CN104870578A - 镍墨水和抗氧化剂和导电涂料 - Google Patents
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Abstract
一种导电墨水可包含镍组分、多元羧酸组分以及多元醇组分,多元羧酸组分和多元醇组分可反应以形成聚酯组分。聚酯组分可在导电墨水中自多元醇组分和多元羧酸组分原位形成。导电墨水可包含碳组分。导电墨水可包含添加剂组分。导电墨水可包含镍薄片、石墨烯薄片、脓胶酸以及乙二醇。导电墨水可印刷(例如网版印刷)至基材上且固化以形成导电膜。导电膜可包含镍组分和聚酯组分。
Description
相关申请案的交叉引用
本申请案主张2012年12月28日申请的名称为“镍墨水和抗氧化剂和导电涂料”的美国临时专利申请案第61/747,093号的权益,所述申请案以全文引用的方式并入本文中。
背景技术
技术领域
本申请案涉及一种导电墨水,尤其涉及一种包含镍的导电墨水。
相关技术描述
市场上可获得的最常见且最高效能的导电墨水为银墨水。这些墨水的最大缺点为由于银含量所产生的成本(每克1美元至2美元不等)。铜墨水亦可获得且比银墨水便宜;然而,铜墨水本身和使用铜墨水印刷的膜易于氧化和腐蚀。
镍(Ni)具有固有的金属导电性,对氧化与其他类型的腐蚀具高抗性,且具磁性。基于这些性质,Ni墨水适用于许多领域,包含导电墨水、装饰性金属油漆、耐腐蚀涂料、抗静电涂料,且适用于射频和电磁屏蔽涂料中。
市场上可获得的导电性可网版印刷的Ni墨水所具有的片电阻介于约5欧姆/平方/密耳与约300欧姆/平方/密耳之间的范围内,这与金属墨水可预期的片电阻相比相对较高。现有Ni墨水的相对低的导电性亦可解释为何此类材料的供应商不多(例如,现有供应商包含创意材料有限公司(Creative Materials,Corp.)、格温特郡电子材料有限公司(Gwent Electronic Materials,Ltd.)、工程导电材料有限责任公司(Engineered Conductive Materials,LLC)以及环氧树脂公司(Epoxies)等)。现有供应商亦生产可喷墨印刷的纳米Ni墨水(例如应用纳米技术控股有限公司(Applied Nanotech Holdings,Inc.))。虽然,在高于300℃的温度下固化的纳米墨水为高度导电的(例如,其可在固化之后变成金属薄膜),但其昂贵且不适用于需要较厚涂层或较低固化温度的应用中。由于所述纳米材料,其亦较难以大量生产。
因此,需要具有改良性质的Ni墨水。
发明内容
导电墨水可包含镍组分、多元羧酸组分以及多元醇组分,多元羧酸组分与醇多元醇组分可反应形成聚酯组分。导电墨水可包含添加剂组分和/或碳组分。
在一些实施例中,镍组分可包含镍薄片、镍纳米/微米丝以及镍球中的至少一者。镍薄片的厚度可小于约5微米。镍薄片的直径可为约100纳米至约50微米。镍薄片的直径可为约500纳米至约30微米。
在一些实施例中,镍组分可为细丝状镍粉。细丝状镍粉的最长尺寸可在约2微米至约10微米范围内。
在一些实施例中,镍组分可具有最长尺寸在约0.5微米至约50微米范围内的至少一种粒子。镍组分可具有最长尺寸在约0.5微米至约30微米范围内的至少一种粒子。镍组分可具有最长尺寸在约5微米至约20微米范围内的至少一种粒子。
碳组分可包含碳薄片、碳纳米/微米丝以及碳球中的至少一者。碳组分可具有石墨烯、石墨、活性碳、碳纳米管以及碳纳米纤维中的至少一者。石墨可包含石墨粉。石墨烯可包含石墨烯薄片。在一些实施例中,至少一个石墨烯薄片的直径可为约5微米。在一些实施例中,至少一个石墨烯薄片的直径可为约100纳米至约50微米。
在一些实施例中,多元羧酸组分可包含二羧酸。举例而言,二羧酸可包含以下各者中的至少一者:丙二酸(propanedioic acid)(胡萝卜酸(malonic acid))、丁二酸(butanedioic acid)(琥珀酸(succinic acid))、戊二酸(pentanedioic acid)(脓胶酸(glutaric acid))、己二酸(hexanedioic acid)(肥酸(adipic acid))、庚二酸(heptanedioic acid)(薄桃酸(pimelic acid))、辛二酸(octanedioic acid)(栓酸(suberic acid))、壬二酸(nonanedioic acid)(杜鹃花酸(azelaic acid))、癸二酸(decanedioic acid)(皮脂酸(sebacic acid))、十一烷二酸(undecanedioicacid)、十二烷二酸(dodecanedioic acid)、十三烷二酸(tridecanedioic acid)(巴西酸(brassylicacid))、十四烷二酸(tetradecanedioic acid)、十五烷二酸(pentadecanedioic acid)、十六烷二酸(hexadecanedioic acid)(塔普酸(thapsic acid))、十八烷二酸(octadecanedioic acid)、顺丁烯二酸(maleic acid)、反丁烯二酸(fumaric acid)、戊烯二酸(glutaconic acid)、愈伤酸(traumatic acid)以及黏康酸(muconic acid)。
在一些实施例中,多元羧酸组分可包含三羧酸。举例而言,三羧酸可包含以下各者中的至少一者:柠檬酸(citric acid)、异柠檬酸(isocitric acid)、乌头酸(aconitic acid)、丙三酸(carballylic acid)、对称苯三甲酸(trimesic acid)以及对苯二甲酸(terephthalic acid)。
在一些实施例中,多元羧酸组分可包含羟基羧酸。举例而言,羟基羧酸可包含以下各者中的至少一者:4-羟基苯甲酸(4-hydroxybenzoic acid)、乙醇酸(glycolic acid)、乳酸(lacticacid)、柠檬酸、杏仁酸(mandelic acid)、β羟基酸(beta hydroxy acid)、ω羟基酸(omegahydroxy acid)、水杨酸(salicylic acid)、3-羟基丙酸(3-hydroxypropionic acid)以及6-羟基萘-2-甲酸(6-hydroxynaphthalene-2-carboxylic acid)。
多元醇组分可包含丙三醇和二醇中的至少一者。在一些实施例中,多元醇组分可包含以下各者中的至少一者:甘油、二元醇、三元醇、四元醇、五元醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、二醇醚、二醇醚乙酸酯1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,8-辛二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、1,2-戊二醇、驱蚊醇(etohexadiol)、对薄荷烷-3,8-二醇以及2-甲基-2,4-戊二醇。
添加剂组分可包含粘度调节剂、润湿剂、流平剂(flow and leveling agent)、助粘剂以及腐蚀抑制剂中的至少一者。举例而言,润湿剂可包含聚乙二醇。举例而言,腐蚀抑制剂可包含以下各者中的至少一者:N,N-二乙基羟胺(N,N-diethylhydroxylamine)、抗坏血酸(ascorbicacid)、肼(hydrazine)、六亚甲基四胺(hexamine)、苯二胺(phenylenediamine)、苯并三唑(benzotriazole)、二硫代磷酸锌(zinc dithiophosphate)、鞣酸(tannic acid)、磷酸锌(zincphosphate)以及六氟乙酰丙酮(hexafluoroacetylacetone)。
在一些实施例中,添加剂组分包含溶剂。所述溶剂可包含粘度调节剂、润湿剂、流平剂以及助粘剂中的至少一者。所述溶剂可包含醇与水中的至少一者。举例而言,醇可包含以下各者中的至少一者:甲醇、乙醇、N-丙醇、丁醇、戊醇、己醇、辛醇、N-辛醇、四氢糠醇(tetrahydrofurfuryl alcohol;THFA)、环己醇、环戊醇以及萜品醇(terpineol)。N-丙醇可包含1-丙醇、2-丙醇以及1-甲氧基-2-丙醇中的至少一者。丁醇可包含1-丁醇与2-丁醇中的至少一者。戊醇可包含1-戊醇、2-戊醇以及3-戊醇中的至少一者。己醇可包含1-己醇、2-己醇以及3-己醇中的至少一者。N-辛醇可包含1-辛醇、2-辛醇以及3-辛醇中的至少一者。
在一些实施例中,添加剂组分可包含丁基内酯。在一些实施例中,添加剂组分可包含醚。醚可包含甲基乙基醚、二乙醚、乙基丙基醚以及聚醚中的至少一者。
在一些实施例中,添加剂组分可包含酮。酮可包含丙酮与甲基乙基酮中的至少一者。在一些实施例中,酮可包含二酮与环状酮中的至少一者。举例而言,环状酮可包含以下各者中的至少一者:环己酮、环戊酮、环庚酮、环辛酮、二苯甲酮、乙酰丙酮、苯乙酮、环丙酮以及异佛酮(isophorone)。
在一些实施例中,添加剂组分可包含酯。酯可包含以下各者中的至少一者:二元酯、乙酸乙酯、肥酸二甲酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、脓胶酸二甲酯、琥珀酸二甲酯、乙酸甘油酯以及羧酸酯。
在一些实施例中,添加剂组分可包含碳酸酯。碳酸酯可包含碳酸丙烯酯(propylenecarbonate)。
在一些实施例中,添加剂组分可包含以下各者中的至少一者:二醇醚、二醇醚乙酸酯、四甲基脲、n-甲基吡咯啶酮、乙腈、四氢呋喃(tetrahydrofuran;THF)、二甲基甲酰胺(dimethylformamide;DMF)、N-甲基甲酰胺(N-methyl formamide;NMF)、二甲亚砜(dimethyl sulfoxide;DMSO)、亚硫酰氯、硫酰氯、1,2-二胺基乙烷、丙烷-1,3-二胺、丁烷-1,4-二胺、戊烷-1,5-二胺、己烷-1,6-二胺、1,2-二胺基丙烷、二苯基乙二胺、二胺基环己烷、邻二甲苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、己烷、癸烷、十四烷、苯乙烯、1-乙烯基-2-吡咯啶酮、甲苯、吡啶以及磷酸三乙酯。
在一些实施例中,导电墨水在约25℃下的粘度介于约5,000厘泊至约11,000厘泊范围内。
在一些实施例中,镍组分介于约50重量%至约60重量%范围内。在一些实施例中,镍组分介于约35重量%至约65重量%范围内。
在一些实施例中,碳组分介于约0.5重量%至约2.5重量%范围内。在一些实施例中,碳组分小于约10重量%。
在一些实施例中,多元羧酸组分介于约5重量%至约15重量%范围内。
在一些实施例中,多元醇组分介于约25重量%至约40重量%范围内。在一些实施例中,多元醇组分介于约15重量%至约60重量%范围内。
在一些实施例中,添加剂组分小于约10%。
导电膜可包含镍组分和聚酯组分。在一些实施例中,导电膜可包含添加剂组分和/或碳组分。
在一些实施例中,镍组分可包含镍薄片、镍纳米/微米丝以及镍球中的至少一者。镍薄片的厚度可小于约5微米。镍薄片的直径可为约100纳米至约50微米。镍薄片的直径可为约500纳米至约30微米。
在一些实施例中,镍组分可为细丝状镍粉。细丝状镍粉的最长尺寸可在约2微米至约10微米范围内。
在一些实施例中,导电膜的镍组分可具有最长尺寸在约100纳米至约50微米范围内的至少一种粒子。镍组分可具有最长尺寸在约0.5微米至约30微米范围内的至少一种粒子。镍组分可具有最长尺寸在约5微米至约20微米范围内的至少一种粒子。
导电膜的碳组分可包含碳薄片、碳纳米/微米丝以及碳球中的至少一者。碳组分可具有石墨烯、石墨、活性碳、碳纳米管以及碳纳米纤维中的至少一者。石墨可包含石墨粉。石墨烯可包含石墨烯薄片。在一些实施例中,至少一个石墨烯薄片的直径可为约5微米。在一些实施例中,至少一个石墨烯薄片的直径可为约100纳米至约50微米。
在一些实施例中,导电膜的聚酯组分可自多元羧酸组分与多元醇组分原位形成。
在一些实施例中,导电膜的片电阻介于约0.5欧姆/平方/密耳至约1.5欧姆/平方/密耳范围内。在一些实施例中,导电膜的厚度介于约4微米至约40微米范围内。
导电膜可印刷至基材上。适合基材可包含导电基材或不导电基材。所述基材可包含以下各者中的至少一者:石墨纸、石墨烯纸、聚酯膜、聚酰亚胺膜、铝箔、铜箔、不锈钢箔、碳泡沫、聚碳酸酯膜、纸、涂布纸、塑胶涂布纸、纤维纸以及纸板。
制造导电墨水的方法可包含将镍组分分散于溶剂组分中,且将聚酯组分分散于溶剂组分中。
制造导电墨水的方法可包含将碳组分分散于溶剂组分中。将镍组分分散于溶剂组分中可在将聚酯组分分散于溶剂组分中之前。将镍组分分散于溶剂组分中可在将聚酯组分分散于溶剂组分中之后。
将镍组分分散于溶剂组分中可在将碳组分分散于溶剂组分中之前。在一些实施例中,将镍组分分散于溶剂组分中可在将碳组分分散于溶剂组分中之后。
在一些实施例中,将碳组分分散于溶剂组分中可在将聚酯组分分散于溶剂组分中之前。在一些实施例中,将碳组分分散于溶剂组分中可在将聚酯组分分散于溶剂组分中之后。
制造导电墨水的方法可包含向溶剂组分中添加添加剂组分。
向溶剂组分中添加添加剂组分可在将镍组分分散于溶剂中之前。向溶剂组分中添加添加剂组分可在将镍组分分散于溶剂中之后。向溶剂组分中添加添加剂组分可在将聚酯组分分散于溶剂中之前。在一些实施例中,向溶剂组分中添加添加剂组分可在将聚酯组分分散于溶剂中之后。在一些实施例中,向溶剂组分中添加添加剂组分可在将碳组分分散于溶剂中之前。在一些实施例中,向溶剂组分中添加添加剂组分可在将碳组分分散于溶剂中之后。
导电墨水可印刷至基材上。适合基材可包含导电基材或不导电基材。所述基材可包含以下各者中的至少一者:石墨纸、石墨烯纸、聚酯膜、聚酰亚胺膜、铝箔、铜箔、不锈钢箔、碳泡沫、聚碳酸酯膜、纸、涂布纸、塑胶涂布纸、纤维纸以及纸板。
在一些实施例中,镍组分可包含镍薄片、镍纳米/微米丝以及镍球中的至少一者。镍薄片的厚度可小于约5微米。镍薄片的直径可为约100纳米至约50微米。镍薄片的直径可为约500纳米至约30微米。
在一些实施例中,镍组分可为细丝状镍粉。细丝状镍粉的最长尺寸可在约2微米至约10微米范围内。
在一些实施例中,导电墨水的镍组分可具有最长尺寸在约100纳米至约50微米范围内的至少一种粒子。镍组分可具有最长尺寸在约0.5微米至约30微米范围内的至少一种粒子。镍组分可具有最长尺寸在约5微米至约20微米范围内的至少一种粒子。
导电墨水的碳组分可包含碳薄片、碳纳米/微米丝以及碳球中的至少一者。碳组分可具有石墨烯、石墨、活性碳、碳纳米管以及碳纳米纤维中的至少一者。石墨可包含石墨粉。石墨烯可包含石墨烯薄片。在一些实施例中,至少一个石墨烯薄片的直径可为约5微米。在一些实施例中,至少一个石墨烯薄片的直径可为约100纳米至约50微米。
在一些实施例中,聚酯组分可由多元羧酸组分与多元醇组分形成。
在一些实施例中,多元羧酸组分可包含二羧酸。举例而言,二羧酸可包含以下各者中的至少一者:丙二酸(胡萝卜酸)、丁二酸(琥珀酸)、戊二酸(脓胶酸)、己二酸(肥酸)、庚二酸(薄桃酸)、辛二酸(栓酸)、壬二酸(杜鹃花酸)、癸二酸(皮脂酸)、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸(巴西酸)、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸(塔普酸)、十八烷二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、戊烯二酸、愈伤酸以及黏康酸。
在一些实施例中,多元羧酸组分可包含三羧酸。举例而言,三羧酸可包含以下各者中的至少一者:柠檬酸、异柠檬酸、乌头酸、丙三酸、对称苯三甲酸以及对苯二甲酸。
在一些实施例中,多元羧酸组分可包含羟基羧酸。举例而言,羟基羧酸可包含以下各者中的至少一者:4-羟基苯甲酸、乙醇酸、乳酸、柠檬酸、杏仁酸、β羟基酸、ω羟基酸、水杨酸、3-羟基丙酸以及6-羟基萘-2-甲酸。
多元醇组分可包含丙三醇和二醇中的至少一者。在一些实施例中,多元醇组分可包含以下各者中的至少一者:甘油、二元醇、三元醇、四元醇、五元醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、二醇醚、二醇醚乙酸酯1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,8-辛二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、1,2-戊二醇、驱蚊醇、对薄荷烷-3,8-二醇以及2-甲基-2,4-戊二醇。
添加剂组分可包含粘度调节剂、润湿剂、流平剂、助粘剂以及腐蚀抑制剂中的至少一者。举例而言,润湿剂可包含聚乙二醇。举例而言,腐蚀抑制剂可包含以下各者中的至少一者:N,N-二乙基羟胺、抗坏血酸、肼、六亚甲基四胺、苯二胺、苯并三唑、二硫代磷酸锌、鞣酸、磷酸锌以及六氟乙酰丙酮。
在一些实施例中,添加剂组分包含溶剂。所述溶剂可包含粘度调节剂、润湿剂、流平剂以及助粘剂中的至少一者。所述溶剂可包含醇与水中的至少一者。举例而言,醇可包含以下各者中的至少一者:甲醇、乙醇、N-丙醇、丁醇、戊醇、己醇、辛醇、N-辛醇、四氢糠醇(THFA)、环己醇、环戊醇以及萜品醇。N-丙醇可包含1-丙醇、2-丙醇以及1-甲氧基-2-丙醇中的至少一者。丁醇可包含1-丁醇与2-丁醇中的至少一者。戊醇可包含1-戊醇、2-戊醇以及3-戊醇中的至少一者。己醇可包含1-己醇、2-己醇以及3-己醇中的至少一者。N-辛醇可包含1-辛醇、2-辛醇以及3-辛醇中的至少一者。
在一些实施例中,添加剂组分可包含丁基内酯。在一些实施例中,添加剂组分可包含醚。醚可包含甲基乙基醚、二乙醚、乙基丙基醚以及聚醚中的至少一者。
