液体并且包含至少一个酯部分。酯类溶剂的一些非限制性实例是乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸异丙酯、丙酸甲酯以及丙酸乙酯。

如在此所用，术语“膜”指的是相对于设置于其上的表面可以是薄的一个覆盖物(例如一个‘导体层’)。

如在此所用，短语“酮溶剂”指的是一种基本上纯的化合物，该化合物在环境温度下是液体并且包含至少一个酮部分。酮溶剂的一些非限制性实例包括丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基异丁基酮、甲基异戊基酮、双丙酮醇、甲基戊基酮、环己酮、二异丁基酮以及异佛尔酮。

如在此所用，术语“层”可以与术语“涂层”同义使用以由此指的是通过将一种混合物施加到一个表面上形成的所得到的膜。在一些实施例中，所得到的膜可以是一种液体，具有均匀地分散于其中的悬浮纳米颗粒。在一些实施例中，该膜可以是通过从混合物中蒸发溶剂形成的一种固体。

如在此所用，术语“混合物”指的是通过结合(即混合)如在此所述的试剂和溶剂所形成的产物。在本发明的一些实施例中，一种混合物可以包含至少各向异性传导纳米颗粒、一种粘合剂、一种醇溶剂以及一种酯溶剂。在一些实施例中，一种混合物也可以是一种溶液。

如在此所用，术语“纳米颗粒”指的是具有至少一个尺寸是在1纳米与999纳米之间的范围内的长度的颗粒。

如在此所用，“光图案化的聚合物”指的是可在一个表面上沉积为一个连续层并在被电磁辐射、激光、或电子束照射的区域内固化的一种材料。这些在集成电路的制造中典型地被称为光阻材料并且是使用标准图案化方法图案化的。电磁辐射典型地是在紫外(UV)范围内。

如在此所用，短语“极性乙烯基聚合物”指的是在包含所述聚合物的单体亚单元内包含至少一个极性部分的一种乙烯基聚合物。极性乙烯基聚合物的一些非限制性实例包括聚乙烯吡咯酮(PVP)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙酸乙烯酯以及聚丙烯酸。

如在此所用，术语“固体”通常旨在区分一种液体混合物与溶剂已经从该液体混合物中蒸发之后剩余的‘固体’材料。术语“固体”还可以参照制备如在此所述的混合物获得的处于‘固体’形式的试剂使用。术语‘固体’并不旨在表明该材料是易碎或不可弯曲的。确实，在许多实施例中，在本发明的混合物已被施加到基底上并使在所述混合物中的溶剂蒸发之后剩余的‘固体’传导层可以是相当柔性的。术语‘固体’也并不旨在排除其中固体化合物是，例如，悬浮在液体中的情况。

如在此所用的“模版”一词指的是一个掩膜层作为在一个表面上的自支撑膜亦或图案化层。

如在此所用，术语“表面活性剂”指的是一种基本上纯的化合物，该化合物是两亲的并且包含至少一个极性部分和至少一个非极性部分。该表面活性剂本质上可以是离子型亦或非离子型的。离子型表面活性剂的一些非限制性实例包括月桂基硫酸钠(SDS)、月桂基硫酸铵、全氟辛烷磺酸盐、硬脂酸钠、脂肪酸盐以及十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。非离子型表面活性剂的一些非限制性实例包括鲸蜡醇、硬脂醇、聚氧化亚乙基二醇烷基醚、聚氧化亚丙基二醇烷基醚、聚环氧乙烷-嵌段-环氧丙烷共聚物以及氟聚合物-嵌段-聚环氧乙烷。

如在此所用，术语“基底”指的是一种基体材料。在本发明的惯例中所使用的基底可以是透明材料如玻璃或透明聚合物材料。总体上该‘基底’将是透明的、半透明的或不透明的。然而，该‘基底’不需要总是能够透光的。

如在此所用，术语“透明的”指的是材料(例如，基底或传导层)的一种特性，由此所述材料允许传导至所述材料一侧的光的至少50％透射穿过到所述材料的另一侧。

如在此所用，短语“导热性”指的是具有导热的能力。

如在此关于混合物所用，术语“均匀”指的是其中所述混合物的固体组分基本上均匀地分散在所述混合物中使得存在很少或没有可检测的剩余在所述混合物中的任何未溶解的固体的溶胀、局部化(localization)、结块或聚集的情况。

如在此所用，短语“水溶性聚合物”指的是主要包含使得该聚合物溶于水的极性单体亚单元的一种聚合物。可以在本发明的惯例中使用的水溶性聚合物的一些非限制性实例包括羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇(PVA)、聚磺苯乙烯、聚烯丙基胺、聚乙烯亚胺(PEI)、聚(2-乙基-2-噁唑啉)、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮以及它们的组合。

如在此关于混合物所用，短语“重量百分比”指的是所述混合物的一种组分或选定数目的组分的重量与它/它们相对于所述混合物的所有组分的重量。

4.概述

应当理解的是在此“概述”部分下面所阐述的讨论可以涉及在此所描述的本发明的一些或所有不同实施例的。

基底

根据本发明的不同实施例，在一个基底上形成和/或沉积一个传导层。该基底可以是透明的。该基底可以是半透明的。该基底可以是不透明的。该基底可以是在该基底的不同位置结合这些特征的两个或更多个的材料。该基底的一个或多个部分可以是不透明的或甚至可以反射光。在许多情况下，该基底是透明的或半透明的。

该基底可以是一种刚性材料如玻璃、聚碳酸酯、聚酯、丙烯酸或其组合。该基底可以是一种柔性膜，由聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET)、聚(萘二甲酸乙二酯)(PEN)或热塑性聚合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚四氟乙烯(又称为特氟龙(TEFLON))或任何前述的组合制成的此种膜。该基底可以由其他聚合物如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、聚烯烃、聚苯乙烯或其组合或共聚物制成。该基底可以由许多不同的材料制成或来自多种不同材料的层。可以对该基底进行处理或退火以降低收缩和/或促进稳定性。

传导层

在本发明的实施例中，在该基底上形成和/或沉积一个‘传导层’。该传导层是导热和/或导电的。总体上，该传导层可以通过如下面更详细地描述的使一种混合物与该基底相接触而形成。所述混合物可以是可以被施加到该基底上从而形成一个膜(又称为涂层或层)的液体、糊剂或凝胶。所述混合物包含如下面更详细地描述的各向异性传导纳米颗粒。所述各向异性传导纳米颗粒存在于所述混合物中使得当沉积在基底上时它们形成能够穿过所述‘传导层’传递电和/或热的颗粒的网络。