在一些实施例中,添加剂组分可包含酮。酮可包含丙酮与甲基乙基酮中的至少一者。在一些实施例中,酮可包含二酮与环状酮中的至少一者。举例而言,环状酮可包含以下各者中的至少一者:环己酮、环戊酮、环庚酮、环辛酮、二苯甲酮、乙酰丙酮、苯乙酮、环丙酮以及异佛酮。
在一些实施例中,添加剂组分可包含酯。酯可包含以下各者中的至少一者:二元酯、乙酸乙酯、肥酸二甲酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、脓胶酸二甲酯、琥珀酸二甲酯、乙酸甘油酯以及羧酸酯。
在一些实施例中,添加剂组分可包含碳酸酯。碳酸酯可包含碳酸丙烯酯。
在一些实施例中,添加剂组分可包含以下各者中的至少一者:二醇醚、二醇醚乙酸酯、四甲基脲、n-甲基吡咯啶酮、乙腈、四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基甲酰胺(NMF)、二甲亚砜(DMSO)、亚硫酰氯、硫酰氯、1,2-二胺基乙烷、丙烷-1,3-二胺、丁烷-1,4-二胺、戊烷-1,5-二胺、己烷-1,6-二胺、1,2-二胺基丙烷、二苯基乙二胺、二胺基环己烷、邻二甲苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、己烷、癸烷、十四烷、苯乙烯、1-乙烯基-2-吡咯啶酮、甲苯、吡啶以及磷酸三乙酯。
在一些实施例中,导电墨水在约25℃下的粘度可介于约5,000厘泊至约11,000厘泊范围内。
在一些实施例中,镍组分介于约50重量%至约60重量%范围内。在一些实施例中,如实施例80至实施例143中任一项的方法,其中所述镍组分介于约35重量%至约65重量%范围内。
在一些实施例中,碳组分介于约0.5重量%至约2.5重量%范围内。在一些实施例中,碳组分小于约10重量%。
在一些实施例中,添加剂组分小于约10重量%。
制造导电膜的方法可包含将导电墨水印刷在基材上。导电墨水可包含镍组分和聚酯组分。在一些实施例中,制造导电膜的方法可包含使所印刷的导电墨水固化。
印刷导电墨水可包含以下各者中的至少一者:网版印刷制程(screen printing process)、涂布制程(coating process)、滚轧制程(rolling process)、喷雾制程(spraying process)、成层制程(layering process)、旋转涂布制程(spin coating process)、层压制程(lamination process)、贴附制程(affixing process)、喷墨印刷制程(inkjet printing process)、电光印刷制程(electro-optical printing process)、电墨水印刷制程(electroink printing process)、抗染印刷制程(resist printing process)、热印刷制程(thermal printing process)、激光喷射印刷制程(laserjet printing process)、磁印刷制程(magnetic printing process)、移转印刷制程(pad printingprocess)、柔版印刷制程(flexographic printing process)、混合平版印刷制程(hybrid offsetlithography process)、凹雕印刷制程(intaglio printing process)以及模缝式沉积制程(die slotdeposition process)。
网版印刷制程可包含使用聚酯网版。网版印刷制程可包含使用聚酰胺网版。网版印刷制程可包含使用网格大小为约110或约135的网版。
导电墨水可印刷至基材上。适合基材可包含导电基材或不导电基材。所述基材可包含以下各者中的至少一者:石墨纸、石墨烯纸、聚酯膜、聚酰亚胺膜、铝箔、铜箔、不锈钢箔、碳泡沫、聚碳酸酯膜、纸、涂布纸、塑胶涂布纸、纤维纸以及纸板。
在一些实施例中,固化所印刷的导电墨水可包含将所印刷的导电墨水和基材加热至介于约100℃至约200℃范围内的温度。固化所印刷的导电墨水可包含将所印刷的导电墨水和基材加热至介于约130℃至约140℃范围内的温度。
在一些实施例中,固化所印刷的导电墨水可包含将所印刷的导电墨水和基材加热持续约20秒至约1小时的持续时间。在一些实施例中,固化所印刷的导电墨水可包含将所印刷的导电墨水和基材加热持续约3分钟至约10分钟的持续时间。
在一些实施例中,镍组分可包含镍薄片、镍纳米/微米丝以及镍球中的至少一者。镍薄片的厚度可小于约5微米。镍薄片的直径可为约100纳米至约50微米。镍薄片的直径可为约500纳米至约30微米。
在一些实施例中,镍组分可为细丝状镍粉。细丝状镍粉的最长尺寸可在约2微米至约10微米范围内。
在一些实施例中,导电膜的镍组分可具有最长尺寸在约0.5微米至约50微米范围内的至少一种粒子。镍组分可具有最长尺寸在约0.5微米至约30微米范围内的至少一种粒子。镍组分可具有最长尺寸在约5微米至约20微米范围内的至少一种粒子。
导电膜的碳组分可包含碳薄片、碳纳米/微米丝以及碳球中的至少一者。碳组分可具有石墨烯、石墨、活性碳、碳纳米管以及碳纳米纤维中的至少一者。石墨可包含石墨粉。石墨烯可包含石墨烯薄片。在一些实施例中,所述石墨烯薄片中的至少一者的直径可为约5微米。在一些实施例中,所述石墨烯薄片中的至少一者的直径可为约100纳米至约50微米。
在一些实施例中,聚酯组分可由多元羧酸组分与多元醇组分形成。
在一些实施例中,多元羧酸组分可包含二羧酸。举例而言,二羧酸可包含以下各者中的至少一者:丙二酸(胡萝卜酸)、丁二酸(琥珀酸)、戊二酸(脓胶酸)、己二酸(肥酸)、庚二酸(薄桃酸)、辛二酸(栓酸)、壬二酸(杜鹃花酸)、癸二酸(皮脂酸)、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸(巴西酸)、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸(塔普酸)、以及十八烷二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、戊烯二酸、愈伤酸以及黏康酸。
在一些实施例中,多元羧酸组分可包含三羧酸。举例而言,三羧酸可包含以下各者中的至少一者:柠檬酸、异柠檬酸、乌头酸、丙三酸、对称苯三甲酸以及对苯二甲酸。
在一些实施例中,多元羧酸组分可包含羟基羧酸。举例而言,羟基羧酸可包含以下各者中的至少一者:4-羟基苯甲酸、乙醇酸、乳酸、柠檬酸、杏仁酸、β羟基酸、ω羟基酸、水杨酸、3-羟基丙酸以及6-羟基萘-2-甲酸。
多元醇组分可包含丙三醇和二醇中的至少一者。在一些实施例中,多元醇组分可包含以下各者中的至少一者:甘油、二元醇、三元醇、四元醇、五元醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、二醇醚、二醇醚乙酸酯1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,8-辛二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、1,2-戊二醇、驱蚊醇、对薄荷烷-3,8-二醇以及2-甲基-2,4-戊二醇。
在一些实施例中,导电墨水可包含添加剂组分。
添加剂组分可包含粘度调节剂、润湿剂、流平剂、助粘剂以及腐蚀抑制剂中的至少一者。举例而言,润湿剂可包含聚乙二醇。举例而言,腐蚀抑制剂可包含以下各者中的至少一者:N,N-二乙基羟胺、抗坏血酸、肼、六亚甲基四胺、苯二胺、苯并三唑、二硫代磷酸锌、鞣酸、磷酸锌以及六氟乙酰丙酮。
在一些实施例中,添加剂组分包含溶剂。所述溶剂可包含粘度调节剂、润湿剂、流平剂以及助粘剂中的至少一者。所述溶剂可包含醇与水中的至少一者。举例而言,醇可包含以下各者中的至少一者:甲醇、乙醇、N-丙醇、丁醇、戊醇、己醇、辛醇、N-辛醇、四氢糠醇(THFA)、环己醇、环戊醇以及萜品醇。N-丙醇可包含1-丙醇、2-丙醇以及1-甲氧基-2-丙醇中的至少一者。丁醇可包含1-丁醇与2-丁醇中的至少一者。戊醇可包含1-戊醇、2-戊醇以及3-戊醇中的至少一者。己醇可包含1-己醇、2-己醇以及3-己醇中的至少一者。N-辛醇可包含1-辛醇、2-辛醇以及3-辛醇中的至少一者。
在一些实施例中,添加剂组分可包含丁基内酯。在一些实施例中,添加剂组分可包含醚。醚可包含甲基乙基醚、二乙醚、乙基丙基醚以及聚醚中的至少一者。
在一些实施例中,添加剂组分可包含酮。酮可包含丙酮与甲基乙基酮中的至少一者。在一些实施例中,酮可包含二酮与环状酮中的至少一者。举例而言,环状酮可包含以下各者中的至少一者:环己酮、环戊酮、环庚酮、环辛酮、二苯甲酮、乙酰丙酮、苯乙酮、环丙酮以及异佛酮。
在一些实施例中,添加剂组分可包含酯。酯可包含以下各者中的至少一者:二元酯、乙酸乙酯、肥酸二甲酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、脓胶酸二甲酯、琥珀酸二甲酯、乙酸甘油酯以及羧酸酯。
在一些实施例中,添加剂组分可包含碳酸酯。碳酸酯可包含碳酸丙烯酯。
在一些实施例中,添加剂组分可包含以下各者中的至少一者:二醇醚、二醇醚乙酸酯、四甲基脲、n-甲基吡咯啶酮、乙腈、四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基甲酰胺(NMF)、二甲亚砜(DMSO)、亚硫酰氯、硫酰氯、1,2-二胺基乙烷、丙烷-1,3-二胺、丁烷-1,4-二胺、戊烷-1,5-二胺、己烷-1,6-二胺、1,2-二胺基丙烷、二苯基乙二胺、二胺基环己烷、邻二甲苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、己烷、癸烷、十四烷、苯乙烯、1-乙烯基-2-吡咯啶酮、甲苯、吡啶以及磷酸三乙酯。
导电墨水在25℃下的粘度介于约5,000厘泊至约11,000厘泊范围内。
在一些实施例中,导电膜的镍组分可介于约50重量%至约60重量%范围内。在一些实施例中,镍组分可介于约35重量%至约65重量%范围内。
在一些实施例中,碳组分可介于约0.5重量%至约2.5重量%范围内。在一些实施例中,导电膜的碳组分可小于约10重量%。
在一些实施例中,添加剂组分可小于约10重量%。
制造导电墨水的方法可包含将镍组分分散于醇多元醇组分中,且将多元羧酸组分分散于醇多元醇组分中,其中多元羧酸组分和醇多元醇组分可反应以形成聚酯组分。
在一些实施例中,将多元羧酸组分分散于多元醇组分中原位形成聚酯组分。
在一些实施例中,制造导电墨水的方法可包含将碳组分分散于多元醇组分中。
将镍组分分散于多元醇组分中可在将多元羧酸组分分散于多元醇组分中之前。将镍组分分散于多元醇组分中可在将多元羧酸组分分散于多元醇组分中之后。
在一些实施例中,将镍组分分散于多元醇组分中可在将碳组分分散于多元醇组分中之前。在一些实施例中,将镍组分分散于多元醇组分中可在将碳组分分散于多元醇组分中之后。
在一些实施例中,将碳组分分散于多元醇组分中可在将多元羧酸组分分散于多元醇组分中之前。在一些实施例中,将碳组分分散于多元醇组分中可在将多元羧酸组分分散于多元醇组分中之后。
制造导电墨水的方法可包含添加添加剂组分。
在一些实施例中,添加添加剂组分可在将镍组分分散于多元醇组分中之前。在一些实施例中,添加添加剂组分可在将镍组分分散于多元醇组分中之后。在一些实施例中,添加添加剂组分可在将多元羧酸组分分散于多元醇组分中之前。在一些实施例中,添加添加剂组分可在将多元羧酸组分分散于多元醇组分中之后。在一些实施例中,添加添加剂组分可在将碳组分分散于多元醇组分中之前。在一些实施例中,添加添加剂组分可在将碳组分分散于多元醇组分中之后。
导电墨水可印刷至基材上。适合基材可包含导电基材或不导电基材。举例而言,基材可包含以下各者中的至少一者:石墨纸、石墨烯纸、聚酯膜、聚酰亚胺膜、铝箔、铜箔、不锈钢箔、碳泡沫、聚碳酸酯膜、纸、涂布纸、塑胶涂布纸、纤维纸以及纸板。
在一些实施例中,镍组分可包含镍薄片、镍纳米/微米丝以及镍球中的至少一者。镍薄片的厚度可小于约5微米。镍薄片的直径可为约100纳米至约50微米。镍薄片的直径可为约500纳米至约30微米。
在一些实施例中,镍组分可为细丝状镍粉。细丝状镍粉的最长尺寸可在约2微米至约10微米范围内。
在一些实施例中,镍组分可具有最长尺寸在约0.5微米至约50微米范围内的至少一种粒子。镍组分可具有最长尺寸在约0.5微米至约30微米范围内的至少一种粒子。镍组分可具有最长尺寸在约5微米至约20微米范围内的至少一种粒子。
碳组分可包含碳薄片、碳纳米/微米丝以及碳球中的至少一者。碳组分可具有石墨烯、石墨、活性碳、碳纳米管以及碳纳米纤维中的至少一者。石墨可包含石墨粉。石墨烯可包含石墨烯薄片。在一些实施例中,至少一个石墨烯薄片的直径可为约5微米。在一些实施例中,至少一个石墨烯薄片的直径可为约100纳米至约50微米。
在一些实施例中,多元羧酸组分可包含二羧酸。举例而言,二羧酸可包含以下各者中的至少一者:丙二酸(胡萝卜酸)、丁二酸(琥珀酸)、戊二酸(脓胶酸)、己二酸(肥酸)、庚二酸(薄桃酸)、辛二酸(栓酸)、壬二酸(杜鹃花酸)、癸二酸(皮脂酸)、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸(巴西酸)、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸(塔普酸)、以及十八烷二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、戊烯二酸、愈伤酸以及黏康酸。
在一些实施例中,多元羧酸组分可包含三羧酸。举例而言,三羧酸可包含以下各者中的至少一者:柠檬酸、异柠檬酸、乌头酸、丙三酸、对称苯三甲酸以及对苯二甲酸。
在一些实施例中,多元羧酸组分可包含羟基羧酸。举例而言,羟基羧酸可包含以下各者中的至少一者:4-羟基苯甲酸、乙醇酸、乳酸、柠檬酸、杏仁酸、β羟基酸、ω羟基酸、水杨酸、3-羟基丙酸以及6-羟基萘-2-甲酸。
多元醇组分可包含丙三醇和二醇中的至少一者。在一些实施例中,多元醇组分可包含以下各者中的至少一者:甘油、二元醇、三元醇、四元醇、五元醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、二醇醚、二醇醚乙酸酯1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,8-辛二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、1,2-戊二醇、驱蚊醇、对薄荷烷-3,8-二醇以及2-甲基-2,4-戊二醇。
添加剂组分可包含粘度调节剂、润湿剂、流平剂、助粘剂以及腐蚀抑制剂中的至少一者。举例而言,润湿剂可包含聚乙二醇。举例而言,腐蚀抑制剂可包含以下各者中的至少一者:N,N-二乙基羟胺、抗坏血酸、肼、六亚甲基四胺、苯二胺、苯并三唑、二硫代磷酸锌、鞣酸、磷酸锌以及六氟乙酰丙酮。
在一些实施例中,添加剂组分包含溶剂。所述溶剂可包含粘度调节剂、润湿剂、流平剂以及助粘剂中的至少一者。所述溶剂可包含醇与水中的至少一者。举例而言,醇可包含以下各者中的至少一者:甲醇、乙醇、N-丙醇、丁醇、戊醇、己醇、辛醇、N-辛醇、四氢糠醇(THFA)、环己醇、环戊醇以及萜品醇。N-丙醇可包含1-丙醇、2-丙醇以及1-甲氧基-2-丙醇中的至少一者。丁醇可包含1-丁醇与2-丁醇中的至少一者。戊醇可包含1-戊醇、2-戊醇以及3-戊醇中的至少一者。己醇可包含1-己醇、2-己醇以及3-己醇中的至少一者。N-辛醇可包含1-辛醇、2-辛醇以及3-辛醇中的至少一者。
在一些实施例中,添加剂组分可包含丁基内酯。在一些实施例中,添加剂组分可包含醚。醚可包含甲基乙基醚、二乙醚、乙基丙基醚以及聚醚中的至少一者。
在一些实施例中,添加剂组分可包含酮。酮可包含丙酮与甲基乙基酮中的至少一者。在一些实施例中,酮可包含二酮与环状酮中的至少一者。举例而言,环状酮可包含以下各者中的至少一者:环己酮、环戊酮、环庚酮、环辛酮、二苯甲酮、乙酰丙酮、苯乙酮、环丙酮以及异佛酮。
在一些实施例中,添加剂组分可包含酯。酯可包含以下各者中的至少一者:二元酯、乙酸乙酯、肥酸二甲酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、脓胶酸二甲酯、琥珀酸二甲酯、乙酸甘油酯以及羧酸酯。
在一些实施例中,添加剂组分可包含碳酸酯。碳酸酯可包含碳酸丙烯酯。
在一些实施例中,添加剂组分可包含以下各者中的至少一者:二醇醚、二醇醚乙酸酯、四甲基脲、n-甲基吡咯啶酮、乙腈、四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基甲酰胺(NMF)、二甲亚砜(DMSO)、亚硫酰氯、硫酰氯、1,2-二胺基乙烷、丙烷-1,3-二胺、丁烷-1,4-二胺、戊烷-1,5-二胺、己烷-1,6-二胺、1,2-二胺基丙烷、二苯基乙二胺、二胺基环己烷、邻二甲苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、己烷、癸烷、十四烷、苯乙烯、1-乙烯基-2-吡咯啶酮、甲苯、吡啶以及磷酸三乙酯。
在一些实施例中,导电墨水在约25℃下的粘度介于约5,000厘泊至约11,000厘泊范围内。
在一些实施例中,镍组分介于约50重量%至约60重量%范围内。在一些实施例中,镍组分介于约35重量%至约65重量%范围内。
在一些实施例中,碳组分介于约0.5重量%至约2.5重量%范围内。在一些实施例中,碳组分小于约10重量%。
在一些实施例中,多元羧酸组分介于约5重量%至约15重量%范围内。
在一些实施例中,多元醇组分介于约25重量%至约40重量%范围内。在一些实施例中,多元醇组分介于约15重量%至约60重量%范围内。