应当理解的是在一些实施例中，该‘传导层’可以包含沉积在基底上的材料的一个以上的‘层’。换言之，在一些实施例中，混合物能够以多于一次施用来施加或通过两种或不同混合物的(层叠层)顺序施加。确实，在一些实施例中，可以基于混合物的层的数目和/或施加到基底上的混合物的不同层的组成来调整或调谐所得到的‘层’或‘膜’(即最终的‘传导层’)的传导性能。因此，所称的‘传导层’在一些情况下可以包含已被施加到基底上从而在该基底的至少一个表面的至少一部分上形成一个传导网络的多个不同的层。

在一些实施例中，‘传导层’完全覆盖基底的一个表面。在一些实施例中，‘传导层’仅覆盖基底的一个或多个表面的一部分。在一些实施例中，可以将‘传导层’施加到基底上以形成一个二维或三维的图案。在一些实施例中，可以将多个层施加到基底上，其中的一些可以由非传导材料形成。例如，可以将一个第一‘传导层’以一种图案施加到基底上，然后可以将一个非传导层以一种图案施加在所述基底和所述第一‘传导层’的至少一部分上并且然后可以将一个第二‘传导层’(任选地以一种图案)施加在所述基底和所述非传导层的至少部分以及所述第一传导层的至少部分上，使得在这些第一和第二‘传导层’的部分之间存在至少部分接触。这个过程可以重复多次从而产生复杂图案化的相互连接的传导网络或处于两维或三维的网络。

图案化的传导层也可以通过，例如，首先沉积一个非传导层形成，其中这些各向异性传导纳米颗粒被置于一种抑制这些各向异性传导纳米颗粒之间的传导的非传导性粘合剂、树脂或添加剂中。将抑制这些单独的各向异性传导纳米颗粒之间的传导的非传导性粘合剂、树脂或添加剂的实例是优选粘附到这些导电纳米颗粒的表面上并防止所述纳米颗粒与其他纳米颗粒传导地相互作用并且其中所述非传导性粘合剂、树脂或添加剂可以通过物理或化学处理至少部分地从这些纳米颗粒提取出的非传导性粘合剂、树脂或添加剂。在一些实施例中，所沉积的非传导层的各向异性传导纳米颗粒可以可替代地预涂覆有所述非传导性粘合剂、树脂或添加剂以使它们为非传导性的。无论该非传导性粘合剂、树脂或添加剂是预涂覆到各向异性传导纳米颗粒上还是在沉积时包括在其中，非传导层是一种选择。

所述非传导性粘合剂、树脂或添加剂被选择为能够在指定条件下被除去从而重新产生各向异性传导纳米颗粒之间的传导。例如，该非传导性粘合剂、树脂或添加剂可以通过照射该非传导层的各向异性传导纳米颗粒部分地或完全地提取出。在一些实施例中，该非传导性粘合剂、树脂或添加剂可以通过化学处理从该非传导层的各向异性传导纳米颗粒中部分地或完全地提取出。

该图案化的传导层然后可以，例如通过沉积非传导层并且然后照射该非传导层的特定区域从而从在所述区域内的各向异性传导纳米颗粒中选择性地提取该非传导性粘合剂、树脂或添加剂并且从而使它们再次在所述纳米颗粒之间是传导性的而制成。类似地，图案化的传导层可以，例如通过沉积非传导层并且然后化学处理该非传导层的特定区域从而从在所述区域内的各向异性传导纳米颗粒中选择性地提取非传导性粘合剂、树脂或添加剂并且从而使它们再次在所述纳米颗粒之间是传导性的而制成。

在一些实施例中，这可以通过首先用一个模板或光图案化的聚合物层来掩蔽非传导层而完成，该模板或光图案化的聚合物层将阻止化学或照射处理并保护非传导性粘合剂或添加剂以维持在该层的那些区域中的非传导性状态。该照射可以，例如是通过将抑制各向异性传导纳米颗粒之间的传导性的粘合剂或添加剂移除、降解、或去活而使得非传导性区域是传导性的以提供在该层的二维或三维中的传导的UV光或电磁辐射。该照射也可以，例如，通过光栅激光或电子束以活化这些各向异性传导纳米颗粒并使该非传导层在暴露于光栅激光或电子束的那些区域是传导性的而发生。

化学处理可以通过，例如，浸渍、涂布、喷雾或涂抹该层来进行。化学处理也可以，例如，作为一种蒸气施加。

抑制纳米颗粒之间的传导的粘合剂、树脂或添加剂的一些非限制性实例包括紫外(UV)固化的丙烯酸乙烯酯，如基于三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或二甲基硅氧烷的那些。添加剂的一些非限制性实例包括表面活性剂，如十六烷基三甲基溴化铵和烷基二噻二唑。添加剂的一些非限制性实例包括纳迪克甲基酸酐、双氰胺、以及类似的分子。

通过如上所述的沉积的非传导层的改性来制备图案化的传导层的一个优点是与多层沉积步骤相比可以从一个单个沉积来制备。

混合物

在一些实施例中，用于实施本发明的混合物可以包括：a)至少一种醇溶剂；b)至少一种酯溶剂；c)至少一种在其中溶剂化的纤维素醚；以及d)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒。所述混合物更通常地可以被称为油墨或传导性油墨。所述混合物或油墨可以产生以下膜，当这些膜足够薄时可以在基底的一个或多个表面的所有或部分上形成透明的和/或传导性的层(或膜)。

在一些实施例中，用于实施本发明的混合物可以包含：a)至少一种醇溶剂；b)至少一种酮溶剂；c)至少一种在其中溶剂化的极性乙烯基聚合物；以及d)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒。所述混合物更通常地可以被称为油墨或传导性油墨。所述混合物或油墨可以产生以下膜，这些膜可以在基底的一个或多个表面的所有或部分上形成透明的和/或传导性的层(或膜)。

在一些实施例中，用于实施本发明的混合物可以包含：a)至少一种脂肪族或芳香族溶剂；b)至少一种醇溶剂；c)至少一种在其中溶剂化的非极性乙烯基聚合物；以及d)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒。所述混合物更通常地可以被称为油墨或传导性油墨。所述混合物或油墨可以产生以下膜，这些膜可以在基底的一个或多个表面的所有或部分上形成透明的和/或传导性的层(或膜)。

在一些实施例中，用于实施本发明的混合物可以包含：a)至少一种醇溶剂；b)水；c)至少一种在其中溶剂化的水溶性聚合物；以及d)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒。所述混合物更通常地可以被称为油墨或传导性油墨。所述混合物或油墨可以产生以下膜，这些膜可以在基底的一个或多个表面的所有或部分上形成透明的和/或传导性的层(或膜)。

应理解的是为了是透明的，传导层(或膜)将足够薄以允许光通过。如果传导层太厚，将通过不足的光。因此，传导层的厚度取决于该混合物的确切的透光特性。

在一些实施例中，本发明的混合物可以任选地包含添加剂以增强或控制流动性、涂布性、粘度、沉积的均匀性或所得到的传导层的颜色。在一些实施例中，这些添加剂可以改变成膜特性、最小化成膜缺陷、增加强度以及改变粘附性和/或硬度或影响表面的疏水或亲水特性。在一些实施例中，这些添加剂可以改变所得到的传导层的柔性。添加剂的一个实例是一种表面活性剂。

所述混合物的组分总体上可以分类为液体组分和固体组分。醇、酯、酮、脂肪族和芳香族溶剂以及水是液体组分。纤维素醚、极性乙烯基聚合物、非极性乙烯基聚合物、水溶性聚合物以及各向异性传导纳米颗粒是固体组分。虽然纤维素醚、极性乙烯基聚合物、非极性乙烯基聚合物、以及水溶性聚合物组分将至少部分地溶解在混合物的溶剂中，各向异性传导纳米颗粒典型地基本上不溶于(并且因此悬浮于)该混合物中。

由所述混合物形成的传导层或透明传导层典型地是一种干膜，该干膜是通过蒸发来自所述混合物的溶剂产生的。在一些实施例中，可以优选的是使用仍然是液体的传导层。当所希望的是固体或半固体传导层时，该传导性膜可以通过溶剂的蒸发来产生。溶剂的蒸发可以在环境温度和/或压力下发生或者可以通过加热和/或真空蒸发来加速。来自已经设置到基底的一个或多个表面上的混合物的溶剂的蒸发产生了一个传导层，该传导层是至少部分地由粘合剂包封的各向异性传导纳米颗粒的网络。

申请人已经确定透明传导层(也称为透明导电膜)的传导性特性/质量可以取决于如何将各向异性传导纳米颗粒均匀地分散在所述混合物中。换言之，如果各向异性传导纳米颗粒趋向于局部化、结块或聚合，通过将该混合物施加到一个基底上产生的层或膜将不会表现出良好的传导性。不希望被任何理论所束缚，据信当各向异性传导纳米颗粒局部化、结块或聚集时，它们不(或不太可能)在所得到的层或涂层中形成一个互连的网络。因此，优选的是这些各向异性传导纳米颗粒均匀地分散在混合物中-这通常将导致这些各向异性传导纳米颗粒均匀地分布在所得到的膜中。

诸位申请人的观察结果是由实例2、3和4以及相关的表II-IV支持的。表II-IV具体示出了在一些参考文献中发现包含溶剂组合的某些混合物导致在该混合物中的各向异性传导纳米颗粒的聚集并且所得到的膜是不良导电的。

总之，在实例1-4和表I-IV中提供的信息支持诸位申请人的观点，即并非所有的溶剂和粘合剂的组合将产生一个传导层并且确实，某些组合产生优异的性能而其他产生低劣的性能。具体地，在此所描述的混合物倾向于是产生优异的传导层的优异的油墨。

简单地说，所选择的溶剂以及所选择的粘合剂(例如纤维素醚、极性乙烯基聚合物、非极性乙烯基聚合物以及水溶性聚合物)的性质相结合以产生优异的性能特性。例如，诸位申请人已经发现了醇溶剂、酯溶剂和纤维素醚(不是纤维素酯)粘合剂当与各向异性传导纳米颗粒结合并以一定比例混合时可以形成高度传导性透明层(即膜)。诸位申请人还已经发现了醇溶剂、酮溶剂和极性乙烯基聚合物粘合剂当与各向异性传导纳米颗粒结合并以一定比例混合时可以形成高度传导性透明层(即膜)。诸位申请人已经进一步发现了醇溶剂、脂肪族溶剂和非极性乙烯基聚合物粘合剂当与各向异性传导纳米颗粒结合并以一定比例混合时可以形成高度传导性透明层(即膜)。诸位申请人仍然已经进一步发现了醇溶剂、水和水溶性粘合剂当与各向异性传导纳米颗粒结合并以一定比例混合时可以形成高度传导性透明层(即膜)。

在一些实施例中，本发明的混合物(油墨)具有足够低的粘度使得它们可以在喷墨印刷以及其他印刷技术(柔版印刷、凹版印刷、平版印刷)中使用。在一些实施例中，本发明的混合物(油墨)更粘并且不能在喷墨打印中使用，但可用于丝网印刷或其他高粘度印刷方法。

醇溶剂

如上所指出，本发明的不同混合物可以包含至少一种醇溶剂。诸位申请人已知醇溶剂非常善于防止各向异性传导纳米颗粒(特别地-银纳米颗粒)的聚集和/或结块。虽然可以使用许多醇溶剂和醇溶剂的混合物，诸位申请人已经发现甲醇和异丙醇是用于本发明的惯例的特别有用的醇溶剂。

醇溶剂(如甲醇和异丙醇)在环境温度下也容易蒸发。总体上，在环境温度下容易蒸发的醇类优选用于本发明的惯例。例如，醇溶剂(或醇溶剂的混合物)可以被选择为具有小于100℃、小于90℃或小于80℃的沸点。

在一些实施例中，该醇溶剂是按体积计的混合物的最大组分。醇溶剂可以高达按该混合物的体积计99.5％，虽然它典型地是远小于按该混合物的体积计99.5％。总体上，最佳性能的油墨包含按体积计至少70％的一种或多种醇溶剂。如在表II和III中所观察到的，具有按体积计在90％与70％之间的醇溶剂的混合物不倾向于表现出银纳米线(即‘各向异性传导纳米颗粒’)的任何显著的聚集。

在一些实施例中，该醇溶剂在该混合物中的体积可以小于按体积计70％。例如，在一些实施例中，混合物中的醇溶剂可以是按体积计从百分之60至略低于百分之70。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂可以是按体积计从百分之50至略低于百分之60。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂可以是按体积计从百分之40至略低于百分之50。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂可以是按体积计从百分之30至略低于百分之40。总体上，醇溶剂是不小于按该混合物的体积计百分之30。在一些实施例中，醇溶剂是按体积计不小于百分之五十。在一些实施例中，醇溶剂是按体积计不小于百分之六十。在一些实施例中，醇溶剂是以按体积计50％或更大在该混合物中存在。

在一些实施例中，醇溶剂是以按体积计从约百分之50至约百分之95在该混合物中存在。在一些实施例中，醇溶剂是以按体积计从约百分之40至约百分之98在该混合物中存在。在一些实施例中，醇溶剂是以按体积计从约百分之30至约百分之99.5在该混合物中存在。

酯溶剂

如上所指出，本发明的不同混合物可以包含至少一种酯溶剂。诸位申请人已经指出酯溶剂非常善于溶解纤维素醚粘合剂。酯溶剂的实例包括但不限于乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、以及乙酸异丙酯。虽然可以使用许多酯溶剂和酯溶剂的混合物，诸位申请人已经发现乙酸甲酯和乙酸乙酯是用于本发明的惯例的特别有用的酯溶剂。

醇溶剂(如乙酸甲酯和乙酸乙酯)在环境温度下也容易蒸发。总体上，在环境温度下容易蒸发的酯溶剂用于本发明的惯例是有用的。例如，酯溶剂(或酯溶剂的混合物)可以被选择为具有小于100℃、小于90℃或小于80℃的沸点。在一些情况下，醇和酯溶剂可被选择为形成一种低沸点的共沸物。

酯溶剂通常可以是该混合物的从按体积计约0.5％至按体积计约70％。如在表III中所示出的，具有按体积计30％或更小的酯溶剂的混合物不倾向于表现出银纳米线(即‘各向异性传导纳米颗粒’)的任何显著的聚集。

表III.