在一些实施例中,添加剂组分小于约10%。
在一些实施例中,所印刷的导电镍膜可使用根据本文所述的方法制备的镍墨水制造。在一些实施例中,导电镍膜的片电阻可小于约1.5欧姆/平方/密耳(Ohm/sq/mil)。在一些实施例中,导电镍膜的片电阻可小于约1.0欧姆/平方/密耳。在一些实施例中,导电镍膜的表面粗糙度可小于约10。在一些实施例中,导电镍膜可具有疏极性液体性(polar liquid phobicity)。在一些实施例中,导电镍膜可具有疏水性。在一些实施例中,导电镍膜的粘着性值可小于3。在一些实施例中,导电镍膜在约25℃的温度下的粘度可为约9,000厘泊(cP)。
在一些实施例中,导电墨水可包含镍组分、多元羧酸组分以及多元醇组分。在一些实施例中,多元羧酸组分和多元醇组分可为可反应的,从而形成聚酯组分。
在一些实施例中,镍组分可包含镍薄片。在一些实施例中,多元羧酸组分可包含脓胶酸且多元醇组分可包含乙二醇。
在一些实施例中,使用导电墨水印刷的镍膜的片电阻可为约0.4欧姆/平方/0.001吋(密耳)(合起来为欧姆/平方/密耳)至约0.5欧姆/平方/密耳。
在一些实施例中,导电墨水可包含疏极性液体性添加剂。疏极性液体性添加剂可包含二聚物二胺。
在一些实施例中,导电墨水可包含增强可印刷性的添加剂。增强可印刷性的添加剂可包含苯乙烯。在一些实施例中,增强可印刷性的添加剂可包含过氧化物。过氧化物可包含过氧化苯甲酰(benzoyl peroxide)、过氧化2-丁醇(2-butanol peroxide)、过氧化2,4-氯苯甲酰(2,4-chlorobenzoyl peroxide)以及过氧化月桂基(lauryl peroxide)中的至少一者。
在一些实施例中,多元羧酸组分可包含顺丁烯二酸、反丁烯二酸、戊烯二酸、愈伤酸以及黏康酸中的至少一者。在一些实施例中,多元醇组分可包含不饱和二元醇。在一些实施例中,聚酯组分可包含不饱和聚酯组分。在一些实施例中,导电墨水可包含石墨烯薄片。
在一些实施例中,制造导电墨水的方法可包含将镍组分分散于多元醇组分中,且将多元羧酸组分分散于多元醇组分中。在一些实施例中,多元羧酸组分和多元醇组分可为可反应的,从而形成聚酯组分。
在一些实施例中,多元羧酸组分可包含脓胶酸且多元醇组分可包含乙二醇。
在一些实施例中,镍组分可包含镍薄片。
在一些实施例中,制造导电墨水的方法可包含自镍薄片的一或多个表面移除氧化镍。移除氧化镍可包含在多元羧酸组分存在下加热镍薄片。在一些实施例中,加热可包含将镍薄片和多元羧酸组分加热至约80℃至约120℃的温度。
在一些实施例中,制造导电墨水的方法可包含添加疏极性液体性添加剂。疏极性液体性添加剂可包含二聚物二胺。
在一些实施例中,制造导电墨水的方法可包含将镍组分与混合介质混合用于减小镍组分粒度,其中所述混合介质可包含珠粒。在一些实施例中,所述珠粒可包含直径为约0.3毫米(mm)至约10毫米的氧化锆珠粒。在一些实施例中,制造导电墨水的方法可包含将镍组分与氧化锆珠粒混合持续介于约1小时与约2天之间的持续时间。在一些实施例中,可使包括镍薄片和氧化锆珠粒(直径为约0.3毫米至约10毫米,包含约1毫米至约10毫米、约1毫米至约5毫米、以及约5毫米至约10毫米)的混合物旋转至少约1小时(hr)至约3天,包含约1小时至约2天、约1小时至约1天、约1小时至约12小时、约12小时至约1天以及约1天至约2天。
在一些实施例中,所述方法可包含将混合介质和镍组分于罐式研磨机中混合。罐式研磨机的直径可为约3吋至约15吋。在一些实施例中,所述方法可包含使罐式研磨机在约50转/分钟(revolution per minute;RPM)至约200RPM的旋转速度下旋转。
出于概述本发明和所达成的优于先前技术的优势的目的,本文描述某些目标和优势。当然,应了解不必所有此类目标或优势均需要根据任何特定实施例达成。因此,举例而言,本领域的技术人员应认识到本发明可以可达成或优化一种优势或一组优势而不必达成其他目标或优势的方式来实施或进行。
所有这些实施例意欲在本文所揭示的本发明范畴内。这些和其他实施例对本领域的技术人员而言自以下具体实施方式参考附图将易于知晓,本发明不限于所揭示的任何特定实施例。
附图说明
图1A为以可用于通过范德堡(van der Pauw)量测方法测定所印刷的镍墨水的片电阻的设计印刷的镍墨水的平面图。
图1B为以一设计印刷的镍墨水在进行带测试以量测粘着性之后的平面图。
具体实施方式
虽然下文描述了某些实施例和实例,但本领域的技术人员应了解,本发明扩展至特定揭示的实施例和/或用途以及其显而易见的修改和等效物之外。因此,预期本文所揭示的本发明范畴不应受以下所述任何特定实施例限制。
在一些实施例中,导电墨水包括镍薄片,其具有相对较低的成本(例如,约0.01美元/克至约0.05美元/克)。在一些实施例中,墨水和/或使用墨水印刷的膜对许多类型的基材具有良好的附着性和/或可在约130℃至约140℃以及更高温度下经约3分钟(min)至约10分钟完全固化。墨水的粘度可针对网版印刷设计且在室温(约25℃)下可在约5,000厘泊(cP)至约11,000厘泊范围内。在一些实施例中,墨水的存放期为至少约3个月。在一些实施例中,印刷膜(例如自导电墨水印刷)或涂层包括镍组分(例如镍薄片)、碳组分(例如石墨烯)以及聚酯。印刷膜可具有高导电性(例如片电阻小于约1.5欧姆/平方/密耳,包含小于0.5欧姆/平方/密耳,包含约0.5欧姆/平方/密耳至约1.5欧姆/平方/密耳)。涂层的厚度可为约4微米(μm)至约40微米。
墨水可经设计以用于印刷能量储存装置的各个层(例如作为集电器层)。实例性印刷能量储存装置的实施例提供在2013年10月10日申请的PCT专利申请案第PCT/US2013/064309号中,其以全文引用的方式并入本文中。参见例如PCT申请案的图1、图2、图7与图8以及第22页至第31页和第33页至第47页。
在一些实施例中,所述导电墨水可用作其他应用的导电墨水,例如抗静电涂料,和/或用于射频和电磁屏蔽涂料中。
在一些实施例中,导电墨水可促成有效的携带型能量储存系统,其可有助于增强储存功率的使用,减少总能量消耗。导电墨水可为可回收的,例如因为所述组分可分离。在一些实施例中,导电墨水包括无毒组分,以使得例如导电墨水可在无特殊程序的情况下于掩埋物中处置,且不有害地影响环境。
实例性组成物和其制备程序
包括镍薄片的导电墨水组成物的一个实施例呈现在表1中,以及相应印刷条件呈现在表2中,且相应印刷膜的参数呈现在表3中。
表1中所呈现的实例性墨水组成物由自其印刷的膜的参数(表3显示所述参数)选择。膜对基材的粘着性对大部分墨水而言为令人满意的,故表1中所呈现的墨水组成物的关键准则为印刷膜的导电性(本文依据片电阻加以描述,欧姆/平方/密耳)与光滑度之间的平衡。
表1.墨水组成物
在一些实施例中,表1的墨水组成物可使用以下制程制备:将石墨烯薄片与乙二醇混合且在90℃下超音波处理30分钟以将石墨烯薄片分散于乙二醇中。向石墨烯薄片与乙二醇的混合物中添加镍薄片,用搅拌器(例如使用实验室蛋(Lab Egg))在100℃下搅拌10分钟且在90℃下超音波处理30分钟以将Ni薄片和石墨烯薄片一起分散于乙二醇中。石墨烯可介于镍薄片之间(例如Ni-石墨烯-Ni),其可提高粒子间接触且改良导电性。石墨烯可介于镍薄片之间(例如Ni-石墨烯-Ni),其可减少凝聚。随后将石墨烯薄片、Ni薄片以及乙二醇的混合物加热至100℃且添加脓胶酸。将石墨烯薄片、Ni薄片、乙二醇以及脓胶酸的混合物搅拌(例如使用实验室蛋)30分钟且冷却下来。
在一些实施例中,可同时(例如同步或实质上同步)组合墨水的组分。举例而言,可同时组合石墨烯薄片、乙二醇、镍薄片以及脓胶酸以形成混合物。在一些实施例中,可在将所有组分分散开之后加热混合物。在一些实施例中,可将混合物加热至约80℃至约120℃的温度(例如约100℃),例如从而抑制或防止在固化之前形成聚合物。
在一些实施例中,可在醇与酸混合时形成聚酯。举例而言,可在对包括醇组分与酸组分的混合物进行加热时形成聚酯。在一些实施例中,墨水混合物包括原位形成的聚酯组分(例如在墨水内或在墨水形成期间,包含例如在导电墨水固化形成导电膜期间)。聚酯组分的原位形成可提供用于形成聚酯组分的可控制程,可更佳地分散于墨水中,和/或可增加与镍组分、碳组分和/或添加剂的相互相用。在所述墨水中,酸会蚀刻不导电材料,诸如镍组分中的氧化镍,其可提高导电性,因为暴露出导电性更高的镍。一旦酸在固化期间转化为聚合物,即较不可能在镍组分上形成氧化物,例如由于至少部分地由聚合物围绕。墨水中的聚合物会抑制印刷或造成不良可印刷性,且在印刷后固化期间形成聚合物可有利地避免在印刷期间墨水中聚合物的任何影响。
在一些实施例中,聚酯组分可独立于墨水形成(例如单独地制造、购买等)且直接添加。举例而言,制造导电镍墨水可替代原位形成聚酯组分或在原位形成聚酯组分以外包含添加聚酯组分混合物。向墨水中添加预形成的聚酯组分可通过并入已知量和种类(例如平均分子量、聚合物大小、单体和/或重复单元等)的聚酯组分来简化制造过程。可调整聚合物大小来例如调整可印刷性。
表1的墨水组成物可使用网版印刷技术印刷。可能的网版印刷参数的实例呈现于表2中。
表2.印刷条件
在25℃下的黏度,厘泊 | 网类型 | 网格大小 | 固化温度,℃ | 固化时间,分钟 |
9,000 | 聚酯 | 110 | 138 | 10 |
实例性印刷膜的参数呈现于表3中。使用电子厚度计来进行厚度量测。使用范德堡技术量测片电阻。举例而言,可向本文所述的一或多种印刷导电膜应用与范德堡技术有关的一般实践方法来评估印刷导电膜的片电阻。举例而言,当应用范德堡技术来测定片电阻时,可使用如图1A中所示的以特殊设计印刷的墨水。
为评估印刷镍导电膜对基材的粘着性,可使用交叉切割测试,包含例如ISO 2409交叉切割测试。可使用交叉切割测试来判定印刷膜是否对基材展现出充分粘着性。在一些实施例中,交叉切割测试可允许根据粘着性的预定级别对印刷膜的粘着性进行分类。
在交叉切割测试中,可在印刷导电镍膜中形成晶格图案,所述图案沿两个方向各自具有一组六个切口。每组六个切口可彼此平行或实质上平行。第一组六个切口可与第二组六个切口垂直或实质上垂直。可用单叶片刀和/或多叶片切割工具进行切割。举例而言,多叶片切割工具的叶片可间隔开约1毫米或约2毫米。每组切口中切口的间距可视印刷导电膜的厚度和/或在上面印刷所述膜的基材的硬度而定。举例而言,间隔开约1毫米的切口可适用于厚度小于约60微米的印刷膜且其中所述膜印刷在硬基材上。举例而言,间隔开约2毫米的切口可适用于厚度约60微米至约120微米的印刷膜且其中所述膜印刷在软基材上。在一些实施例中,间隔开约3毫米的切口可适用于厚度约120微米至约250微米的印刷膜且其中所述膜印刷在硬或软基材上。切口可穿透上面印刷有所述膜的基材。
可在印刷膜中的切口上面施加压感带(pressure sensitive tape)(例如易高(Elcometer)ISO 2409胶带),随后撕掉。印刷膜的粘着性可根据粘着性的预定级别,通过将移除压感带之后印刷膜的外观与提供所述级别中的每一者的标准的描述进行比较来分类。ISO 2409交叉切割测试可允许基于六个预定级别对印刷膜的粘着性进行分类,例如级别0至级别5,级别0对应于粘着性的高级别且级别5对应粘着性的低级别。举例而言,若印刷膜在移除压感带之后未显示出自基材分离,则级别0可为适当的。若印刷膜的小于约5%的表面区域(例如上面施加有压感膜的表面区域的百分比)自基材分离,则级别1可为适当的;若约5%至约15%之间的表面区域分离,则级别2可为适当的;若约15%至约35%之间的表面区域分离,则级别3可为适当的;以及若约35%至约65%之间的表面区域分离,则级别4可为适当的。若印刷膜的分离比级别4中所述的分离严重,则级别5可为适当的。图1B说明在交叉切割粘着性测试后的实例性印刷膜,其中所述膜展现出六个垂直和水平条纹。虽然图1B的图案亦为适用于某些电阻量测的图案,但用于粘着性测试的印刷结构可采用任何适合图案(例如水平和垂直切口足够高且宽)。
表3.印刷膜性质
表4列出不同镍墨水组成物的三个实例:镍墨水1、镍墨水2以及镍墨水3。镍墨水1、镍墨水2以及镍墨水3各自包含镍组分(呈镍薄片形式)、碳组分(呈石墨烯薄片形式)、多元羧酸组分(呈脓胶酸形式)以及多元醇组分(呈乙二醇形式)。表6列出使用具有表4中所列出的镍墨水1、镍墨水2以及镍墨水3的组成的镍墨水印刷的镍膜的参数的实例。
如上所述,镍墨水1、镍墨水2以及镍墨水3可包含所列组分的其他形式。举例而言,镍墨水1、镍墨水2和/或镍墨水3可包含多元醇组分和/或多元羧酸组分(例如二羧酸,诸如顺丁烯二酸)。在一些实施例中,多元羧酸和多元醇中的至少一部分可经历化学反应以形成聚酯。在一些实施例中,镍墨水可包含一或多种附加组分以促进提供具有一或多种所需特性的墨水和/或使用所述墨水印刷的膜。镍墨水1、镍墨水2以及镍墨水3各自包含一或多种添加剂,其可能的作用进一步详细论述于下文中。镍墨水1和镍墨水2包含过氧化苯甲酰和苯乙烯。镍墨水3不包含过氧化苯甲酰或苯乙烯。镍墨水2和镍墨水3包含二聚物二胺和环己醇。镍墨水1不包含二聚物二胺或环己醇。可基于各种因素,包含例如在墨水固化制程中蒸发的容易性,来选择溶剂(例如有机溶剂,诸如环己醇)。
表4.墨水组成物
在一些实施例中,镍墨水可包含一或多种添加剂改良的可印刷性的墨水(例如增强可印刷性的添加剂,促进印刷具有所需厚度和/或光滑度的墨水,同时提供无孔或实质上无孔的墨水)。举例而言,镍墨水可包含一或多种可与聚酯和/或聚酯的一或多种前驱体(例如多元羧酸和/或多元醇)相互作用(例如,包含例如化学反应,诸如聚合反应)的组分,从而提供较强墨水(例如可较佳地经受住拉伸、扭转、压缩和/或剪切力的墨水)。在一些实施例中,镍墨水可包含苯乙烯。举例而言,苯乙烯可与聚酯和/或一或多种聚酯前驱体相互作用以促进提供较强镍墨水。在一些实施例中,苯乙烯可经历与不饱和聚酯和/或一或多种不饱和聚酯前驱体(例如二羧酸,诸如顺丁烯二酸、反丁烯二酸、戊烯二酸、愈伤酸和/或黏康酸;和/或不饱和二元醇)的共聚合反应。在一些实施例中,镍墨水可包含起始剂来促进苯乙烯与不饱和聚酯和/或一或多种不饱和聚酯前驱体之间的相互相用(例如促进共聚合反应)。举例而言,镍墨水可包含过氧化苯甲酰以促进苯乙烯与不饱和聚酯和/或一或多种不饱和聚酯前驱体之间的共聚合反应(例如过氧化苯甲酰作为共聚合反应的活化剂)。亦可使用其他适合活化剂,包含例如其他适合的过氧化物。再次参看表4,镍墨水1和镍墨水2包含过氧化苯甲酰和苯乙烯。
在一些实施例中,镍墨水可包含一或多种附加组分来促进提供具有改良的疏极性液体性(诸如改良的疏水性)的墨水和/或膜(例如疏极性液体性添加剂,用于促进减少墨水和/或使用所述墨水印刷的膜对水和/或其他极性液体的吸收)。所述用于促成具有改良的疏极性液体性的墨水和/或膜的一或多种附加组分可包含聚合物和/或聚合物前驱体,其中的任一者或两者可包含疏水性长链(例如长烃链)。举例而言,镍墨水可包含二聚物二胺来促进提供具有改良的疏极性液体性的镍墨水和/或膜。在一些实施例中,二聚物二胺可经历与镍墨水的聚酯和/或一或多种聚酯前驱体的聚合反应。再次参看表4,镍墨水2和镍墨水3包含二聚物二胺。
在一些实施例中,具有疏极性液体性的镍墨水和/或膜可显示对能量储存装置的各个部件中所用的离子液体极少或无或实质上无吸收。能量储存装置可包含一或多种可由镍膜吸收的液体组分(例如水性电解质,和/或一或多种其他组分,其可包含离子液体和/或任何其他液体),有害地影响镍膜的电效能,诸如降低镍膜的电导率。举例而言,能量储存装置的电极和/或分隔器可包含一或多种离子液体。包含包括离子液体的电极和/或分隔器的实例性能量储存装置的实施例提供于2013年10月10日申请的PCT专利申请案第PCT/US2013/064309号中,其以全文引用的方式并入本文中。参见例如所述PCT申请案的第24页至第26页、第28页至第30页以及第43页至第48页。
在一些实施例中,表4的镍墨水1、镍墨水2以及镍墨水3可使用以下制程制备:混合脓胶酸与乙二醇直至脓胶酸溶解或实质上溶解于乙二醇中为止。随后可添加镍薄片和石墨烯薄片且混合。举例而言,所述混合物内镍薄片与石墨烯薄片的混合和/或分散可通过使用搅拌器(例如使用实验室蛋)在约100℃下搅拌所述混合物约10分钟,和/或通过在约90℃下超音波处理所述混合物约30分钟而完成。如本文所述,石墨烯可介于镍薄片之间(例如Ni-石墨烯-Ni),其可增加粒子间接触,改良导电性和/或减少凝聚。
为使包含一或多种组分的镍墨水促进提供具有改良的可印刷性的墨水,可将所述一或多种组分添加至包括镍和石墨烯薄片的混合物中。举例而言,对于表4的镍墨水1和镍墨水2,可将苯乙烯和过氧化苯甲酰添加至包括镍薄片和石墨烯薄片的混合物中和/或与所述混合物混合。
在一些实施例中,镍墨水制造程序可包含用于减小镍组分粒度的制程。举例而言,镍薄片可经历减小镍薄片的大小的制程。在一些实施例中,镍薄片和/或一或多种其他镍墨水组分可经历使用混合介质的混合制程(例如在如本文所述的罐式研磨机中),所述制程可使镍薄片分裂且减小镍薄片的大小。减小镍薄片大小的其他方法亦可为适合的。其他混合设备和/或混合介质亦可适于促进减小镍薄片的大小。举例而言,辊式研磨机亦可适用于混合镍薄片与混合介质。镍薄片可在镍薄片与镍墨水的一或多种其他组分组合之前和/或之后(例如在镍薄片和石墨烯薄片与脓胶酸和乙二醇组合之前和/或之后,诸如仅混合镍薄片与混合介质)经历用于减小镍薄片大小的制程。在一些实施例中,可在向混合物中添加镍薄片之前减小镍薄片大小。使用罐式研磨机进行混合物(例如包含一或多种其他镍墨水组分)中镍薄片的镍薄片大小减小制程可有利地促进降低具有增加的光滑度和/或可印刷性的镍膜和/或镍墨水的制造成本。在一些实施例中,罐式研磨机可促进改良所加工的混合物的凝聚混合介质和/或凝聚粒子的崩解,和/或改良所加工的混合物的粒子的润湿。将包括镍薄片和一或多种其他镍墨水组分的混合物与混合介质混合可促进镍薄片在混合物内进一步分散。