在一些实施例中，该酯溶剂在该混合物中的体积可以小于按体积计70％。例如，在一些实施例中，混合物中的酯溶剂可以是按体积计从百分之50至略低于百分之60。在一些实施例中，混合物中的酯溶剂可以是按体积计从百分之40至略低于百分之50。在一些实施例中，混合物中的酯溶剂可以是按体积计从百分之30至略低于百分之40。在一些实施例中，混合物中的酯溶剂可以是按体积计从百分之20至略低于百分之30。在一些实施例中，混合物中的酯溶剂可以是按体积计从百分之10至略低于百分之20。在一些实施例中，混合物中的酯溶剂可以是按体积计从百分之0.5至略低于百分之10。然而，总体上，酯溶剂是不大于按该混合物的体积计百分之50。

酮溶剂

如上所指出，本发明的不同混合物包含至少一种酮溶剂。诸位申请人已经指出酮溶剂非常善于溶解极性乙烯基聚合物。酮溶剂的实例包括但不限于丙酮、甲基乙基酮、甲基丙基酮、甲基异丁基酮、甲基异戊基酮、双丙酮醇、甲基戊基酮、环己酮、二异丁基酮以及异佛尔酮。虽然可以使用许多酮溶剂和酮溶剂的混合物，诸位申请人已经发现丙酮是用于本发明的惯例的特别有用的酮溶剂。

酮溶剂(如丙酮)在环境温度下也容易蒸发。总体上，在环境温度下容易蒸发的酮溶剂优选用于本发明的惯例。在一些情况下，醇和酮溶剂可被选择为形成一种低沸点的共沸混合物。

酮溶剂通常可以是按该混合物的体积计从按体积计约0.5％至约70％。如在表III中所示出的，具有按体积计30％或更小的酯溶剂的混合物不倾向于表现出银纳米线(即‘各向异性传导纳米颗粒’)的任何显著的聚集。

在一些实施例中，该酮溶剂在该混合物中的体积可以小于按体积计70％。例如，在一些实施例中，混合物中的酮溶剂可以是按体积计从百分之50至略低于百分之60。在一些实施例中，混合物中的酮溶剂可以是按体积计从百分之40至略低于百分之50。在一些实施例中，混合物中的酮溶剂可以是按体积计从百分之30至略低于百分之40。在一些实施例中，混合物中的酮溶剂可以是按体积计从百分之20至略低于百分之30。在一些实施例中，混合物中的酮溶剂可以是按体积计从百分之10至略低于百分之20。在一些实施例中，混合物中的酮溶剂可以是按体积计从约百分之0.5至略低于百分之10。

脂肪族或芳香族溶剂

如上所指出，本发明的不同混合物包含至少一种脂肪族和/或芳香族溶剂。诸位申请人已经指出脂肪族和/或芳香族溶剂非常善于溶解非极性乙烯基聚合物。虽然可以使用许多脂肪族或芳香族溶剂以及脂肪族和芳香族溶剂的混合物，诸位申请人已经发现环己烷和甲苯是用于本发明的惯例的特别有用的脂肪族/芳香族溶剂。

在一些实施例中，该脂肪族和/或芳香族溶剂在该混合物中的体积可以小于按体积计70％。例如，在一些实施例中，混合物中的脂肪族和/或芳香族溶剂可以是按体积计从百分之50至略低于百分之60。在一些实施例中，混合物中的脂肪族和/或芳香族溶剂可以是按体积计从百分之40至略低于百分之50。在一些实施例中，混合物中的脂肪族和/或芳香族溶剂可以是按体积计从百分之30至略低于百分之40。在一些实施例中，混合物中的脂肪族和/或芳香族溶剂可以是按体积计从百分之20至略低于百分之30。在一些实施例中，混合物中的脂肪族和/或芳香族溶剂可以是按体积计从百分之10至略低于百分之20。在一些实施例中，混合物中的脂肪族和/或芳香族溶剂可以是按体积计从百分之0.5至略低于百分之10。

水

如上所指出，本发明的不同混合物可以包含水。在一些实施例中，该混合物中的水可以小于按体积计70％。例如，在一些实施例中，混合物中的水可以是按体积计从百分之50至略低于百分之60。在一些实施例中，混合物中的水可以是按体积计从百分之40至略低于百分之50。在一些实施例中，混合物中的水可以是按体积计从百分之30至略低于百分之40。在一些实施例中，混合物中的水可以是按体积计从百分之20至略低于百分之30。在一些实施例中，混合物中的水可以是按体积计从百分之10至略低于百分之20。在一些实施例中，混合物中的水可以是按体积计从百分之0.5至略低于百分之10。

纤维素醚

当在文献中描述时，传导性油墨经常参考包含粘合剂来讨论。然而，不同的参考文献表明粘合剂可以是任选的。相对于本发明，在一些实施例中，纤维素醚是混合物的一种组分并且可以被称为一种粘合剂。简言之，粘合剂是支持在混合物中的溶剂蒸发之后留下的互相连接的各向异性传导纳米颗粒的网络(或网状物或矩阵)的一种化合物。对于此实例，该乙基纤维素(单独或与其他粘合剂组合)支持在混合物中的溶剂蒸发之后留下的互相连接的各向异性传导纳米颗粒的网络(或网状物或矩阵)。

可在本发明的惯例中使用的纤维素醚的实例包括乙基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、或甲基-2-羟乙基纤维素，并且特别是具有在40％-60％之间的乙氧基含量的乙基纤维素。

极性乙烯基聚合物

相对于本发明，在一些实施例中，极性乙烯基聚合物是混合物的一种组分并且可以被称为一种粘合剂。对于此实例，该极性乙烯基聚合物(单独或与其他粘合剂组合)支持在混合物中的溶剂蒸发之后留下的互相连接的各向异性传导纳米颗粒的网络(或网状物或矩阵)。

可在本发明的惯例中使用的极性乙烯基聚合物的实例包括聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙酸乙烯酯以及聚丙烯酸。

非极性乙烯基聚合物

相对于本发明，在一些实施例中，极性乙烯基聚合物是混合物的一种组分并且可以被称为一种粘合剂。对于此实例，该非极性乙烯基聚合物(单独或与其他粘合剂组合)支持在混合物中的溶剂蒸发之后留下的互相连接的各向异性传导纳米颗粒的网络(或网状物或矩阵)。

可在本发明的惯例中使用的非极性乙烯基聚合物的实例包括聚乙烯、聚丙烯、环烯烃聚合物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯(聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯)以及聚丙烯腈。

水溶性聚合物

相对于本发明，在一些实施例中，水溶性聚合物是混合物的一种组分并且可以被称为一种粘合剂。对于此实例，该水溶性聚合物(单独或与其他粘合剂组合)支持在混合物中的溶剂蒸发之后留下的互相连接的各向异性传导纳米颗粒的网络(或网状物或矩阵)。

可以在本发明的惯例中使用的水溶性聚合物的实例包括羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇(PVA)、聚磺苯乙烯、聚烯丙基胺、聚乙烯亚胺(PEI)、聚(2-乙基-2-噁唑啉)、聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮。

各向异性传导纳米颗粒

各向异性传导纳米颗粒在传导层中形成一个网络(即一个矩阵或一个网状物)并从而遍及该网络或在该网络内传导热和/或电。各向异性传导纳米颗粒可以是金属的或非金属的。例如，已知银纳米颗粒和碳纳米管这两者都是导电和导热的。因此，在一些实施例中，这些各向异性传导纳米颗粒可以是金属纳米线、金属片、金属纳米球、金属纳米管、碳纳米管、石墨烯、或其任何可能的组合。如果是金属，各向异性传导纳米颗粒可以是金属纳米线、金属片、金属纳米球、金属纳米管或其组合。该金属可以是银、铜、镍、金、钯、铂或其任何可能的组合。可以使用其他类型的传导性填料如碳黑。为了本发明的目的，石墨不是各向异性传导纳米颗粒。

传导层的传导性可以取决于在混合物(油墨)中使用的各向异性传导纳米颗粒的量。所选择的各向异性传导纳米颗粒的量可以取决于用于将混合物(油墨)施加到基底上所使用的施用和/或印刷方法。在一些实施例中，分散在该混合物中的这些各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计0.25％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计0.5％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计1％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计2％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计3％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计4％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计5％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计6％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计7％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计8％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计9％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计10％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计11％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计12％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计13％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计14％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计15％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计16％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计17％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计18％。在一些实施例中，分散在混合物中的各向异性传导纳米颗粒是小于或等于按体积计19％。

混合物中的各向异性传导纳米颗粒的量可以超过按体积计19％。确实，在一些实施例中，混合物中的各向异性传导纳米颗粒的量可以高达并包括按体积计35％。

类似地，混合物中的各向异性传导纳米颗粒的量可以是小于按体积计百分之0.25。确实，在一些实施例中，混合物中的各向异性传导纳米颗粒的量可以是百分之0.1或更低。

在一些实施例中，各向异性传导纳米颗粒包含混合物的体积的从约百分之0.1至约百分之1。在一些实施例中，各向异性传导纳米颗粒包含混合物的体积的从约百分之0.25至约百分之10。

混合物中的固体

固体是用于生产混合物的任何固体材料。各向异性传导纳米颗粒和纤维素醚、极性乙烯基聚合物、非极性乙烯基聚合物、以及水溶性聚合物是固体。在一些实施例中，混合物是参照其中所含的固体的量来制备的。

在一些实施例中，在所述混合物中的固体是所述混合物的从约0.01wt％至约80wt％。在一些实施例中，这些固体存在的范围是该混合物的约0.5wt％至约50wt％。在一些实施例中，这些固体存在的范围是该混合物的约2wt％至约30wt％。在一些实施例中，这些固体存在的范围是该混合物的约1wt％至约25wt％。

在一些实施例中，这些固体是小于该混合物的2wt％。在一些实施例中，这些固体是小于该混合物的5wt％。在一些实施例中，这些固体是小于该混合物的10wt％。在一些实施例中，这些固体是小于该混合物的15wt％。在一些实施例中，这些固体是小于该混合物的20wt％。在一些实施例中，这些固体是小于该混合物的25wt％。在一些实施例中，这些固体是小于该混合物的30wt％。在一些实施例中，这些固体是小于该混合物的35wt％。在一些实施例中，这些固体是小于该混合物的40wt％。在一些实施例中，这些固体是小于该混合物的45wt％。在一些实施例中，这些固体是小于该混合物的50wt％。

在一些实施例中，混合物是参照各向异性传导纳米颗粒与纤维素醚、极性乙烯基聚合物以及非极性乙烯基聚合物的量的比率来制备。例如，在一些实施例中，各向异性传导纳米颗粒与纤维素醚、极性乙烯基聚合物和/或非极性乙烯基聚合物的重量比是在从约一份(按重量计)的各向异性传导纳米颗粒比一万份(按重量计)的纤维素醚、极性乙烯基聚合物和/或非极性乙烯基聚合物的范围内。在一些实施例中，各向异性传导纳米颗粒与纤维素醚、极性乙烯基聚合物和/或非极性乙烯基聚合物的重量比是在从约九十五份(按重量计)的各向异性传导纳米颗粒比一份(按重量计)的纤维素醚、极性乙烯基聚合物和/或非极性乙烯基聚合物的范围内。总体上，各向异性传导纳米颗粒与纤维素醚、极性乙烯基聚合物和/或非极性乙烯基聚合物的重量比的范围是从约一份(按重量计)的各向异性传导纳米颗粒比一万份(按重量计)的纤维素醚、极性乙烯基聚合物和/或非极性乙烯基聚合物到约九十五份(按重量计)的各向异性传导纳米颗粒比一份(按重量计)的纤维素醚、极性乙烯基聚合物和/或非极性乙烯基聚合物。

形成传导层

包含一个或多个传导层或一个或多个透明传导层的材料典型地通过以下步骤形成：a)使基底与在此所描述的混合物接触；并且b)允许该混合物的溶剂蒸发从而在该基底上形成传导层。混合物在基底上的涂层(即膜)可以使用本领域中已知的技术来制备，如绕线棒涂布、浸渍涂布、气刀涂布、帘式涂布、坡流涂布、槽模涂布、辊式涂布、凹版涂布、或挤压涂布。可将一种或多种表面活性剂以及其他涂布助剂结合到混合物中从而改善涂布过程。

组合物

在一些实施例中，本发明涉及以下组合物，这些组合物包含设置在一个基底的至少一个表面的至少一部分上的传导层或透明传导层。总体上，所述组合物是通过使一个基底的至少一个表面的至少一部分与在此所披露的混合物相接触产生的。在一些实施例中，该组合物不要求混合物中的溶剂蒸发。所述组合物被认为是包含传导层或透明传导层其中溶剂已经蒸发或基本上蒸发的最终新颖并且非显而易见的基底的新颖并且非显而易见的制造中间体。在每一种情况下，这些组合物是包含设置在其上的至少一个传导层或透明传导层的基底。