具有较小大小的镍薄片可促成较光滑的镍墨水和/或膜(例如粗糙度降低),和/或改良镍墨水的可印刷性(例如促进印刷较薄的膜)。较光滑的镍墨水和/或膜对多种应用而言可为合乎需要的。举例而言,粗糙度降低的镍墨水和/或镍膜对电磁屏蔽应用和/或在各种电子应用的电路板上使用镍膜(例如作为电路板上所用的其他导电材料(诸如含银(Ag)材料)的较便宜替代物)而言可为合乎需要的。
在一些实施例中,镍墨水混合物可与混合介质(例如珠粒,诸如氧化锆珠粒)于罐式研磨机中混合。在完成混合制程之后,例如在获得所需大小(例如平均大小、大小范围等)的镍薄片之后,可自混合物移除混合介质。在一些实施例中,可选择混合介质的大小来促进提供所需大小的镍薄片。举例而言,可选择氧化锆珠粒的大小(例如球形或实质上球形珠粒的直径)以提供具有所需直径和/或所需最长尺寸的镍薄片。在一些实施例中,镍薄片的大小可与混合介质的尺寸成正比(例如大小较小的混合介质可促进提供较小的镍薄片)。在一些实施例中,直径为约5毫米(mm)至约10毫米的氧化锆珠粒可提供直径和/或最长尺寸约10微米(μm)的镍薄片。小于约5毫米的氧化锆珠粒可提供较小的镍薄片(例如直径和/或最长尺寸小于约5毫米,诸如约0.3毫米至约5毫米的镍薄片)。
减小镍薄片粒度可促进增加镍墨水和/或使用所述镍墨水印刷的镍膜的光滑度(例如粗糙度降低)。表5提供使用表4的镍墨水1的组成物印刷的镍膜的粗糙度量测结果的实例,其中用于印刷所述膜的镍墨水使用具有各种大小的混合介质制备。举例而言,表5显示印刷膜的粗糙度随着所用混合介质的大小增加而增加。可根据本领域的技术人员已知的各种方法进行粗糙度量测,所述方法包含例如接触式表面轮廓仪(例如用探针接触镍膜表面来量测镍膜表面的粗糙度的表面轮廓仪)和/或非接触式表面轮廓仪(例如光学表面轮廓仪)。
表5.印刷镍膜粗糙度和制备对应镍墨水所用混合介质的大小的实例
可使镍薄片和/或镍墨水的一或多种其他组分以及氧化锆珠粒在罐式研磨机中在旋转速度下旋转持续一段时间以提供具有所需大小的镍薄片。各种旋转速度可为适合的。罐式研磨机的旋转速度可视各种参数而定,包含例如罐式研磨机的几何形状(例如大小和/或形状)和/或所加工的混合物的黏度。
镍粒子在罐式研磨机内分裂的速率(例如研磨速率)可视罐式研磨机的研磨滚筒的旋转速度而定。所加工的混合物和/或混合介质在罐式研磨机内以瀑布般运动移动(例如瀑布般倾泻或以类似于瀑布水的运动移动)可表明所述旋转速度提供所需研磨速率。在一些实施例中,瀑布般下泻可涉及罐式研磨机滚筒内的混合物和/或混合介质相对于水平参考线以约45度至约60度的角度破裂远离研磨机滚筒加工腔的内壁。混合物和/或混合介质在研磨机滚筒内瀑布般倾泻可促进混合介质和/或混合物自研磨机滚筒加工腔的外缘以连贯的移动块落下和/或滚轧,例如产生使混合物的粒子碎裂(例如减小混合物中的镍薄片的粒度)的冲击力。在一些实施例中,研磨机滚筒加工腔内涉及不在外缘瀑泻向下的混合介质和/或混合物的二次作用可有助于混合物粒子进一步分裂,例如经由混合介质和/或混合物的旋转作用和/或研磨机滚筒加工腔的一或多个内表面与混合介质和/或混合物之间的摩擦作用。在一些实施例中,混合物和/或混合介质的瀑布般倾泻和涉及研磨机滚筒、混合介质和/或混合物的二次作用可促进显著改良混合物的粒度减小,改良混合物组分的分散,例如由于来自混合介质旋转的剪切力增加。在一些实施例中,混合物和/或混合介质的瀑布般倾泻和涉及研磨机滚筒、混合介质和/或混合物的二次作用可促进增加混合物粒子在湿式制程期间的润湿。
在一些实施例中,研磨机滚筒的高旋转速度可引起混合物和/或混合介质离心。举例而言,混合物和/或混合介质的离心可导致混合介质自混合物粒子分离,例如促成未研磨或实质上未研磨材料,混合物粒子不均匀崩解和/或粒子在混合物内分散不均匀。
在一些实施例中,研磨机滚筒的慢旋转速度可有助于混合介质和/或混合物粒子在罐式研磨机滚筒加工腔内滑移,诸如由于所加工的混合介质和/或混合物相对于旋转研磨机滚筒的壁变成静止。混合介质和/或混合物在罐式研磨机加工腔内滑移可导致罐式研磨机和/或混合介质的不合需要的磨损,诸如在研磨机滚筒加工腔壁内部形成沟槽和/或使混合介质变平。在一些实施例中,当罐式研磨机填充的混合物和/或混合介质的量不足时,可出现混合介质的滑移。在一些实施例中,滑移可因所加工的混合物的低黏度而发生。
在一些实施例中,可将提升条(lifter bar)附接(例如焊接和/或用螺栓)至研磨机滚筒加工腔的内表面来减少滑移。举例而言,当混合物和混合介质的组合体积低于研磨机滚筒加工腔的体积的约45%时可使用提升条。在一些实施例中,若混合介质和混合物的组合体积过低,诸如低于研磨机滚筒加工腔的体积的约33%,则使用提升条在减少和/或防止混合介质和/或混合物在研磨机滚筒内滑移方面可能无效。
临界旋转速度可为混合物的最外层开始抵靠研磨机滚筒加工腔的内壁离心的速度。用于加工湿混合物的研磨机滚筒的临界旋转速度Nc例如以转/分钟(RPM)表示,可使用以下等式计算:Nc=54.2/(√R)=76.6/(√D),其中R为研磨机滚筒加工腔的内半径,且D为研磨机滚筒加工腔的内直径(例如R和D可用呎表示)。用于加工干混合物的临界旋转速度可通过使以上所计算的Nc值增加约2转/分钟至约5转/分钟来评估。临界旋转速度可与混合介质形状和/或密度无关。
在一些实施例中,研磨机滚筒的旋转速度可为临界旋转速度Nc的约35%至约115%,包含临界速度(Nc)的约60%至约65%。在一些实施例中,罐式研磨机可在不同速度下旋转以促进优化粒度减小。举例而言,较低的旋转速率可用于软质材料的湿式加工和/或干式加工,诸如与陶瓷玻璃料和釉料的湿式加工中所用的旋转速率相比。
在一些实施例中,较高旋转(诸如处于临界速度或接近临界速度的速度)可用于制造金属粉末(例如青铜粉和铝粉)。举例而言,此类高速度旋转可促进金属粉末呈片状剥落,此系归因于混合介质对金属粒子赋予的强大冲击力。
在一些实施例中,滚筒直径为约3吋至约15吋的罐式研磨机可在介于约50转/分钟与约200转/分钟之间的旋转速度下使用以提供具有所需粒度的镍薄片。举例而言,可使用的旋转速度为约80转/分钟至约150转/分钟、约100转/分钟至约120转/分钟。如本文所述,在一些实施例中,罐式研磨机的旋转速度在镍薄片粒度减小制程期间可变化。
在一些实施例中,优化镍粒度减小制程可包括使用大小递减的混合介质。较小混合介质可促进增加研磨机每转的接触和/或减小剪切力可起作用的距离,例如使镍粒度的均一性增加和/或促进粒度减小幅度增加。较大混合介质可提供对所加工的混合物的粒子的不当的高冲击能量和/或若此增加的能量未有效地消耗和/或耗散,则可在罐式研磨机中产生热。在一些实施例中,较大混合介质可适用于提供增加的冲击能量用于使混合物中的较大和/或较硬粒子分裂和/或用于加工摇溶性湿混合物。
在一些实施例中,优化由罐式研磨机(例如视混合介质和/或混合物的粒度和/或密度而定)加工的混合物的粘度可促成混合物的所需研磨,同时减少混合介质的磨损(例如同时保持混合介质的磨损速率为每年约20%)。在一些实施例中,使用高密度混合介质加工的混合物的粘度可高于使用瓷和/或燧石混合介质加工的混合物的粘度,例如高出约25%,诸如归因于高密度混合介质对混合物赋予的较大冲击能量。
在一些实施例中,所加工的具有高粘度的混合物可妨碍混合介质在研磨机内移动,例如促使研磨作用减小。举例而言,过高粘度可促使混合介质的凝聚增加,使得混合介质在研磨机内旋转在一起成块,显著阻碍研磨作用。
在一些实施例中,提高粘度可为合乎需要的,诸如当操作较大研磨机滚筒(例如具有较大直径的研磨机滚筒)时。可使用较重的衬垫以防止磨损,归因于混合介质的重量增加。在一些实施例中,较大研磨机滚筒的操作可涉及使用增加的马力来旋转较大研磨机滚筒,所述增加的马力转化成热,其可降低混合物的粘度(例如其可引起获得优化混合物粘度)。
所加工的混合物的粘度可使用本领域的技术人员已知的各种技术量测。举例而言,可使用Krebs粘度计(例如具有52.2毫米渗平桨(seep flat paddle),克雷布斯改良(Krebs'modification),可购自新泽西州的托马斯科学公司(Thomas Scientific))来量测粘度。举例而言,对于使用包括燧卵石和/或瓷珠的混合介质的制程而言,可使用约600厘泊(cP)至约1,100厘泊(例如约70克雷布斯单位(Krebs Unit;KU)至约90克雷布斯单位)的粘度。举例而言,对于使用包括高密度混合介质的混合介质的制程而言,可使用超过约2,200厘泊(例如超过约110克雷布斯单位)的粘度。
罐式研磨机中由混合物和用于促进所需粒度减小的混合介质所占据的所需组合体积可视混合介质的材料而定。在一些实施例中,可能需要混合物和混合介质填充研磨机滚筒的总内部加工腔体积的约45%至约55%,包含约45%至约50%。在一些实施例中,混合物和混合介质所填充的体积过低的罐式研磨机滚筒可导致在混合介质和/或研磨机滚筒加工腔的内表面上的磨损增加(例如归因于混合介质在研磨机滚筒加工腔的一或多个内表面上滑移)。在一些实施例中,由通过高密度陶瓷混合介质加工的混合物和混合介质本身所占据的组合体积可为内部加工腔体积的约45%至约50%。在一些实施例中,由通过包括燧卵石和/或标准瓷的混合介质加工的混合物和混合介质本身所占据的组合体积可为研磨机滚筒的内部加工腔体积的约50%至约55%。举例而言,例如当使用标准和/或高密度混合介质时,湿式加工搪瓷玻璃料可填充加工腔的内部体积的约50%至约55%。用磅表示的玻璃料进料(滑移)可等于用加仑表示的研磨机总体积的约三倍至约四倍。若使用标准瓷,则玻璃料进料与体积的比可为约3比约1。若使用高密度氧化铝介质,则玻璃料进料与体积的比可介于约3.5比1与约4.5比1之间。当使用钢球时,视所需研磨机输出而定,可使用33%和45%至50%球进料。在33%球进料的情况下,推荐提升条。
在一些实施例中,对于研磨干混合物,罐式研磨机滚筒的内部加工腔经混合物填充至约25体积%和经混合介质填充至约25体积%(例如研磨机中一半占据体积由混合物填充且一半由混合介质填充)可促进改良混合物和混合介质和/或加工腔的一或多个内表面之间的接触效率。
在一些实施例中,混合介质和所加工的混合物在罐式研磨机的加工腔内所占据的体积可例如通过首先将研磨机加工腔填充至其总体积的30%至约40%来维持至少约25%的总研磨机加工腔体积。在一些实施例中,具有约60%固体和40%空隙的表观体积的混合物例如使研磨机加工腔约50%充满,将具有总研磨机体积的20%空隙容量。
在一些实施例中,混合制程的持续时间可视通过罐式研磨机加工的混合物的量而定。举例而言,较长持续时间的混合制程可用于加工较多量的混合物,且较短持续时间的混合制程可用于加工较少量的混合物。
延长的旋转持续时间可促进镍薄片大小的减小幅度增加,促成具有较小尺寸的镍薄片。在一些实施例中,可使包括镍薄片和氧化锆珠粒(直径为约0.3毫米至约10毫米,包含约1毫米至约10毫米、约1毫米至约5毫米、以及约5毫米至约10毫米)的混合物旋转至少约1小时(hr)至约3天,包含约1小时至约2天、约1小时至约1天、约1小时至约12小时、约12小时至约1天以及约1天至约2天。举例而言,可使包括具有0.3毫米至约5毫米的氧化锆珠粒的混合介质旋转长达约2天的持续时间以提供直径和/或最长尺寸约10微米的镍薄片。旋转持续时间愈长,可达成的镍薄片大小愈小。用于达成所需镍粒度的旋转持续时间可随着包括镍薄片的混合物的粘度降低而减少。在一些实施例中,所加工的混合物的粘度可通过向混合物中添加一或多种溶剂来降低。举例而言,可向包括镍薄片的混合物中添加包括乙醇的溶剂以降低混合物的粘度。粘度降低的混合物可经加工以减小其中的镍薄片的大小。随后可在镍薄片大小减小制程之后,诸如通过蒸发移除溶剂。举例而言,可蒸发过量溶剂直至镍墨水具有所需粘度为止(例如可蒸发溶剂以使得镍墨水达成约9,000厘泊的黏度)。举另一实例,可通过在镍薄片大小减小制程期间增加混合物的温度,诸如在所述制程期间将混合物维持在高温下,来降低混合物的粘度。在一些实施例中,旋转持续时间可视各种其他因素而定,包含例如混合物中的分散剂浓度和/或镍薄片的初始粒度。使用较小的混合介质可在较短持续时间内减小镍薄片的大小,但可能较昂贵,在大小减小之后难以分离等。
在一些实施例中,镍组分(例如镍薄片)可经历减小大小至大于上文所论述的(例如大于约10微米)的制程,或可能不经历减小薄片大小的制程(例如提供具有较高粗糙度的镍膜)。在一些实施例中,可能需要具有较高粗糙度的镍墨水和/或镍膜。举例而言,使用具有较高粗糙度的镍膜在一或多种在导电终端之间传导电流的应用中可为有利的,诸如在用于能量储存装置的应用中(例如作为电池组、超级电容器和/或超电容器(包含例如双电层电容器(electricdouble-layer capacitor;EDLC))的集电器的一部分)。举例而言,适用于一或多种可能需要在终端(例如电子装置的两个电子组件)之间传导电流的应用的镍薄片可具有直径和/或最长尺寸为约10微米至约15微米(包含约10微米至约12微米)的镍薄片。在不受任何特定理论或操作模式限制的情况下,镍墨水混合物中的较大镍薄片可促进改良电流传导,归因于可发生电流传导的包括镍组分的层与邻近层之间的连续表面区域增加,在包括镍组分的层与邻近层之间的层间粘着性改良,和/或镍膜导电组分之间(例如在镍组分的中,诸如镍薄片;和/或碳组分,诸如石墨烯;和/或在镍组分与碳组分之间)的接触增加,从而促进电流传导。
在一些实施例中,包括镍组分(例如镍薄片)和多元羧酸组分(例如脓胶酸)的混合物可加热一段时间。对镍薄片和酸进行加热可促进使用所述混合物制造的镍膜的电导率增加。在一些实施例中,在酸组分存在下加热镍薄片可促进移除在镍薄片的一或多个表面上形成的氧化镍(例如归因于镍薄片的天然氧化),使得镍薄片上可获得的导电性表面区域增加。加热制程可在各种温度下进行。举例而言,加热制程可在约50℃至约150℃的温度下,较佳在约80℃至约120℃的温度下,更佳在约90℃至约110℃的温度下,最佳在约95℃至约105℃的温度下进行。举例而言,加热制程可在约100℃的温度下进行。当包括镍组分和多元羧酸组分的混合物处于过低温度下时,自镍薄片移除氧化物可导致氧化镍移除不充分,例如使制程持续时间延长以达成所需氧化物移除的。延长持续时间可导致混合物的一或多种组分(例如溶剂组分)不合需要的蒸发。当包括镍组分和多元羧酸组分的混合物处于过高温度下时,自镍薄片移除氧化物可导致混合物的一或多种组分(例如溶剂组分)不合需要的蒸发和/或混合物组分之间(例如多元羧酸组分与多元醇组分之间)不合需要的聚合。
可将镍薄片和酸加热一段时间以在自所述墨水制造的膜的电导率方面达成所需改良。在一些实施例中,加热制程可进行约15分钟(min)至约3小时(hr),包含约45分钟至约75分钟以及包含约50分钟至约70分钟的持续时间。举例而言,镍薄片和酸组分可在约80℃至约120℃的温度(例如约100℃)下加热约1小时至约2小时,包含约1小时至约1.5小时,例如约1小时的持续时间。加热持续时间可视各种参数而定,包含例如加热制程的温度,和/或所加热的包括镍薄片和酸组分的混合物的量。
加热制程可在减小镍薄片的粒度的制程之前和/或之后进行。在一些实施例中,相比于无加热制程以移除氧化镍所制造的类似镍膜,在用于减小镍薄片粒度的制程之后加热镍薄片和酸组分可使镍膜导电性增加至少约两倍或约三倍。举例而言,使用未经历加热制程以促进在墨水中的镍薄片的一或多个表面上蚀刻氧化镍的墨水(例如表4的镍墨水1)印刷的镍膜的片电阻可为约0.8欧姆/平方/密耳(Ohm/sq/mil)至约1.0欧姆/平方/密耳,诸如约0.9欧姆/平方/密耳。使用具有类似组成且已经历加热制程以移除氧化镍的墨水印刷的镍膜的片电阻可为约0.4欧姆/平方/密耳至约0.5欧姆/平方/密耳,诸如约0.45欧姆/平方/密耳。
在一些实施例中,可在加热制程之后向镍墨水混合物中添加用于促进改良疏极性液体性的镍墨水的一或多种组分(例如,用于自镍墨水混合物中的镍薄片的一或多个表面移除氧化镍)。在一些实施例中,可向镍墨水混合物中添加用于促进改良疏极性液体性的一或多种组分同时维持镍墨水混合物在约50℃至约100℃的温度下。在一些实施例中,可向镍墨水混合物中添加用于促进改良疏极性液体性的一或多种组分同时搅拌所述镍墨水混合物。举例而言,可向镍墨水混合物中添加二聚物二胺同时将镍墨水混合物维持在约50℃至约100℃的温度下且搅拌所述镍墨水混合物约20分钟(min)至约40分钟,诸如约30分钟。
在一些实施例中,可向镍墨水混合物中添加有机溶剂(例如环己醇)。在一些实施例中,可在添加墨水混合物的其他组分之后添加有机溶剂。举例而言,对于表4的镍墨水3,可在添加二聚物二胺之后向墨水混合物中添加有机溶剂。在一些实施例中,可在用于减小镍薄片粒度的制程之前(例如在罐式研磨机中混合镍墨水混合物与混合介质之前)添加有机溶剂。举例而言,对于表4的镍墨水2,可在添加镍薄片和石墨烯薄片之后添加有机溶剂。在一些实施例中,可在镍墨水制造过程中的各个点添加溶剂,从而改变包括镍墨水的一或多种组分的混合物的粘度和/或改良所述镍墨水的可印刷性。
可使用本文所述的一或多个制程将镍墨水印刷至基材(例如聚酯基材)上。可使用网版印刷制程,诸如经由网格大小为110的聚酯筛网印刷表4的镍墨水1、镍墨水2以及镍墨水3中的一或多者。印刷墨水可在强制空气烘箱(force air oven)中,在约130℃至约150℃的温度下,包含约135℃至约145℃(例如包含约280℉至约290℉),固化约10分钟(min)至约15分钟的持续时间。
使用表4的镍墨水1、镍墨水2以及镍墨水3印刷的镍膜的片电阻(例如用欧姆/平方/密耳(Ohms/sq/mil)表示)、粘着性、疏极性液体性、厚度(例如用微米(μm)表示)以及粗糙度范围(例如用微米(μm)表示,以使用罐式研磨机混合制程用直径约5毫米(mm)至约10毫米的混合珠粒制造的镍膜计)效能的实例列在表6中。
表6.印刷膜性质
量测如本文所述的镍膜的效能(例如参考表3)的一或多种方法可用于量测表6中所列出的参数中的一或多者。举例而言,膜对基材的粘着性可使用ISO 2409交叉切割测试以0至5的量表来量测,其中0为极具粘着性且5为粘着性最低。对印刷于聚酯基材表面(例如)上的镍膜量测表6的粘着性效能。如本文所述,印刷镍膜的片电阻可使用范德堡技术量测。印刷镍膜的疏极性液体性可使用本领域的技术人员已知的一或多种方法来量测。举例而言,疏极性液体性可通过座滴技术(Sessile Drop Technique)(例如量测液滴与镍膜表面的接触角,其中液滴具有已知表面能,且大于约90°的接触角可表明疏极性液体性)来评估。举另一实例,疏极性液体性可通过将镍膜在极性液体中浸泡一段时间(例如约1个月),随后测试可削弱功能的性质(诸如膜硬度或柔软度和电学性质)的变化来评估。镍膜粗糙度可使用各种适合方法来量测,包含例如通过使用接触式表面轮廓仪(例如用探针接触镍膜表面以量测镍膜表面的粗糙度的表面轮廓仪)和/或非接触式表面轮廓仪(例如光学表面轮廓仪)。
制备镍墨水的一或多种制程(包含例如参考表4的镍墨水1、镍墨水2以及镍墨水3所描述的一或多种制程)可用于制备对应于表6中所列的镍墨水1、镍墨水2以及镍墨水3的效能参数的镍墨水组成物。举例而言,表6中的镍墨水1、镍墨水2以及镍墨水3所列的平均粗糙度可使用如下混合制程获得,其中使用氧化锆珠粒作为混合介质使镍薄片破裂成较小碎片,其中所述珠粒的直径可为约5毫米(mm)至约10毫米。举另一实例,表6所列的片电阻可使用镍墨水获得,在墨水制造过程期间加热所述镍墨水以自所述墨水中的镍薄片的一或多个表面移除至少一部分氧化镍。
参看表6,使用表4的镍墨水1、镍墨水2以及镍墨水3印刷的镍膜可印刷达到类似厚度,其可有助于比较性质。使用镍墨水1印刷的镍膜包含添加剂苯乙烯和过氧化苯甲酰,可具有较低的片电阻,例如相比于使用镍墨水2和镍墨水3印刷的镍膜。然而,镍墨水1不或实质上不展现疏极性液体性。使用镍墨水1印刷的镍膜相比于使用其他两种镍墨水组成物印刷的镍膜亦展现出粘着性效能降低,且相比于使用镍墨水3印刷的镍膜粗糙度降低。使用镍墨水2印刷的镍膜包含添加剂苯乙烯、过氧化苯甲酰、二聚物二胺以及作为溶剂的环己醇,可展现出疏极性液体性,粘着性效能改良(例如相比于使用镍墨水1印刷的镍膜),且粗糙度降低(例如相比于使用镍墨水3印刷的镍膜)。然而,使用镍墨水2印刷的膜展现出片电阻增加。使用镍墨水3印刷的镍膜不包含添加剂苯乙烯和过氧化苯甲酰,但包含二聚物二胺和作为溶剂的环己醇。使用镍墨水3印刷的镍膜可展现出疏极性液体性(例如展现出对极性液体的极少或无或实质上无吸收),粘着性效能改良(例如相比于使用镍墨水1印刷的镍膜),且粗糙度增加(例如相比于使用镍墨水3印刷的镍膜)。使用镍墨水3印刷的镍膜的片电阻效能介于使用镍墨水1和镍墨水3印刷的膜的片电阻效能之间。
在一些实施例中,用于印刷膜的镍墨水的组成物可基于印刷镍膜的一或多种所需特性来选择。举例而言,可使用针对片电阻效能优化的镍墨水组成物(例如表4的镍墨水1)来印刷镍膜。较低的片电阻在多种应用中可为需要的,所述应用包含镍膜在两个或多于两个终端之间提供电传导的应用。在一些实施例中,镍膜可具有提供疏极性液体性且改良对底层基材的粘着性的组成物(例如表4的镍墨水3)。如本文所述,疏极性液体性在各种应用中可为有利的,包含例如在能量储存装置(例如电池组、电容器和/或超电容器)中。在一些实施例中,可选择镍墨水以提供粗糙度降低同时亦具有疏极性液体性和/或对基材的粘着性增加的镍膜(例如表4的镍墨水2)。如本文所述,粗糙度降低在多种应用中可为有利的,包含例如电路板中所用的导电膜。
与表1中所呈现的实例性墨水组成物的组分略有变化的实例性墨水组成物
下表中所列为适用于印刷镍膜的镍墨水组成物的各种其他实例。所述表标注有说明,所述说明指示对应镍墨水组成物的组分相比于表1中所列的镍墨水组成物所作的变化(例如组分粒度、组分浓度、组分所用材料的类型和/或添加剂组分的添加)。对于使用具有所列变化的镍墨水组成物印刷的镍膜中的每一者,所量测的片电阻(例如用欧姆/平方/密耳表示)、粘着性以及粗糙度范围(例如用微米表示)的实例亦提供在对应镍膜性质表中。
Ni薄片变化为细丝状Ni粉
Ni薄片变化为细丝状Ni粉的印刷膜性质
石墨烯薄片直径自5微米变化为25微米
石墨烯薄片直径自5微米变化为25微米的印刷膜性质
石墨烯薄片变化为石墨粉
石墨烯薄片变化为石墨粉的印刷膜性质
碳添加剂浓度自1.4重量%变化为0重量%
碳添加剂浓度自1.4重量%变化为0重量%的印刷膜性质
碳添加剂浓度自1.4重量%变化为0.6重量%
碳添加剂浓度自1.4重量%变化为0.6重量%的印刷膜性质
碳添加剂浓度自1.4重量%变化为5.8重量%
碳添加剂浓度自1.4重量%变化为5.8重量%的印刷膜性质
酸自脓胶酸变化为胡萝卜酸
酸自脓胶酸变化为胡萝卜酸的印刷膜性质
醇自乙二醇变化为1,3丙二醇
醇自乙二醇变化为1,3丙二醇的印刷膜性质
添加聚乙二醇600作为添加剂
添加聚乙二醇600作为添加剂的印刷膜性质
添加N,N-二乙基羟胺作为添加剂
添加N,N-二乙基羟胺作为添加剂的印刷膜性质
使用以上各表中所列的镍墨水组成物印刷的镍膜的粘着性效能、片电阻、可印刷性效能和/或其他效能参数可通过使用本文所述的一或多种量测技术来量测。举例而言,如使用上述ISO测试所量测,所列的包含镍薄片和石墨烯薄片的组成物的粘着性为1。包含细丝状镍粉和石墨粉的组成物的粘着性各自为3。所列的经改性的组成物中的一些的电阻与使用表1的镍墨水组成物印刷的镍膜的电阻相当,但其他可印刷性参数(例如厚度和光滑度)不如使用表1中所列的组成物印刷的膜令人满意。
墨水组成物相比于表1中所呈现的实例性组成物和/或印刷参数相比于表2中所呈现的实例性印刷参数的实例性变化
下表中所列为镍墨水粘度、镍墨水组成物以及镍墨水印刷参数的实例。各表的描述标题指示多元醇组分的浓度相比于表1的镍墨水组成物的变化。对于使用具有所列变化的镍墨水组成物印刷的镍膜中的每一者,所量测的片电阻(例如用欧姆/平方/密耳表示)、粘着性以及粗糙度范围(例如用微米表示)的实例亦提供在对应镍膜性质表中。
通过向表1的组成物中添加较多乙二醇所产生的粘度变化
通过向表1的组成物中添加较多乙二醇产生粘度变化的印刷膜性质
通过向表1的组成物中添加较少乙二醇所产生的粘度变化
通过向表1的组成物中添加较少乙二醇产生粘度变化的印刷膜性质
下表所列为可用于印刷本文所述的一或多种镍墨水组成物的适合印刷制程的参数的实例。各表的描述标题提供不同于表2的印刷制程的印刷参数。对于使用具有所列变化的镍墨水组成物印刷的镍膜中的每一者,所量测的片电阻(例如用欧姆/平方/密耳表示)、粘着性以及粗糙度范围(例如用微米表示)的实例亦提供在对应镍膜性质表中。
基材自Mylar变化为聚酰胺
基材自Mylar变化为聚酰胺的印刷膜性质
网类型自聚酯变化为聚酰胺(例如耐纶)
网类型自聚酯变化为聚酰胺(例如耐纶)的印刷膜性质
网格大小自110变化为135
网格大小自110变化为135的印刷膜性质
固化温度自138℃变化为143℃
固化温度自138℃变化为143℃的印刷膜性质
固化时间自10分钟变化为5分钟
固化时间自10分钟变化为5分钟的印刷膜性质
替代技术
墨水制备技术
可使用所有种类的混合和分散技术,包含例如用罐式研磨机混合、用搅拌棒混合、用磁力搅拌器混合、在加热下混合、涡旋(例如使用涡旋机)、震荡(使用震荡器)、通过旋转混合、超音波处理、研钵和研杵、三辊式研磨机、其组合及类似方法。
印刷技术
「印刷」包含任何和所有印刷制程、涂布、滚轧、喷雾、成层、旋转涂布、层压和/或贴附制程,包含例如网版印刷、喷墨印刷、电光印刷、电墨水印刷、光阻和其他抗染印刷、热印0刷、激光喷射印刷、磁印刷、移转印刷、柔版印刷、混合平版印刷、凹版以及其他凹雕印刷、模缝式沉积、其组合及类似方法。具有不同网格大小和网版类型的网版印刷亦为可能的。
固化条件
可视所用溶剂而定使用各种温度和固化时间持续时间。温度通常为约100℃至约200℃。干燥持续时间可在约20秒至约1小时范围内变化。
氛围可为环境、惰性、真空、其组合及类似氛围。
替代性组分
基材
在一些实施例中,基材可导电和/或不导电。举例而言,基材可包括石墨纸、石墨烯纸、聚酯膜(例如)、聚酰亚胺膜、铝(Al)箔、铜(Cu)箔、不锈钢箔、碳泡沫、聚碳酸酯膜、纸、涂布纸、塑胶涂布纸、纤维纸、纸板、其组合及类似基材。
镍粉
在一些实施例中,镍包括具有任何形状的粒子。举例而言,镍可包括薄片、纳米/微米丝、球、无规粒子形状、其组合及类似形状。镍薄片可为可商购的(例如购自新泽西州威科夫(Wyckoff)的诺瓦美特特色产品公司(Novamet Specialty Products Corp.))。镍粒子的厚度可小于约5微米。在一些实施例中,镍粒子的厚度可为约1微米。镍粒子可具有所有可印刷大小(例如长度和/或直径为约100纳米(nm)至约50微米、约500纳米至30微米、约1微米至约20微米以及约5微米至约20微米)。增加镍粒子尺寸(例如长度和/或直径)可增加薄片间接触,促进改良镍膜导电性。在一些实施例中,镍墨水可包含的镍粒子的大小允许增加粒子间接触以便改良镍墨水导电性。在一些实施例中,镍墨水的镍粒子可具有能够增加粒子间接触,同时促进镍墨水的印刷和/或镍薄片分散于镍墨水中的大小。
碳添加剂
在一些实施例中,碳粒子可具有任何形状。举例而言,碳可包括薄片、纳米/微米丝、球、无规粒子形状、其组合及类似形状。碳粒子可具有所有可印刷大小(例如长度和/或直径为约100纳米至约50微米)。举例而言,碳粒子的直径可为约5微米。
碳添加剂可具有任何来源,包含例如石墨烯、石墨、活性碳、碳纳米管、碳纳米纤维、其组合及类似来源。在一些实施例中,石墨烯薄片为可商购的(例如购自密歇根州兰辛(Lansing,Michigan)的XG科学公司(XG Sciences,Inc.))。在一些实施例中,石墨为可商购的(例如购自俄亥俄州韦斯特莱克(Westlake,Ohio)的IMCAL有限公司(IMCAL Ltd.))。其他碳添加剂亦可为可商购的(例如碳纳米管购自俄克拉荷马州诺曼(Norman,Oklahoma)的西南纳米技术公司(SouthWest Nanotechnologies Inc.),且碳纳米纤维购自俄亥俄州锡达维尔(Cedarville,Ohio)的普洛格拉夫产品公司(Pyrograf Products,Inc.))。
聚合物(聚酯)的组分
聚合物或聚酯可为熔融或溶解的聚酯(例如聚合物在其主链中含有酯官能基)。聚酯可由酸与醇的组合(例如经由缩聚)制得。实例性酸可包含:二羧酸,诸如丙二酸(胡萝卜酸)、丁二酸(琥珀酸)、戊二酸(脓胶酸)、己二酸(肥酸)、庚二酸(薄桃酸)、辛二酸(栓酸)、壬二酸(杜鹃花酸)、癸二酸(皮脂酸)、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸(巴西酸)、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸(塔普酸)、十八烷二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、戊烯二酸、愈伤酸以及黏康酸;三羧酸,诸如柠檬酸、异柠檬酸、乌头酸、丙三酸、对称苯三甲酸、对苯二甲酸;类似物及其混合物。
实例性醇可包含:多元醇(或液态多元醇)、丙三醇和二醇,诸如甘油、二元醇、三元醇、四元醇、五元醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、二醇醚、二醇醚乙酸酯1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,8-辛二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、1,2-戊二醇、驱蚊醇、对薄荷烷-3,8-二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、其组合及类似醇。
聚酯可由羟基羧酸制得(例如经由缩聚):4-羟基苯甲酸、乙醇酸、乳酸、柠檬酸、杏仁酸、β羟基酸、ω羟基酸、水杨酸、3-羟基丙酸、6-羟基萘-2-甲酸、其组合及类似酸。
添加剂
墨水的添加剂可具有若干功能。举例而言,添加剂可为粘度调节剂、润湿剂、流平剂以及助粘剂和/或腐蚀抑制剂。在一些实施例中,溶剂可充当粘度调节剂和润湿剂、流平剂以及助粘剂。
实例性溶剂包含:水;醇,诸如甲醇、乙醇、N-丙醇(包含1-丙醇、2-丙醇(异丙醇或IPA)、1-甲氧基-2-丙醇)、丁醇(包含1-丁醇、2-丁醇(异丁醇))、戊醇(包含1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇)、己醇(包含1-己醇、2-己醇、3-己醇)、辛醇、N-辛醇(包含1-辛醇、2-辛醇、3-辛醇)、四氢糠醇(THFA)、环己醇、环戊醇、萜品醇;丁基内酯;醚,诸如甲基乙基醚、二乙醚、乙基丙基醚、二元酯和聚醚;酮,包含二酮和环状酮,诸如环己酮、环戊酮、环庚酮、环辛酮、丙酮、二苯甲酮、乙酰丙酮、苯乙酮、环丙酮、异佛酮、甲基乙基酮;酯,诸如乙酸乙酯、肥酸二甲酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、脓胶酸二甲酯、琥珀酸二甲酯、乙酸甘油酯、羧酸酯;碳酸酯,诸如碳酸丙烯酯;二醇醚、二醇醚乙酸酯、四甲基脲、n-甲基吡咯啶酮、乙腈、四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基甲酰胺(NMF)、二甲亚砜(DMSO);亚硫酰氯;硫酰氯、1,2-二胺基乙烷、丙烷-1,3-二胺、丁烷-1,4-二胺、(戊烷-1,5-二胺、己烷-1,6-二胺、1,2-二胺基丙烷、二苯基乙二胺、二胺基环己烷、邻二甲苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、己烷、癸烷、十四烷、苯乙烯、1-乙烯基-2-吡咯啶酮、甲苯、吡啶、磷酸三乙酯、其组合及类似物。
在一些实施例中,腐蚀抑制剂可包含N,N-二乙基羟胺、抗坏血酸、肼、六亚甲基四胺、苯二胺、苯并三唑、二硫代磷酸锌、鞣酸、磷酸锌、六氟乙酰丙酮、其组合及类似物。
在一些实施例中,镍墨水可包含一或多种其他添加剂来促进聚合反应(例如不饱和聚酯的共聚合反应),诸如过氧化苯甲酰、过氧化2-丁醇、过氧化2,4-氯苯甲酰、过氧化月桂基、其他过氧化物、其组合和/或类似物。
实例性实施例
以下实例性实施例鉴别本文所揭示的特征可能的组合排列,但特征的其他组合排列亦为可能的。
1.一种导电墨水,包括:
镍组分;
多元羧酸组分;以及
多元醇组分,所述多元羧酸组分和所述多元醇组分可反应以形成聚酯组分。
2.如实施例1的导电墨水,还包括添加剂组分。
3.如实施例1或实施例2的导电墨水,还包括碳组分。
4.如实施例1至实施例3中任一项的导电墨水,其中所述镍组分包括镍薄片、镍纳米/微米丝以及镍球中的至少一者。
5.如实施例4的导电墨水,其中所述镍薄片的厚度小于约5微米。
6.如实施例4或实施例5的导电墨水,其中所述镍薄片的直径为约500纳米至约30微米。
7.如实施例1至实施例6中任一项的导电墨水,其中所述镍组分包括细丝状镍粉。
8.如实施例7的导电墨水,其中所述细丝状镍粉的最长尺寸在约2微米至约10微米范围内。
9.如实施例1至实施例8中任一项的导电墨水,其中所述镍组分包括最长尺寸在约100纳米至约50微米范围内的至少一种粒子。
10.如实施例1至实施例8中任一项的导电墨水,其中所述镍组分包括最长尺寸在约5微米至约20微米范围内的至少一种粒子。
11.如实施例3至实施例10中任一项的导电墨水,其中所述碳组分包括碳薄片、碳纳米/微米丝以及碳球中的至少一者。
12.如实施例3至实施例11中任一项的导电墨水,其中所述碳组分包括石墨烯、石墨、活性碳、碳纳米管以及碳纳米纤维中的至少一者。
13.如实施例12的导电墨水,其中所述石墨烯包括石墨烯薄片。
14.如实施例13的导电墨水,其中所述石墨烯薄片中的至少一者的直径为约5微米。
15.如实施例13或实施例14的导电墨水,其中所述石墨烯薄片中的至少一者的直径为约100纳米至约50微米。
16.如实施例12至实施例15中任一项的导电墨水,其中所述石墨包括石墨粉。
17.如实施例1至实施例16中任一项的导电墨水,其中所述多元羧酸组分包括二羧酸。
18.如实施例17的导电墨水,其中所述二羧酸包括以下各者中的至少一者:丙二酸(胡萝卜酸)、丁二酸(琥珀酸)、戊二酸(脓胶酸)、己二酸(肥酸)、庚二酸(薄桃酸)、辛二酸(栓酸)、壬二酸(杜鹃花酸)、癸二酸(皮脂酸)、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸(巴西酸)、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸(塔普酸)、十八烷二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、戊烯二酸、愈伤酸以及黏康酸。
19.如实施例1至实施例18中任一项的导电墨水,其中所述多元羧酸组分包括三羧酸。
20.如实施例19的导电墨水,其中所述三羧酸包括柠檬酸、异柠檬酸、乌头酸、丙三酸、对称苯三甲酸以及对苯二甲酸中的至少一者。
21.如实施例1至实施例20中任一项的导电墨水,其中所述多元羧酸组分包括羟基羧酸。
22.如实施例21的导电墨水,其中所述羟基羧酸包括4-羟基苯甲酸、乙醇酸、乳酸、柠檬酸、杏仁酸、β羟基酸、ω羟基酸、水杨酸、3-羟基丙酸以及6-羟基萘-2-甲酸中的至少一者。
23.如实施例22的导电墨水,其中所述多元醇组分包括丙三醇和二醇中的至少一者。