包含一个或多个传导层和/或透明传导层其中溶剂已经蒸发或基本上蒸发的最终新颖并且非显而易见的基底可用于以下应用，如触摸面板显示器、液晶显示器、电致发光、有机发光二极管、光伏太阳能电池、电-热加热、除霜器、防雾、热界面材料、电极、雷击保护、EMI屏蔽、抗静电涂层和/或智能窗。

5.本发明的不同实施例

应当理解的是步骤的顺序或用于实施某些动作的顺序无关紧要，只要本传授内容保持可操作，或除非另外指明。此外，在一些实施例中，两个或更多个步骤或动作可以同时进行，只要本传授内容保持可操作，或除非另外指明。

在一些实施例中，本发明涉及一种混合物，该混合物包含：a)至少一种醇溶剂；b)至少一种酯溶剂；c)至少一种在其中溶剂化的纤维素醚；以及d)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒。在一些实施例中，该混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之三十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之五十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之六十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之七十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之八十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之九十。

在一些实施例中，本发明涉及一种用于制备包含传导层(其中，在一些实施例中该层是或者可以制成透明的)的基底的方法，所述方法包括：a)使所述基底的至少一个表面的至少一部分与一种混合物接触，该混合物包含：i)至少一种醇溶剂；ii)至少一种酯溶剂；iii)至少一种在其中溶剂化的纤维素醚；以及iv)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒；并且b)允许所述混合物的所述醇溶剂和所述酯溶剂蒸发从而在所述基底上形成一个透明的传导层。在一些实施例中，该混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之三十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之四十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之五十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之六十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之七十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之八十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之九十。

在一些实施例中，该混合物可以还包含一种传导性聚合物。

在一些实施例中，本发明涉及一种组合物，该组合物通过以下方式形成：a)使一个基底的至少一个表面的至少一部分与一种混合物接触，该混合物包含：i)至少一种醇溶剂；ii)至少一种酯溶剂；iii)至少一种在其中溶剂化的纤维素醚；以及iv)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒；并且b)允许所述混合物的所述醇溶剂和所述酯溶剂蒸发从而在所述基底上形成一个传导层。在一些实施例中，该混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之三十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之四十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之五十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之六十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之七十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之八十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之九十。

在一些实施例中，用于形成该组合物的混合物可以还包含一种传导性聚合物。

在一些实施例中，这些各向异性传导纳米颗粒是金属纳米线、金属片、金属纳米球、金属纳米管、碳纳米管、石墨烯、或其任何可能的组合。在一些实施例中，所述金属纳米线、金属片、金属纳米球以及金属纳米管包含一种金属，该金属选自下组，该组由以下各项组成：银、铜、镍、金、钯、铂以及其任何可能的组合。这些各向异性传导纳米颗粒可以是银纳米线。其他传导性填料可以包括炭黑。

在一些实施例中，本发明涉及一种组合物，该组合物包含：一个基底，在该基底上施加有一种液体混合物从而在所述基底的至少一个表面的至少一部分上形成一个基本上均匀的涂层，其中所述混合物包含：i)至少一种醇溶剂；ii)至少一种酯溶剂；iii)至少一种在其中溶剂化的纤维素醚；以及iv)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒。在一些实施例中，该所述混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之三十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之四十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之五十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之六十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之七十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之八十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之九十。

在一些实施例中，本发明涉及一种组合物，该组合物包含：a)一个基底；以及b)设置在所述基底的至少一个表面的至少一部分上的一个传导层；其中所述传导层包含：i)纤维素醚；以及ii)至少部分地包封在(或者分散在)所述纤维素醚内的各向异性传导纳米颗粒的一个导电和/或导热网络。在一些实施例中，这些各向异性传导纳米颗粒是银纳米线。在一些实施例中，该传导层是透明的。

在一些实施例中，本发明涉及一种混合物，该混合物包含：a)至少一种醇溶剂；b)至少一种酮溶剂；c)至少一种在其中溶剂化的极性乙烯基聚合物；以及d)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒。在一些实施例中，该混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之四十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之五十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之六十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之七十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之八十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之九十。

在一些实施例中，本发明涉及一种用于制备包含传导层的基底的方法，所述方法包括：a)使所述基底的至少一个表面的至少一部分与一种混合物接触，该混合物包含：i)至少一种醇溶剂；ii)至少一种酮溶剂；iii)至少一种在其中溶剂化的极性乙烯基聚合物；以及iv)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒；并且b)允许所述混合物的所述醇溶剂和所述酮溶剂蒸发从而在所述基底上形成一个透明的传导层。在一些实施例中，该混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之四十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之五十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之六十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之七十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之八十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之九十。在一些实施例中，该传导层是透明的。在一些实施例中，该基底是透明的。

在一些实施例中，本发明涉及一种组合物，该组合物通过以下方式形成：a)使一个基底的至少一个表面的至少一部分与一种混合物接触，该混合物包含：i)至少一种醇溶剂；ii)至少一种酮溶剂；iii)至少一种在其中溶剂化的极性乙烯基聚合物；以及iv)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒；并且b)允许所述混合物的所述醇溶剂和所述酮溶剂蒸发从而在所述基底上形成一个传导层。在一些实施例中，该混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之四十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之五十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之六十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之七十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之八十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之九十。在一些实施例中，该传导层是透明的。在一些实施例中，该基底是透明的。

在一些实施例中，这些各向异性传导纳米颗粒是金属纳米线、金属片、金属纳米球、金属纳米管、碳纳米管、石墨烯、或其任何可能的组合。在一些实施例中，所述金属纳米线、金属片、金属纳米球以及金属纳米管包含一种金属，该金属选自下组，该组由以下各项组成：银、铜、镍、金、钯、铂以及其任何可能的组合。这些各向异性传导纳米颗粒可以是银纳米线。

在一些实施例中，本发明涉及一种组合物，该组合物包含：一个基底，在该基底上施加有一种液体混合物从而在所述基底的至少一个表面的至少一部分上形成一个基本上均匀的涂层，其中所述混合物包含：i)至少一种醇溶剂；ii)至少一种酮溶剂；iii)至少一种在其中溶剂化的极性乙烯基聚合物；以及iv)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒。在一些实施例中，所述混合物中的醇溶剂是按体积计不小于百分之四十。在一些实施例中，该涂层是透明的。在一些实施例中，该基底是透明的。

在一些实施例中，本发明涉及一种组合物，该组合物包含：a)一个基底；以及b)设置在所述基底的至少一个表面的至少一部分上的一个传导层；其中所述传导层包含：i)一种极性乙烯基聚合物；以及ii)至少部分地包封在所述一种极性乙烯基聚合物内的各向异性传导纳米颗粒的一个导电和/或导热网络。在一些实施例中，这些各向异性传导纳米颗粒是银纳米线。在一些实施例中，该传导层是透明的。在一些实施例中，该基底是透明的。