24.如实施例22或实施例23的导电墨水,其中所述多元醇组分包括以下各者中的至少一者:甘油、二元醇、三元醇、四元醇、五元醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、二醇醚、二醇醚乙酸酯1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,8-辛二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、1,2-戊二醇、驱蚊醇、对薄荷烷-3,8-二醇以及2-甲基-2,4-戊二醇。
25.如实施例2至实施例24中任一项的导电墨水,其中所述添加剂组分包括粘度调节剂、润湿剂、流平剂、助粘剂以及腐蚀抑制剂中的至少一者。
26.如实施例25的导电墨水,其中所述润湿剂包括聚乙二醇。
27.如实施例25或实施例26的导电墨水,其中所述腐蚀抑制剂包括N,N-二乙基羟胺、抗坏血酸、肼、六亚甲基四胺、苯二胺、苯并三唑、二硫代磷酸锌、鞣酸、磷酸锌以及六氟乙酰丙酮中的至少一者。
28.如实施例2至实施例27中任一项的导电墨水,其中所述添加剂组分包括溶剂。
29.如实施例28的导电墨水,其中所述溶剂包括粘度调节剂、润湿剂、流平剂以及助粘剂中的至少一者。
30.如实施例28或实施例29的导电墨水,其中所述溶剂包括醇和水中的至少一者。
31.如实施例30的导电墨水,其中所述醇包括甲醇、乙醇、N-丙醇、丁醇、戊醇、己醇、辛醇、N-辛醇、四氢糠醇(THFA)、环己醇、环戊醇以及萜品醇中的至少一者。
32.如实施例31的导电墨水,其中所述N-丙醇包括1-丙醇、2-丙醇以及1-甲氧基-2-丙醇中的至少一者。
33.如实施例31的导电墨水,其中所述丁醇包括1-丁醇和2-丁醇中的至少一者。
34.如实施例31的导电墨水,其中所述戊醇包括1-戊醇、2-戊醇以及3-戊醇中的至少一者。
35.如实施例31的导电墨水,其中所述己醇包括1-己醇、2-己醇以及3-己醇中的至少一者。
36.如实施例31的导电墨水,其中所述N-辛醇包括1-辛醇、2-辛醇以及3-辛醇中的至少一者。
37.如实施例2至实施例36中任一项的导电墨水,其中所述添加剂组分包括丁基内酯。
38.如实施例2至实施例37中任一项的导电墨水,其中所述添加剂组分包括醚。
39.如实施例38的导电墨水,其中所述醚包括甲基乙基醚、二乙醚、乙基丙基醚以及聚醚中的至少一者。
40.如实施例2至实施例39中任一项的导电墨水,其中所述添加剂组分包括酮。
41.如实施例40的导电墨水,其中所述酮包括丙酮和甲基乙基酮中的至少一者。
42.如实施例40或实施例41的导电墨水,其中所述酮包括二酮和环状酮中的至少一者。
43.如实施例42的导电墨水,其中所述环状酮包括环己酮、环戊酮、环庚酮、环辛酮、二苯甲酮、乙酰丙酮、苯乙酮、环丙酮以及异佛酮中的至少一者。
44.如实施例2至实施例43中任一项的导电墨水,其中所述添加剂组分包括酯。
45.如实施例44的导电墨水,其中所述酯包括二元酯、乙酸乙酯、肥酸二甲酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、脓胶酸二甲酯、琥珀酸二甲酯、乙酸甘油酯以及羧酸酯中的至少一者。
46.如实施例2至实施例45中任一项的导电墨水,其中所述添加剂组分包括碳酸酯。
47.如实施例46的导电墨水,其中所述碳酸酯包括碳酸丙烯酯。
48.如实施例2至实施例47中任一项的导电墨水,其中所述添加剂组分包括以下各者中的至少一者:二醇醚、二醇醚乙酸酯、四甲基脲、n-甲基吡咯啶酮、乙腈、四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基甲酰胺(NMF)、二甲亚砜(DMSO)、亚硫酰氯、硫酰氯、1,2-二胺基乙烷、丙烷-1,3-二胺、丁烷-1,4-二胺、戊烷-1,5-二胺、己烷-1,6-二胺、1,2-二胺基丙烷、二苯基乙二胺、二胺基环己烷、邻二甲苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、己烷、癸烷、十四烷、苯乙烯、1-乙烯基-2-吡咯啶酮、甲苯、吡啶以及磷酸三乙酯。
49.如实施例1至实施例48中任一项的导电墨水,其中所述导电墨水在约25℃下的粘度在约5,000厘泊至约11,000厘泊范围内。
50.如实施例1至实施例49中任一项的导电墨水,其中所述镍组分介于约50重量%至约60重量%范围内。
51.如实施例1至实施例49中任一项的导电墨水,其中所述镍组分介于约35重量%至约65重量%范围内。
52.如实施例3至实施例51中任一项的导电墨水,其中所述碳组分介于约0.5重量%至约2.5重量%范围内。
53.如实施例3至实施例51中任一项的导电墨水,其中所述碳组分小于约10重量%。
54.如实施例1至实施例53中任一项的导电墨水,其中所述多元羧酸组分介于约5重量%至约15重量%范围内。
55.如实施例1至实施例54中任一项的导电墨水,其中所述多元醇组分介于约25重量%至约40重量%范围内。
56.如实施例1至实施例54中任一项的导电墨水,其中所述多元醇组分介于约15重量%至约60重量%范围内。
57.如实施例2至实施例56中任一项的导电墨水,其中所述添加剂组分小于约10%。
58.一种导电膜,包括:
镍组分;和
聚酯组分。
59.如实施例58的导电膜,还包括添加剂组分。
60.如实施例58或实施例59的导电膜,还包括碳组分。
61.如实施例58至实施例60中任一项的导电膜,其中所述镍组分包括镍薄片、镍纳米/微米丝以及镍球中的至少一者。
62.如实施例61的导电膜,其中所述镍薄片的厚度小于约5微米。
63.如实施例61或实施例62的导电膜,其中所述镍薄片的直径为约500纳米至约30微米。
64.如实施例58至实施例63中任一项的导电膜,其中所述镍组分包括细丝状镍粉。
65.如实施例64的导电膜,其中所述细丝状镍粉的最长尺寸在约2微米至约10微米范围内。
66.如实施例58至实施例65中任一项的导电膜,其中所述镍组分包括最长尺寸在约100纳米至约50微米范围内的至少一种粒子。
67.如实施例58至实施例65中任一项的导电膜,其中所述镍组分包括最长尺寸在约5微米至约20微米范围内的至少一种粒子。
68.如实施例60至实施例67中任一项的导电膜,其中所述碳组分包括碳薄片、碳纳米/微米丝以及碳球中的至少一者。
69.如实施例60至实施例68中任一项的导电膜,其中所述碳组分包括石墨烯、石墨、活性碳、碳纳米管以及碳纳米纤维中的至少一者。
70.如实施例69的导电膜,其中所述石墨烯包括石墨烯薄片。
71.如实施例70的导电膜,其中所述石墨烯薄片中的至少一者的直径为约5微米。
72.如实施例70或实施例71中任一项的导电膜,其中所述石墨烯薄片中的至少一者的直径为约100纳米至约50微米。
73.如实施例69至实施例72中任一项的导电膜,其中所述石墨包括石墨粉。
74.如实施例58至实施例73中任一项的导电膜,其中所述聚酯组分是由多元羧酸组分和多元醇组分原位形成。
75.如实施例58至实施例74中任一项的导电膜,其中所述导电膜的片电阻介于约0.5欧姆/平方/密耳至约1.5欧姆/平方/密耳范围内。
76.如实施例58至实施例75中任一项的导电膜,其中所述导电膜的厚度介于约4微米至约40微米范围内。
77.如实施例58至实施例76中任一项的导电膜,其中所述导电膜可印刷至基材上。
78.如实施例77的导电膜,其中所述基材包括导电基材或不导电基材。
79.如实施例77或实施例78的导电膜,其中所述基材包括以下各者中的至少一者:石墨纸、石墨烯纸、聚酯膜、聚酰亚胺膜、铝箔、铜箔、不锈钢箔、碳泡沫、聚碳酸酯膜、纸、涂布纸、塑胶涂布纸、纤维纸以及纸板。
80.一种制造导电墨水的方法,所述方法包括:
将镍组分分散于溶剂组分中;和
将聚酯组分分散于所述溶剂组分中。
81.如实施例80的制造导电墨水的方法,还包括将碳组分分散于所述溶剂组分中。
82.如实施例80或实施例81的制造导电墨水的方法,其中将所述镍组分分散于所述溶剂组分中是在将所述聚酯组分分散于所述溶剂组分中之前。
83.如实施例80至实施例82中任一项的制造导电墨水的方法,其中将所述镍组分分散于所述溶剂组分中是在将所述聚酯组分分散于所述溶剂组分中之后。
84.如实施例80至实施例83中任一项的制造导电墨水的方法,其中将所述镍组分分散于所述溶剂组分中是在将所述碳组分分散于所述溶剂组分中之前。
85.如实施例80至实施例83中任一项的制造导电墨水的方法,其中将所述镍组分分散于所述溶剂组分中是在将所述碳组分分散于所述溶剂组分中之后。
86.如实施例80至实施例85中任一项的制造导电墨水的方法,其中将所述碳组分分散于所述溶剂组分中是在将所述聚酯组分分散于所述溶剂组分中之前。
87.如实施例80至实施例85中任一项的制造导电墨水的方法,其中将所述碳组分分散于所述溶剂组分中是在将所述聚酯组分分散于所述溶剂组分中之后。
88.如实施例80至实施例87中任一项的制造导电墨水的方法,还包括向所述溶剂组分中添加添加剂组分。
89.如实施例88的制造导电墨水的方法,其中向所述溶剂组分中添加所述添加剂组分是在将所述镍组分分散于所述溶剂中之前。
90.如实施例88的制造导电墨水的方法,其中向所述溶剂组分中添加所述添加剂组分是在将所述镍组分分散于所述溶剂中之后。
91.如实施例88至实施例90中任一项的制造导电墨水的方法,其中向所述溶剂组分中添加所述添加剂组分是在将所述聚酯组分分散于所述溶剂中之前。
92.如实施例88至实施例90中任一项的制造导电墨水的方法,其中向所述溶剂组分中添加所述添加剂组分是在将所述聚酯组分分散于所述溶剂中之后。
93.如实施例88至实施例92中任一项的制造导电墨水的方法,其中向所述溶剂组分中添加所述添加剂组分是在将所述碳组分分散于所述溶剂中之前。
94.如实施例88至实施例92中任一项的制造导电墨水的方法,其中向所述溶剂组分中添加所述添加剂组分是在将所述碳组分分散于所述溶剂中之后。
95.如实施例80至实施例94中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述导电墨水可印刷至基材上。
96.如实施例95的制造导电墨水的方法,其中所述基材包括导电基材或不导电基材。
97.如实施例95或实施例96的制造导电墨水的方法,其中所述基材包括以下各者中的至少一者:石墨纸、石墨烯纸、聚酯膜、聚酰亚胺膜、铝箔、铜箔、不锈钢箔、碳泡沫、聚碳酸酯膜、纸、涂布纸、塑胶涂布纸、纤维纸以及纸板。
98.如实施例80至实施例97中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述镍组分包括镍薄片、镍纳米/微米丝以及镍球中的至少一者。
99.如实施例98的制造导电墨水的方法,其中所述镍薄片的厚度小于约5微米。
100.如实施例98或实施例99的制造导电墨水的方法,其中所述镍薄片的直径为约500纳米至约30微米。
101.如实施例80至实施例100中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述镍组分包括细丝状镍粉。
102.如实施例101的制造导电墨水的方法,其中所述细丝状镍粉的最长尺寸在约2微米至约10微米范围内。
103.如实施例80至实施例102中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述镍组分包括最长尺寸在约100纳米至约50微米范围内的至少一种粒子。
104.如实施例81至实施例103中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述碳组分包括碳薄片、碳纳米/微米丝以及碳球中的至少一者。
105.如实施例81至实施例104中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述碳组分包括石墨烯、石墨、活性碳、碳纳米管以及碳纳米纤维中的至少一者。
106.如实施例105的制造导电墨水的方法,其中所述石墨烯包括石墨烯薄片。
107.如实施例106的制造导电墨水的方法,其中所述石墨烯薄片中的至少一者的直径为约5微米。
108.如实施例105或实施例106的制造导电墨水的方法,其中所述石墨烯薄片中的至少一者的直径为约100纳米至约50微米。
109.如实施例105至实施例108中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述石墨包括石墨粉。
110.如实施例80至实施例109中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述聚酯组分是由多元羧酸组分和多元醇组分形成。
111.如实施例110的制造导电墨水的方法,其中所述多元羧酸组分包括二羧酸。
112.如实施例111的制造导电墨水的方法,其中所述二羧酸包括以下各者中的至少一者:丙二酸(胡萝卜酸)、丁二酸(琥珀酸)、戊二酸(脓胶酸)、己二酸(肥酸)、庚二酸(薄桃酸)、辛二酸(栓酸)、壬二酸(杜鹃花酸)、癸二酸(皮脂酸)、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸(巴西酸)、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸(塔普酸)、十八烷二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、戊烯二酸、愈伤酸以及黏康酸。
113.如实施例110至实施例112中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述多元羧酸组分包括三羧酸。
114.如实施例113的制造导电墨水的方法,其中所述三羧酸包括柠檬酸、异柠檬酸、乌头酸、丙三酸、对称苯三甲酸以及对苯二甲酸中的至少一者。
115.如实施例110至实施例114中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述多元羧酸组分包括羟基羧酸。
116.如实施例115的制造导电墨水的方法,其中所述羟基羧酸包括以下各者中的至少一者:4-羟基苯甲酸、乙醇酸、乳酸、柠檬酸、杏仁酸、β羟基酸、ω羟基酸、水杨酸、3-羟基丙酸以及6-羟基萘-2-甲酸。
117.如实施例110至实施例116中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述多元醇组分包括丙三醇和二醇中的至少一者。
118.如实施例110至实施例117的制造导电墨水的方法,其中所述多元醇组分包括以下各者中的至少一者:甘油、二元醇、三元醇、四元醇、五元醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、二醇醚、二醇醚乙酸酯1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,8-辛二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、1,2-戊二醇、驱蚊醇、对薄荷烷-3,8-二醇以及2-甲基-2,4-戊二醇。
119.如实施例88至实施例118中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分包括粘度调节剂、润湿剂、流平剂、助粘剂以及腐蚀抑制剂中的至少一者。
120.如实施例119的制造导电墨水的方法,其中所述润湿剂包括聚乙二醇。
121.如实施例119或实施例120的制造导电墨水的方法,其中所述腐蚀抑制剂包括N,N-二乙基羟胺、抗坏血酸、肼、六亚甲基四胺、苯二胺、苯并三唑、二硫代磷酸锌、鞣酸、磷酸锌以及六氟乙酰丙酮中的至少一者。
122.如实施例88至实施例121中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分包括溶剂。
123.如实施例122的制造导电墨水的方法,其中所述溶剂包括粘度调节剂、润湿剂、流平剂以及助粘剂中的至少一者。
124.如实施例122或实施例123中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述溶剂包括醇和水中的至少一者。
125.如实施例124的制造导电墨水的方法,其中所述醇包括甲醇、乙醇、N-丙醇、丁醇、戊醇、己醇、辛醇、N-辛醇、四氢糠醇(THFA)、环己醇、环戊醇以及萜品醇中的至少一者。
126.如实施例125的制造导电墨水的方法,其中所述N-丙醇包括1-丙醇、2-丙醇以及1-甲氧基-2-丙醇中的至少一者。
127.如实施例125的制造导电墨水的方法,其中所述丁醇包括1-丁醇和2-丁醇中的至少一者。
128.如实施例125的制造导电墨水的方法,其中所述戊醇包括1-戊醇、2-戊醇以及3-戊醇中的至少一者。
129.如实施例125的制造导电墨水的方法,其中所述己醇包括1-己醇、2-己醇以及3-己醇中的至少一者。
130.如实施例125的制造导电墨水的方法,其中所述N-辛醇包括1-辛醇、2-辛醇以及3-辛醇中的至少一者。
131.如实施例88至实施例130中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分包括丁基内酯。
132.如实施例88至实施例131中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分包括醚。
133.如实施例132的制造导电墨水的方法,其中所述醚包括甲基乙基醚、二乙醚、乙基丙基醚以及聚醚中的至少一者。
134.如实施例88至实施例133中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分包括酮。
135.如实施例134的制造导电墨水的方法,其中所述酮包括丙酮和甲基乙基酮中的至少一者。
136.如实施例134或实施例135的制造导电墨水的方法,其中所述酮包括二酮和环状酮中的至少一者。
137.如实施例136的制造导电墨水的方法,其中所述环状酮包括环己酮、环戊酮、环庚酮、环辛酮、二苯甲酮、乙酰丙酮、苯乙酮、环丙酮以及异佛酮中的至少一者。
138.如实施例88至实施例137中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分包括酯。
139.如实施例138的制造导电墨水的方法,其中所述酯包括二元酯、乙酸乙酯、肥酸二甲酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、脓胶酸二甲酯、琥珀酸二甲酯、乙酸甘油酯以及羧酸酯中的至少一者。
140.如实施例88至实施例139中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分包括碳酸酯。
141.如实施例140的制造导电墨水的方法,其中所述碳酸酯包括碳酸丙烯酯。
142.如实施例88至实施例141中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分包括以下各者中的至少一者:二醇醚、二醇醚乙酸酯、四甲基脲、n-甲基吡咯啶酮、乙腈、四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基甲酰胺(NMF)、二甲亚砜(DMSO)、亚硫酰氯、硫酰氯、1,2-二胺基乙烷、丙烷-1,3-二胺、丁烷-1,4-二胺、戊烷-1,5-二胺、己烷-1,6-二胺、1,2-二胺基丙烷、二苯基乙二胺、二胺基环己烷、邻二甲苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、己烷、癸烷、十四烷、苯乙烯、1-乙烯基-2-吡咯啶酮、甲苯、吡啶以及磷酸三乙酯。
143.如实施例80至实施例142中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述导电墨水在约25℃下的粘度介于约5,000厘泊至约11,000厘泊范围内。
144.如实施例80至实施例143中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述镍组分介于约50重量%至约60重量%范围内。
145.如实施例80至实施例143中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述镍组分介于约35重量%至约65重量%范围内。
146.如实施例81至实施例145中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述碳组分介于约0.5重量%至约2.5重量%范围内。
147.如实施例81至实施例145中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述碳组分小于约10重量%。
148.如实施例88至实施例147中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分小于约10重量%。
149.一种制造导电膜的方法,所述方法包括:
在基材上印刷导电墨水,所述导电墨水包括:
镍组分,和
聚酯组分;以及
固化所述印刷导电墨水。
150.如实施例149的制造导电膜的方法,其中印刷包括以下各者中的至少一者:网版印刷制程、涂布制程、滚轧制程、喷雾制程、成层制程、旋转涂布制程、层压制程、贴附制程、喷墨印刷制程、电光印刷制程、电墨水印刷制程、抗染印刷制程、热印刷制程、激光喷射印刷制程、磁印刷制程、移转印刷制程、柔版印刷制程、混合平版印刷制程、凹雕印刷制程以及模缝式沉积制程。
151.如实施例150的制造导电膜的方法,其中所述网版印刷制程包括使用聚酯网版。
152.如实施例150或实施例151的制造导电膜的方法,其中所述网版印刷制程包括使用聚酰胺网版。
153.如实施例150至实施例152中任一项的制造导电膜的方法,其中所述网版印刷制程包括使用网格大小为约110的网版。
154.如实施例150至实施例153中任一项的制造导电膜的方法,其中所述网版印刷制程包括使用网格大小为约135的网版。
155.如实施例149至实施例154中任一项的制造导电膜的方法,其中所述基材包括导电基材或不导电基材。
156.如实施例149至实施例155中任一项的制造导电膜的方法,其中所述基材包括以下各者中的至少一者:石墨纸、石墨烯纸、聚酯膜、聚酰亚胺膜、铝箔、铜箔、不锈钢箔、碳泡沫、聚碳酸酯膜、纸、涂布纸、塑胶涂布纸、纤维纸以及纸板。
157.如实施例149至实施例156中任一项的制造导电膜的方法,其中固化所述印刷导电墨水包括将所述印刷导电墨水和所述基材加热至介于约100℃至约200℃范围内的温度。
158.如实施例149至实施例156中任一项的制造导电膜的方法,其中固化所述印刷导电墨水包括将所述印刷导电墨水和所述基材加热至介于约130℃至约140℃范围内的温度。
159.如实施例149至实施例158中任一项的制造导电膜的方法,其中固化所述印刷导电墨水包括将所述印刷导电墨水和所述基材加热约20秒至约1小时的持续时间。
160.如实施例149至实施例158中任一项的制造导电膜的方法,其中固化所述印刷导电墨水包括将所述印刷导电墨水和所述基材加热约3分钟至约10分钟的持续时间。
161.如实施例149至实施例160中任一项的制造导电膜的方法,其中所述镍组分包括镍薄片、镍纳米/微米丝以及镍球中的至少一者。
162.如实施例161的制造导电膜的方法,其中所述镍薄片的厚度小于约5微米。
163.如实施例161或实施例162的制造导电膜的方法,其中所述镍薄片的直径为约500纳米至约30微米。
164.如实施例149至实施例163中任一项的制造导电膜的方法,其中所述镍组分包括细丝状镍粉。
165.如实施例164的制造导电膜的方法,其中所述细丝状镍粉的最长尺寸在约2微米至约10微米范围内。
166.如实施例149至实施例165中任一项的制造导电膜的方法,其中所述镍组分包括最长尺寸在约100纳米至约50微米范围内的至少一种粒子。
167.如实施例149至实施例166中任一项的制造导电膜的方法,其中所述导电墨水包括碳组分。
168.如实施例167的制造导电膜的方法,其中所述碳组分包括碳薄片、碳纳米/微米丝以及碳球中的至少一者。
169.如实施例167或实施例168的制造导电膜的方法,其中所述碳组分包括石墨烯、石墨、活性碳、碳纳米管以及碳纳米纤维中的至少一者。
170.如实施例169的制造导电膜的方法,其中所述石墨烯包括石墨烯薄片。
171.如实施例170的制造导电膜的方法,其中所述石墨烯薄片中的至少一者的直径为约5微米。
172.如实施例170或实施例171的制造导电膜的方法,其中所述石墨烯薄片中的至少一者的直径为约100纳米至约50微米。
173.如实施例169至实施例172中任一项的制造导电膜的方法,其中所述石墨包括石墨粉。
174.如实施例149至实施例173中任一项的制造导电膜的方法,其中所述聚酯组分是由多元羧酸组分和多元醇组分形成。
175.如实施例174的制造导电膜的方法,其中所述多元羧酸组分包括二羧酸。
176.如实施例175的制造导电膜的方法,其中所述二羧酸以下各者中的至少一者:丙二酸(胡萝卜酸)、丁二酸(琥珀酸)、戊二酸(脓胶酸)、己二酸(肥酸)、庚二酸(薄桃酸)、辛二酸(栓酸)、壬二酸(杜鹃花酸)、癸二酸(皮脂酸)、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸(巴西酸)、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸(塔普酸)、十八烷二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、戊烯二酸、愈伤酸以及黏康酸。
177.如实施例174至实施例176中任一项的制造导电膜的方法,其中所述多元羧酸组分包括三羧酸。
178.如实施例177的制造导电膜的方法,其中所述三羧酸包括柠檬酸、异柠檬酸、乌头酸、丙三酸、对称苯三甲酸以及对苯二甲酸中的至少一者。
179.如实施例174至实施例178中任一项的制造导电膜的方法,其中所述多元羧酸组分包括羟基羧酸。
180.如实施例179的制造导电膜的方法,其中所述羟基羧酸包括4-羟基苯甲酸、乙醇酸、乳酸、柠檬酸、杏仁酸、β羟基酸、ω羟基酸、水杨酸、3-羟基丙酸以及6-羟基萘-2-甲酸中的至少一者。
181.如实施例174至实施例180中任一项的制造导电膜的方法,其中所述多元醇组分包括丙三醇和二醇中的至少一者。
182.如实施例174至实施例181中任一项的制造导电膜的方法,其中所述多元醇组分包括以下各者中的至少一者:甘油、二元醇、三元醇、四元醇、五元醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、二醇醚、二醇醚乙酸酯1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,8-辛二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、1,2-戊二醇、驱蚊醇、对薄荷烷-3,8-二醇以及2-甲基-2,4-戊二醇。
183.如实施例149至实施例182中任一项的制造导电膜的方法,其中所述导电墨水包括添加剂组分。
184.如实施例183的制造导电膜的方法,其中所述添加剂组分包括粘度调节剂、润湿剂、流平剂、助粘剂以及腐蚀抑制剂中的至少一者。
185.如实施例184的制造导电膜的方法,其中所述润湿剂包括聚乙二醇。
186.如实施例184或实施例185的制造导电膜的方法,其中所述腐蚀抑制剂包括N,N-二乙基羟胺、抗坏血酸、肼、六亚甲基四胺、苯二胺、苯并三唑、二硫代磷酸锌、鞣酸、磷酸锌以及六氟乙酰丙酮中的至少一者。
187.如实施例183至实施例186中任一项的制造导电膜的方法,其中所述添加剂组分包括溶剂。
188.如实施例187的制造导电膜的方法,其中所述溶剂包括粘度调节剂、润湿剂、流平剂以及助粘剂中的至少一者。
189.如实施例187或实施例188的制造导电膜的方法,其中所述溶剂包括醇和水中的至少一者。
190.如实施例189的制造导电膜的方法,其中所述醇包括甲醇、乙醇、N-丙醇、丁醇、戊醇、己醇、辛醇、N-辛醇、四氢糠醇(THFA)、环己醇、环戊醇以及萜品醇中的至少一者。
191.如实施例190的制造导电膜的方法,其中所述N-丙醇包括1-丙醇、2-丙醇以及1-甲氧基-2-丙醇中的至少一者。
192.如实施例190的制造导电膜的方法,其中所述丁醇包括1-丁醇和2-丁醇中的至少一者。
193.如实施例190的制造导电膜的方法,其中所述戊醇包括1-戊醇、2-戊醇以及3-戊醇中的至少一者。
194.如实施例190的制造导电膜的方法,其中所述己醇包括1-己醇、2-己醇以及3-己醇中的至少一者。
195.如实施例190的制造导电膜的方法,其中所述N-辛醇包括1-辛醇、2-辛醇以及3-辛醇中的至少一者。
196.如实施例183至实施例195中任一项的制造导电膜的方法,其中所述添加剂组分包括丁基内酯。
197.如实施例183至实施例196中任一项的制造导电膜的方法,其中所述添加剂组分包括醚。
198.如实施例197的制造导电膜的方法,其中所述醚包括甲基乙基醚、二乙醚、乙基丙基醚以及聚醚中的至少一者。
199.如实施例183至实施例198中任一项的制造导电膜的方法,其中所述添加剂组分包括酮。
200.如实施例199的制造导电膜的方法,其中所述酮包括丙酮和甲基乙基酮中的至少一者。
201.如实施例199或实施例200的制造导电膜的方法,其中所述酮包括二酮和环状酮中的至少一者。
202.如实施例201的制造导电膜的方法,其中所述环状酮包括环己酮、环戊酮、环庚酮、环辛酮、二苯甲酮、乙酰丙酮、苯乙酮、环丙酮以及异佛酮中的至少一者。
203.如实施例183至实施例202中任一项的制造导电膜的方法,其中所述添加剂组分包括酯。
204.如实施例203的制造导电膜的方法,其中所述酯包括二元酯、乙酸乙酯、肥酸二甲酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、脓胶酸二甲酯、琥珀酸二甲酯、乙酸甘油酯以及羧酸酯中的至少一者。
205.如实施例183至实施例204中任一项的制造导电膜的方法,其中所述添加剂组分包括碳酸酯。
206.如实施例205的制造导电膜的方法,其中所述碳酸酯包括碳酸丙烯酯。
207.如实施例183至实施例206中任一项的制造导电膜的方法,其中所述添加剂组分包括以下各者中的至少一者:二醇醚、二醇醚乙酸酯、四甲基脲、n-甲基吡咯啶酮、乙腈、四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基甲酰胺(NMF)、二甲亚砜(DMSO)、亚硫酰氯、硫酰氯、1,2-二胺基乙烷、丙烷-1,3-二胺、丁烷-1,4-二胺、戊烷-1,5-二胺、己烷-1,6-二胺、1,2-二胺基丙烷、二苯基乙二胺、二胺基环己烷、邻二甲苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、己烷、癸烷、十四烷、苯乙烯、1-乙烯基-2-吡咯啶酮、甲苯、吡啶以及磷酸三乙酯。
208.如实施例149至实施例207中任一项的制造导电膜的方法,其中所述导电墨水在25℃下的粘度介于约5,000厘泊至约11,000厘泊范围内。
209.如实施例189至实施例251中任一项的制造导电膜的方法,其中所述镍组分介于约50重量%至约60重量%范围内。
210.如实施例189至实施例251中任一项的制造导电膜的方法,其中所述镍组分介于约35重量%至约65重量%范围内。
211.如实施例207至实施例253中任一项的制造导电膜的方法,其中所述碳组分介于约0.5重量%至约2.5重量%范围内。
212.如实施例207至实施例253中任一项的制造导电膜的方法,其中所述碳组分小于约10重量%。
213.如实施例226至实施例258中任一项的制造导电膜的方法,其中所述添加剂组分小于约10重量%。
214.一种制造导电墨水的方法,所述方法包括:
将镍组分分散于多元醇组分中;
将多元羧酸组分分散于所述多元醇组分中,所述多元羧酸组分和所述多元醇组分可反应以形成聚酯组分。
215.如实施例214的制造导电墨水的方法,其中将所述多元羧酸组分分散于所述多元醇组分中原位形成所述聚酯组分。
216.如实施例214或实施例215的制造导电墨水的方法,还包括将碳组分分散于所述多元醇组分中。
217.如实施例214至实施例216中任一项的制造导电墨水的方法,其中将所述镍组分分散于所述多元醇组分中是在将所述多元羧酸组分分散于所述多元醇组分中之前。
218.如实施例214至实施例216中任一项的制造导电墨水的方法,其中将所述镍组分分散于所述多元醇组分中是在将所述多元羧酸组分分散于所述多元醇组分中之后。
219.如实施例216至实施例218中任一项的制造导电墨水的方法,其中将所述镍组分分散于所述多元醇组分中是在将所述碳组分分散于所述多元醇组分中之前。
220.如实施例216至实施例218中任一项的制造导电墨水的方法,其中将所述镍组分分散于所述多元醇组分中是在将所述碳组分分散于所述多元醇组分中之后。
221.如实施例216至实施例220中任一项的制造导电墨水的方法,其中将所述碳组分分散于所述多元醇组分中是在将所述多元羧酸组分分散于所述多元醇组分中之前。
222.如实施例216至实施例220中任一项的制造导电墨水的方法,其中将所述碳组分分散于所述多元醇组分中是在将所述多元羧酸组分分散于所述多元醇组分中之后。
223.如实施例214至实施例222中任一项的制造导电墨水的方法,还包括添加添加剂组分。
224.如实施例223的制造导电墨水的方法,其中添加所述添加剂组分是在将所述镍组分分散于所述多元醇组分中之前。
225.如实施例223的制造导电墨水的方法,其中添加所述添加剂组分是在将所述镍组分分散于所述多元醇组分中之后。
226.如实施例223至实施例225中任一项的制造导电墨水的方法,其中添加所述添加剂组分是在将所述多元羧酸组分分散于所述多元醇组分中之前。
227.如实施例223至实施例225中任一项的制造导电墨水的方法,其中添加所述添加剂组分是在将所述多元羧酸组分分散于所述多元醇组分中之后。
228.如实施例223至实施例227中任一项的制造导电墨水的方法,其中添加所述添加剂组分是在将所述碳组分分散于所述多元醇组分中之前。
229.如实施例223至实施例227中任一项的制造导电墨水的方法,其中添加所述添加剂组分是在将所述碳组分分散于所述多元醇组分中之后。
230.如实施例214至实施例229中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述导电墨水可印刷至基材上。
231.如实施例230的制造导电墨水的方法,其中所述基材包括导电基材或不导电基材。
232.如实施例230或实施例231的制造导电墨水的方法,其中所述基材包括石墨纸、石墨烯纸、聚酯膜、聚酰亚胺膜、铝箔、铜箔、不锈钢箔、碳泡沫、聚碳酸酯膜、纸、涂布纸、塑胶涂布纸、纤维纸以及纸板中的至少一者。
233.如实施例214至实施例232中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述镍组分包括镍薄片、镍纳米/微米丝以及镍球中的至少一者。
234.如实施例233的制造导电墨水的方法,其中所述镍薄片的厚度小于约5微米。
235.如实施例233或实施例234的制造导电墨水的方法,其中所述镍薄片的直径为约500纳米至约30微米。