在一些实施例中，本发明涉及一种混合物，该混合物包含：a)至少一种醇溶剂；b)水；c)至少一种在其中溶剂化的水溶性聚合物；以及d)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是不小于按体积计百分之三十。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是不大于按体积计百分之五十。

在一些实施例中，本发明涉及一种用于制备包含一个传导层的基底的方法，所述方法包括：a)使所述基底的至少一个表面的至少一部分与一种混合物接触，该混合物包含：i)至少一种醇溶剂；ii)水；iii)至少一种在其中溶剂化的水溶性聚合物；以及iv)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒；并且b)允许所述混合物的所述醇溶剂和水蒸发从而在所述基底上形成一个传导层。在一些实施例中，该传导层是透明的。在一些实施例中，该基底是透明的。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是不大于按体积计百分之三十。

在一些实施例中，本发明涉及一种组合物，该组合物通过以下方式形成：a)使一个基底的至少一个表面的至少一部分与一种混合物接触，该混合物包含：i)至少一种醇溶剂；ii)水；iii)至少一种在其中溶剂化的水溶性聚合物；以及iv)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒；并且b)允许所述混合物的所述醇溶剂和水蒸发从而在所述基底上形成一个传导层。在一些实施例中，该传导层是透明的。在一些实施例中，该基底是透明的。在一些实施例中，混合物中的醇溶剂是不大于按体积计百分之五十。

在一些实施例中，这些各向异性传导纳米颗粒是金属纳米线、金属片、金属纳米球、金属纳米管、碳纳米管、石墨烯、或其任何可能的组合。在一些实施例中，所述金属纳米线、金属片、金属纳米球以及金属纳米管包含一种金属，该金属选自下组，该组由以下各项组成：银、铜、镍、金、钯、铂以及其任何可能的组合。这些各向异性传导纳米颗粒可以是银纳米线。

在一些实施例中，本发明涉及一种组合物，该组合物包含：一个基底，在该基底上施加有一种液体混合物从而在所述基底的至少一个表面的至少一部分上形成一个基本上均匀的涂层，其中所述混合物包含：i)至少一种醇溶剂；ii)水；iii)至少一种在其中溶剂化的水溶性聚合物；以及iv)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒。在一些实施例中，所述混合物中的醇溶剂是不大于按体积计百分之五十。

在一些实施例中，本发明涉及一种组合物，该组合物包含：a)一个基底；以及b)设置在所述基底的至少一个表面的至少一部分上的一个传导层；其中所述传导层包含：i)水溶性聚合物；以及ii)至少部分地包封在所述一种水溶性聚合物内的各向异性传导纳米颗粒的一个导电和/或导热网络。在一些实施例中，该传导层是透明的。在一些实施例中，该基底是透明的。在一些实施例中，这些各向异性传导纳米颗粒是银纳米线。

在一些实施例中，本发明涉及一种混合物，该混合物包含：a)至少一种脂肪族或芳香族溶剂；b)至少一种在其中溶剂化的非极性乙烯基聚合物；c)至少一种表面活性剂以及d)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒。

在一些实施例中，本发明涉及一种用于制备包含一个传导层的基底的方法，所述方法包括：a)使所述基底的至少一个表面的至少一部分与一种混合物接触，该混合物包含：i)至少一种脂肪族或芳香族溶剂；ii)至少一种在其中溶剂化的非极性乙烯基聚合物；iii)至少一种表面活性剂以及iv)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒；并且b)允许所述混合物的所述脂肪族或芳香族溶剂蒸发从而在所述基底上形成一个传导层。在一些实施例中，该传导层是透明的。在一些实施例中，该基底是透明的。

在一些实施例中，本发明涉及一种组合物，该组合物通过以下方式形成：a)使一个基底的至少一个表面的至少一部分与一种混合物接触，该混合物包含：i)至少一种脂肪族或芳香族溶剂；ii)至少一种在其中溶剂化的非极性乙烯基聚合物；iii)至少一种表面活性剂以及iv)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒；并且b)允许所述混合物的所述脂肪族或芳香族溶剂蒸发从而在所述基底上形成一个传导层。在一些实施例中，该传导层是透明的。在一些实施例中，该基底是透明的。

在一些实施例中，这些各向异性传导纳米颗粒是金属纳米线、金属片、金属纳米球、金属纳米管、碳纳米管、石墨烯、或其任何可能的组合。在一些实施例中，所述金属纳米线、金属片、金属纳米球以及金属纳米管包含一种金属，该金属选自下组，该组由以下各项组成：银、铜、镍、金、钯、铂以及其任何可能的组合。各向异性传导纳米颗粒可以是银纳米线。

在一些实施例中，本发明涉及一种组合物，该组合物包含：一个基底，在该基底上施加有一种液体混合物从而在所述基底的至少一个表面的至少一部分上形成一个基本上均匀的涂层，其中所述混合物包含：i)至少一种脂肪族或芳香族溶剂；ii)至少一种在其中溶剂化的非极性乙烯基聚合物；iii)至少一种表面活性剂以及iv)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒。在一些实施例中，该涂层是透明的。在一些实施例中，该基底是透明的。

在一些实施例中，本发明涉及一种组合物，该组合物包含：a)一个基底；以及b)设置在所述基底的至少一个表面的至少一部分上的一个传导层；其中所述传导层包含：i)一种非极性乙烯基聚合物；以及ii)至少部分地包封在所述一种非极性乙烯基聚合物内的各向异性传导纳米颗粒的一个导电和/或导热网络。在一些实施例中，该传导层是透明的。在一些实施例中，该基底是透明的。在一些实施例中，这些各向异性传导纳米颗粒是银纳米线。

6.实例

本传授内容的各方面可根据下面的实例进一步理解，其不应被解释为以任何方式限制本传授内容的范围。

实例1.

对于此实例，该基底是玻璃。将包含粘合剂(没有聚合物对照，酯纤维素和乙基纤维素)、银纳米线以及一种包含醇和乙酸甲酯的溶剂的混合物施加到该基底上。

对每一种样品测量传导度和透明度。在表I中示出的数据表明要求选择性溶剂混合物来制备高性能透明的传导性银纳米线膜。银纳米线是在贝壳技术(SeashellTechnology)制备的并且粘合剂和溶剂是从西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich)或陶氏化学公司(Dow Chemical)获得的。

表I.

实例2.