236.如实施例214至实施例235中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述镍组分包括细丝状镍粉。
237.如实施例236的制造导电墨水的方法,其中所述细丝状镍粉的最长尺寸在约2微米至约10微米范围内。
238.如实施例214至实施例237中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述镍组分包括最长尺寸在约100纳米至约50微米范围内的至少一种粒子。
239.如实施例216至实施例238中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述碳组分包括碳薄片、碳纳米/微米丝以及碳球中的至少一者。
240.如实施例216至实施例239中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述碳组分包括石墨烯、石墨、活性碳、碳纳米管以及碳纳米纤维中的至少一者。
241.如实施例240的制造导电墨水的方法,其中所述石墨烯包括石墨烯薄片。
242.如实施例241的制造导电墨水的方法,其中所述石墨烯薄片中的至少一者的直径为约5微米。
243.如实施例241或实施例242的制造导电墨水的方法,其中所述石墨烯薄片中的至少一者的直径为约100纳米至约50微米。
244.如实施例240至实施例243中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述石墨包括石墨粉。
245.如实施例214至实施例244中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述多元羧酸组分包括二羧酸。
246.如实施例245的制造导电墨水的方法,其中所述二羧酸包括以下各者中的至少一者:丙二酸(胡萝卜酸)、丁二酸(琥珀酸)、戊二酸(脓胶酸)、己二酸(肥酸)、庚二酸(薄桃酸)、辛二酸(栓酸)、壬二酸(杜鹃花酸)、癸二酸(皮脂酸)、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸(巴西酸)、十四烷二酸、十五烷二酸、十六烷二酸(塔普酸)、十八烷二酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、戊烯二酸、愈伤酸以及黏康酸。
247.如实施例214至实施例246中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述多元羧酸组分包括三羧酸。
248.如实施例247的制造导电墨水的方法,其中所述三羧酸包括柠檬酸、异柠檬酸、乌头酸、丙三酸、对称苯三甲酸以及对苯二甲酸中的至少一者。
249.如实施例214至实施例248中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述多元羧酸组分包括羟基羧酸。
250.如实施例249的制造导电墨水的方法,其中所述羟基羧酸包括4-羟基苯甲酸、乙醇酸、乳酸、柠檬酸、杏仁酸、β羟基酸、ω羟基酸、水杨酸、3-羟基丙酸以及6-羟基萘-2-甲酸中的至少一者。
251.如实施例214至实施例250中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述多元醇组分包括丙三醇和二醇中的至少一者。
252.如实施例214或实施例251中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述多元醇组分包括以下各者中的至少一者:甘油、二元醇、三元醇、四元醇、五元醇、乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、二丙二醇、二醇醚、二醇醚乙酸酯1,4-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,8-辛二醇、1,2-丙二醇、1,3-丁二醇、1,2-戊二醇、驱蚊醇、对薄荷烷-3,8-二醇以及2-甲基-2,4-戊二醇。
253.如实施例223至实施例252中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分包括粘度调节剂、润湿剂、流平剂、助粘剂以及腐蚀抑制剂中的至少一者。
254.如实施例253的制造导电墨水的方法,其中所述润湿剂包括聚乙二醇。
255.如实施例253或实施例254的制造导电墨水的方法,其中所述腐蚀抑制剂包括N,N-二乙基羟胺、抗坏血酸、肼、六亚甲基四胺、苯二胺、苯并三唑、二硫代磷酸锌、鞣酸、磷酸锌以及六氟乙酰丙酮中的至少一者。
256.如实施例223至实施例255中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分包括溶剂。
257.如实施例256的制造导电墨水的方法,其中所述溶剂包括粘度调节剂、润湿剂、流平剂以及助粘剂中的至少一者。
258.如实施例256或实施例257中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述溶剂包括醇和水中的至少一者。
259.如实施例258的制造导电墨水的方法,其中所述醇包括甲醇、乙醇、N-丙醇、丁醇、戊醇、己醇、辛醇、N-辛醇、四氢糠醇(THFA)、环己醇、环戊醇以及萜品醇中的至少一者。
260.如实施例259的制造导电墨水的方法,其中所述N-丙醇包括1-丙醇、2-丙醇以及1-甲氧基-2-丙醇中的至少一者。
261.如实施例259的制造导电墨水的方法,其中所述丁醇包括1-丁醇和2-丁醇中的至少一者。
262.如实施例259的制造导电墨水的方法,其中所述戊醇包括1-戊醇、2-戊醇以及3-戊醇中的至少一者。
263.如实施例259的制造导电墨水的方法,其中所述己醇包括1-己醇、2-己醇以及3-己醇中的至少一者。
264.如实施例259的制造导电墨水的方法,其中所述N-辛醇包括1-辛醇、2-辛醇以及3-辛醇中的至少一者。
265.如实施例223至实施例264中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分包括丁基内酯。
266.如实施例223至实施例265中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分包括醚。
267.如实施例266的制造导电墨水的方法,其中所述醚包括甲基乙基醚、二乙醚、乙基丙基醚以及聚醚中的至少一者。
268.如实施例223至实施例267中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分包括酮。
269.如实施例268的制造导电墨水的方法,其中所述酮包括丙酮和甲基乙基酮中的至少一者。
270.如实施例268或实施例269的制造导电墨水的方法,其中所述酮包括二酮和环状酮中的至少一者。
271.如实施例270的制造导电墨水的方法,其中所述环状酮包括环己酮、环戊酮、环庚酮、环辛酮、二苯甲酮、乙酰丙酮、苯乙酮、环丙酮以及异佛酮中的至少一者。
272.如实施例223至实施例271中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分包括酯。
273.如实施例272的制造导电墨水的方法,其中所述酯包括二元酯、乙酸乙酯、肥酸二甲酯、丙二醇单甲醚乙酸酯、脓胶酸二甲酯、琥珀酸二甲酯、乙酸甘油酯以及羧酸酯中的至少一者。
274.如实施例223至实施例273中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分包括碳酸酯。
275.如实施例274的制造导电墨水的方法,其中所述碳酸酯包括碳酸丙烯酯。
276.如实施例223至实施例275中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分包括以下各者中的至少一者:二醇醚、二醇醚乙酸酯、四甲基脲、n-甲基吡咯啶酮、乙腈、四氢呋喃(THF)、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基甲酰胺(NMF)、二甲亚砜(DMSO)、亚硫酰氯、硫酰氯、1,2-二胺基乙烷、丙烷-1,3-二胺、丁烷-1,4-二胺、戊烷-1,5-二胺、己烷-1,6-二胺、1,2-二胺基丙烷、二苯基乙二胺、二胺基环己烷、邻二甲苯二胺、邻苯二胺、间苯二胺、己烷、癸烷、十四烷、苯乙烯、1-乙烯基-2-吡咯啶酮、甲苯、吡啶以及磷酸三乙酯。
277.如实施例214至实施例276中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述导电墨水在约25℃下的粘度介于约5,000厘泊至约11,000厘泊范围内。
278.如实施例214至实施例277中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述镍组分介于约50重量%至约60重量%范围内。
279.如实施例214至实施例277中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述镍组分介于约35重量%至约65重量%范围内。
280.如实施例216至实施例279中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述碳组分介于约0.5重量%至约2.5重量%范围内。
281.如实施例216至实施例279中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述碳组分小于约10重量%。
282.如实施例214至实施例281中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述多元羧酸组分介于约5重量%至约15重量%范围内。
283.如实施例214至实施例282中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述多元醇组分介于约25重量%至约40重量%范围内。
284.如实施例214至实施例282中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述多元醇组分介于约15重量%至约60重量%范围内。
285.如实施例223至实施例284中任一项的制造导电墨水的方法,其中所述添加剂组分小于约10重量%。
286.一种印刷导电镍膜,使用根据实施例214至实施例285中任一项的制造导电墨水的方法制造的镍墨水。
287.如实施例58至实施例79以及实施例286中任一项的导电镍膜,其中所述导电膜的片电阻小于约1.5欧姆/平方/密耳(Ohm/sq/mil)。
288.如实施例287的导电镍膜,其中所述导电膜的片电阻小于约1.0欧姆/平方/密耳。
289.如实施例58至实施例79以及实施例286至实施例288中任一项的导电镍膜,其中所述导电膜的表面粗糙度小于约10。
290.如实施例58至实施例79以及实施例286至实施例289中任一项的导电镍膜,其中所述导电膜具有疏极性液体性。
291.如实施例290的导电镍膜,其中所述导电膜具有疏水性。
292.如实施例58至实施例79以及实施例286至实施例291中任一项的导电镍膜,其中所述导电膜的粘着性值小于3。
293.如实施例58至实施例79以及实施例286至实施例292中任一项的导电镍膜,其中所述导电膜在约25℃的温度下的粘度为约9,000厘泊(cP)。
294.一种导电墨水,包括:
镍组分;
多元羧酸组分;以及
多元醇组分,所述多元羧酸组分和所述多元醇组分可反应以形成聚酯组分。
295.如实施例294的导电墨水,其中所述镍组分包括镍薄片。
296.如实施例294或实施例295的导电墨水,其中所述多元羧酸组分包括脓胶酸且所述多元醇组分包括乙二醇。
297.如实施例294至实施例296中任一项的导电墨水,其中使用所述导电墨水印刷的镍膜的片电阻为约0.4欧姆/平方/密耳(Ohm/sq/mil)至约0.5欧姆/平方/密耳。
298.如实施例294至实施例297中任一项的导电墨水,还包括疏极性液体性添加剂。
299.如实施例298的导电墨水,其中所述疏极性液体性添加剂包括二聚物二胺。
300.如实施例294至实施例299中任一项的导电墨水,还包括增强可印刷性的添加剂。
301.如实施例300的导电墨水,其中所述增强可印刷性的添加剂包括苯乙烯。
302.如实施例300或实施例301的导电墨水,其中所述增强可印刷性的添加剂还包括过氧化物。
303.如实施例302的导电墨水,其中所述过氧化物包括过氧化苯甲酰、过氧化2-丁醇、过氧化2,4-氯苯甲酰以及过氧化月桂基中的至少一者。
304.如实施例294至实施例303中任一项的导电墨水,其中所述多元羧酸组分包括顺丁烯二酸、反丁烯二酸、戊烯二酸、愈伤酸以及黏康酸中的至少一者。
305.如实施例294至实施例304中任一项的导电墨水,其中所述多元醇组分包括不饱和二元醇。
306.如实施例294至实施例305中任一项的导电墨水,其中所述聚酯组分包括不饱和聚酯组分。
307.如实施例294至实施例306中任一项的导电墨水,其中所述导电墨水还包括石墨烯薄片。
308.一种制造导电墨水的方法,所述方法包括:
将镍组分分散于多元醇组分中;和
将多元羧酸组分分散于所述多元醇组分中,所述多元羧酸组分和所述多元醇组分可反应以形成聚酯组分。
309.如实施例308的制造导电墨水的方法,其中所述多元羧酸组分包括脓胶酸且所述多元醇组分包括乙二醇。
310.如实施例308或实施例309的制造导电墨水的方法,其中所述镍组分包括镍薄片。
311.如实施例310的制造导电墨水的方法,还包括自所述镍薄片的一或多个表面移除氧化镍。
312.如实施例311的制造导电墨水的方法,其中移除所述氧化镍包括在所述多元羧酸组分存在下加热所述镍薄片。
313.如实施例312的制造导电墨水的方法,其中加热包括将所述镍薄片和所述多元羧酸组分加热至约80℃至约120℃的温度。
314.如实施例308至实施例313中任一项的制造导电墨水的方法,还包括添加疏极性液体性添加剂。
315.如实施例314的制造导电墨水的方法,其中所述疏极性液体性添加剂包括二聚物二胺。
316.如实施例308至实施例315中任一项的制造导电墨水的方法,还包括将所述镍组分与混合介质混合以减小镍组分粒度,其中所述混合介质包括珠粒。
317.如实施例316的制造导电墨水的方法,其中所述珠粒包括直径为约0.3毫米(mm)至约10毫米的氧化锆珠粒。
318.如实施例317的制造导电墨水的方法,还包括将所述镍组分与所述氧化锆珠粒混合介于约1小时与约2天之间的持续时间。
319.如实施例316至实施例318中任一项的制造导电墨水的方法,还包括在罐式研磨机中混合所述混合介质与所述镍组分。
320.如实施例319的制造导电墨水的方法,其中所述罐式研磨机的直径为约3吋至约15吋。
321.如实施例319或实施例320的制造导电墨水的方法,还包括使所述罐式研磨机在约50转/分钟(RPM)至约200转/分钟的旋转速度下旋转。
Claims (20)
1.一种导电墨水,包括:
镍组分;
多元羧酸组分;以及
多元醇组分,所述多元羧酸组分和所述多元醇组分可反应以形成聚酯组分。
2.根据权利要求1所述的导电墨水,其中所述镍组分包括镍薄片。
3.根据权利要求1所述的导电墨水,其中所述多元羧酸组分包括脓胶酸且所述多元醇组分包括乙二醇。
4.根据权利要求1所述的导电墨水,其中使用所述导电墨水印刷的镍膜的片电阻为0.4欧姆/平方/密耳(Ohms/sq/mil)至0.5欧姆/平方/密耳。
5.根据权利要求1所述的导电墨水,还包括石墨烯薄片。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的导电墨水,还包括疏极性液体性添加剂。
7.根据权利要求6所述的导电墨水,其中所述疏极性液体性添加剂包括二聚物二胺。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的导电墨水,还包括增强可印刷性的添加剂。
9.根据权利要求8所述的导电墨水,其中所述增强可印刷性的添加剂包括苯乙烯。
10.一种制造导电墨水的方法,所述方法包括:
将镍组分分散于多元醇组分中;以及
将多元羧酸组分分散于所述多元醇组分中,所述多元羧酸组分和所述多元醇组分可反应以形成聚酯组分。
11.根据权利要求10所述的制造导电墨水的方法,其中所述多元羧酸组分包括脓胶酸且所述多元醇组分包括乙二醇。
12.根据权利要求10所述的制造导电墨水的方法,其中所述镍组分包括镍薄片。
13.根据权利要求12所述的制造导电墨水的方法,还包括自所述镍薄片的一或多个表面移除氧化镍。
14.根据权利要求13所述的制造导电墨水的方法,其中移除所述氧化镍包括在所述多元羧酸组分存在下加热所述镍薄片。
15.根据权利要求14所述的制造导电墨水的方法,其中加热包括将所述镍薄片和所述多元羧酸组分加热至介于80℃与120℃之间的温度。
16.根据权利要求10所述的制造导电墨水的方法,还包括添加疏极性液体性添加剂。
17.根据权利要求16所述的制造导电墨水的方法,其中所述疏极性液体性添加剂包括二聚物二胺。
18.根据权利要求10-17中任一项所述的制造导电墨水的方法,还包括将所述镍组分与混合介质混合以减小镍组分粒度,其中所述混合介质包括珠粒。
19.根据权利要求18所述的制造导电墨水的方法,其中所述珠粒包括直径为0.3毫米(mm)至10毫米的氧化锆珠粒。
20.根据权利要求19所述的制造导电墨水的方法,还包括将所述镍组分与所述氧化锆珠粒混合介于1小时与2天之间的持续时间。
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