对于这个实验，对比了银纳米线的混合物在不同的溶剂中的特性。具体地，检测了银纳米线聚集的倾向。

将银纳米线从100％异丙醇原料悬浮液稀释至在表II中列出的不同类型的有机溶剂中0.1wt％的最终浓度。这些有机溶剂含有0.5wt％的Ethocel标准物10(乙基纤维素EC10)。因此，表示每个样品的最终混合物包含银纳米线、醇、EC10和溶剂。使样品静置5分钟并转移至一个载玻片上。使用暗视野光学显微镜来捕捉分布在每一种溶剂中的纳米线图像。使用显微镜来检查载玻片并对每个样品中纳米线聚集体(定义为多个纳米线的高光散射束)的量进行评分并将所记录的结果在表II中示出。聚集水平被定义为没有可检出的聚集体(0)，每视野(field)1-4个聚集体(1)或每视野多于4个聚集体(2)。最初分散在100％的IPA中的纳米线是单分散的并且没有表现出聚集的迹象。在样品2和3中所使用的溶剂系统是在其中粘合剂是一种纤维素酯的用于透明导体制备的参考文献(即，US2011/0232945、WO2011/115603、WO2011/008226)中描述的那些。溶剂百分比是基于体积百分比。在样品4和10中所使用的条件被选择为代表在不同的醇与非醇溶剂的比率下的通常的溶剂体系。

在表II中示出的数据表明银纳米线倾向于在所有的混合物中形成聚集体，除了样品1和6其中这些溶剂是异丙醇或甲醇和乙酸甲酯。

实例3.

对于此实例，样品基本上是如在实例2中所描述的制备的，除了在本例中仅使用异丙醇(IPA)和乙酸甲酯作为溶剂来形成该混合物。具体地，制备了一系列的混合物，其中乙酸甲酯和IPA的体积百分比是以10体积％的增量变化。将油墨流延成膜并对这些膜用肉眼检查银纳米线聚集体的存在。对每一种样品测定表面电阻和银纳米线聚集体并将结果示于表III中。

参照表III，明显的是在含有按体积计高达30％的乙酸甲酯(70％的IPA)的混合物中没有观察到聚集。类似地，通过将这些混合物施加到一个玻璃基底上产生的这些膜(传导层)具有非常好的导电性。虽然用含有50体积％的乙酸甲酯和60体积％的乙酸甲酯的混合物观察到银纳米线的一些最小的聚集，所得到的薄膜仍然表现出相当良好的导电性。当乙酸甲酯的浓度增加至按体积计百分之70或更高时，所得到的传导层显示出非常小的导电性或没有导电性。因此，当IPA的体积百分比是40％或更大时，形成了最佳的透明传导层(具有低表面电阻的最小纳米线聚集体)。

实例4.

对于此实例，该基底是一个显微镜载玻片。将如表IV中示出的包含粘合剂(乙基纤维素、酯纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯)、银纳米线和不同溶剂的组合的混合物施加到该基底上。对其中该溶剂系统已经使该粘合剂完全地并且均匀地溶剂化的样品测定传导度和透明度。表IV中的数据表明要求选择性溶剂混合物来制备高性能透明导电膜。银纳米线是在贝壳技术(SeashellTechnology)制备的并且粘合剂和溶剂是从西格玛奥德里奇公司或陶氏化学公司(Dow Chemical)获得的。

7.参考文献

Pan等人的US 7,062,848

Kilkor等人的US 7,097,788

Guiheen等人的US 7,727,578

Alden等人的WO 2007/022226

Ding等人的US 2008/0292979

Winoto,Adrian的US 2009/0283304

Winoto,Adrian的US 2009/0223703

周超峰的WO 2011/008229

尽管本传授内容是结合不同的实施例进行说明，但并不意味着本传授内容限于此类实施例。与此相反，如将被本领域技术人员理解的，本传授内容包括不同的替代方案、修改以及等效物。

Claims (15)

1.一种混合物，包含：

a)至少一种醇溶剂；

b)至少一种酯溶剂；

c)至少一种在其中溶剂化的纤维素醚；以及

d)均匀地分散在所述混合物中的各向异性传导纳米颗粒，

其中这些各向异性传导纳米颗粒是导电和/或导热的，

其中所述至少一种醇溶剂是按所述混合物的体积计从70％至99.5％，和所述至少一种酯溶剂是按所述混合物的体积计不大于30％，

其中醇溶剂是选自甲醇和异丙醇和它们的混合物，和

酯溶剂是选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯和乙酸异丙酯，

其中各向异性传导纳米颗粒是金属纳米线。

2.如权利要求1所述的混合物，其中在所述混合物中的所述醇溶剂是按体积计不小于百分之五十。

3.如权利要求1或2所述的混合物，还包含至少一种传导性聚合物。

4.如权利要求1或2所述的混合物，其中所述各向异性传导纳米颗粒和所述纤维素醚是固体并且其中在所述混合物中的所述固体是所述混合物的从0.01wt％至80wt％。

5.如权利要求1或2所述的混合物，其中所述金属纳米线包含一种金属，该金属选自下组，该组由以下各项组成：银、铜、镍、金、钯、铂以及其任何可能的组合。

6.如权利要求1或2所述的混合物，其中所述各向异性传导纳米颗粒与所述纤维素醚的重量比的范围是从按重量计一份的各向异性传导纳米颗粒比按重量计一万份的纤维素醚到按重量计九十五份的各向异性传导纳米颗粒比按重量计一份的纤维素醚。

7.如权利要求1或2所述的混合物，其中所述混合物的所述各向异性传导纳米颗粒包含一个非传导性粘合剂涂层，该涂层在存在时抑制这些各向异性传导纳米颗粒之间的传导。

8.如权利要求1或2所述的混合物，其中所述混合物的所述各向异性传导纳米颗粒包含一个非传导性树脂涂层，该涂层在存在时抑制这些各向异性传导纳米颗粒之间的传导。

9.如权利要求1或2所述的混合物，其中所述混合物的所述各向异性传导纳米颗粒包含一个非传导性添加剂涂层，该涂层在存在时抑制这些各向异性传导纳米颗粒之间的传导。

10.如权利要求1或2所述的混合物，其中所述混合物还包含一种非传导性粘合剂，该非传导性粘合剂在存在时能够抑制这些各向异性传导纳米颗粒之间的传导。

11.如权利要求1或2所述的混合物，其中所述混合物还包含一种非传导性树脂，该非传导性树脂在存在时能够抑制这些各向异性传导纳米颗粒之间的传导。

12.如权利要求1或2所述的混合物，其中所述混合物还包含一种非传导性添加剂，该非传导性添加剂在存在时能够抑制这些各向异性传导纳米颗粒之间的传导。

13.如权利要求1或2所述的混合物，其中纤维素醚是选自乙基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素和甲基-2-羟乙基纤维素。

14.一种方法，包括：

a)使一个基底的至少一个表面的至少一部分与根据权利要求1的混合物相接触；并且

b)允许所述混合物的所述醇溶剂和所述酯溶剂蒸发从而在所述基底上形成一个传导层。

15.一种组合物，包含：一个基底，在该基底上施加有根据权利要求1的液体混合物从而在所述基底的至少一个表面的至少一部分上形成一个基本上均匀的涂层。