DE102013013767A1

DE102013013767A1 - Verfahren zur Herstellung von Silber-Minidrahtfilmen

Info

Publication number: DE102013013767A1
Application number: DE102013013767.5A
Authority: DE
Inventors: Garo Khanarian; Kathleen M. O'Connell; Peter Trefonas; Jerome Claracq; Lujia Bu; Jaebum Joo
Original assignee: Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Current assignee: Rohm and Haas Electronic Materials LLC
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2013-08-19
Publication date: 2014-03-06
Also published as: FR2995125B1; FR2995125A1; JP6235828B2; CN103680758A; CN103680758B; JP2014055354A; US20140065300A1; KR20140029270A; TW201431673A; TWI516364B; US9040114B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Silber-Minidrahtfilms bereitgestellt, wobei der Film einen verminderten Flächenwiderstand aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Herstellung von leitenden Filmen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines leitenden Silber-Minidrahtfilms, der einen verminderten Flächenwiderstand aufweist.
Filme, die eine hohe Leitfähigkeit in einer Kombination mit einer hohen Transparenz aufweisen, sind von großem Wert zur Verwendung als Elektroden oder Beschichtungen in einem breiten Bereich von Elektronikanwendungen, einschließlich z. B. Berührungsbildschirmen und photovoltaischen Zellen. Die gegenwärtige Technologie für diese Anwendungen umfasst die Verwendung von Filmen, die Zinn-dotiertes Indiumoxid (ITO) enthalten und die durch physikalische Gasphasenabscheidungsverfahren abgeschieden werden. Die hohen Kosten von physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren haben zu dem Wunsch geführt, alternative transparente leitende Materialien und Beschichtungsverfahren zu finden.
Eine Alternative zu ITO-Filmen ist von Hirai in der US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2009/0233086 beschrieben worden. Hirai offenbart einen transparenten leitenden Film, der Metalloxid-Mikroteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 2 nm bis 1000 nm und Silber-Nanodrähte mit einem Durchmesser der kleineren Achse von 2 nm bis 100 nm und einem Seitenverhältnis von 10 bis 200 umfasst.
Dennoch verbleibt ein Bedarf für alternative Verfahren zur Herstellung von leitenden Silber-Minidrahtfilmen, insbesondere für Verfahren zur Herstellung von leitenden Silber-Minidrahtfilmen, die Eigenschaften eines verminderten Flächenwiderstands aufweisen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Silber-Minidrahtfilms bereit, umfassend: Bereitstellen einer Mehrzahl von Silber-Minidrähten, Bereitstellen einer Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, wobei die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen eine durchschnittliche Teilchengröße von ≤ 300 μm aufweist, gegebenenfalls Bereitstellen eines Matrixmaterials, gegebenenfalls Bereitstellen einer Trägersubstanz, Bereitstellen eines Substrats, Vereinigen der Mehrzahl von Silber-Minidrähten, der Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, des optionalen Matrixmaterials und der optionalen Trägersubstanz zur Bildung eines Gemischs, Aufbringen des Gemischs auf eine Oberfläche des Substrats zur Bildung eines Films, Entfernen von jedweden flüchtigen Komponenten von dem Film, der auf dem Substrat ausgebildet ist, wobei der Film, der auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, einen verminderten Flächenwiderstand aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Silber-Minidrahtfilms bereit, umfassend: Bereitstellen einer Mehrzahl von Silber-Minidrähten, Bereitstellen einer Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, wobei die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen eine durchschnittliche Teilchengröße von ≤ 300 μm aufweist, Bereitstellen eines Matrixmaterials, gegebenenfalls Bereitstellen einer Trägersubstanz, Bereitstellen eines Substrats, Vereinigen der Mehrzahl von Silber-Minidrähten, der Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, des Matrixmaterials und der optionalen Trägersubstanz zur Bildung eines Gemischs, Aufbringen des Gemischs auf eine Oberfläche des Substrats zur Bildung eines Films, Entfernen von jedweden flüchtigen Komponenten von dem Film, der auf dem Substrat ausgebildet ist, wobei der Film, der auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, einen verminderten Flächenwiderstand aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Silber-Minidrahtfilms bereit, umfassend: Bereitstellen einer Mehrzahl von Silber-Minidrähten, Bereitstellen einer Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, wobei die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen eine durchschnittliche Teilchengröße von ≤ 300 μm aufweist, gegebenenfalls Bereitstellen eines Matrixmaterials, Bereitstellen einer Trägersubstanz, Bereitstellen eines Substrats, Vereinigen der Mehrzahl von Silber-Minidrähten, der Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, des optionalen Matrixmaterials und der Trägersubstanz zur Bildung eines Gemischs, Aufbringen des Gemischs auf eine Oberfläche des Substrats zur Bildung eines Films, Entfernen von jedweden flüchtigen Komponenten von dem Film, der auf dem Substrat ausgebildet ist, wobei der Film, der auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, einen verminderten Flächenwiderstand aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Silber-Minidrahtfilms bereit, umfassend: Bereitstellen einer Mehrzahl von Silber-Minidrähten, Bereitstellen einer Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, wobei die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen eine durchschnittliche Teilchengröße von ≤ 300 μm aufweist, Bereitstellen eines Matrixmaterials, Bereitstellen einer Trägersubstanz, Bereitstellen eines Substrats, Vereinigen der Mehrzahl von Silber-Minidrähten, der Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, des Matrixmaterials und der Trägersubstanz zur Bildung eines Gemischs, Aufbringen des Gemischs auf eine Oberfläche des Substrats zur Bildung eines Films, Entfernen von jedweden flüchtigen Komponenten von dem Film, der auf dem Substrat ausgebildet ist, wobei der Film, der auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, einen verminderten Flächenwiderstand aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Silber-Minidrahtfilms bereit, umfassend: Bereitstellen einer Silbertintenkernkomponente, die ≥ 60 Gew.-% Silber-Nanoteilchen enthält, die in einem Silberträger dispergiert sind, Bereitstellen einer Hüllenkomponente, die ein filmbildendes Polymer enthält, das in einem Hüllenträger dispergiert ist, Bereitstellen eines Targets, gemeinsames Elektroverspinnen der Silbertintenkernkomponente und der Hüllenkomponente, wobei auf dem Target eine Kern-Hülle-Faser mit einem Kern und einer Hülle, die den Kern umgibt, abgeschieden wird, wobei die Silber-Nanoteilchen in dem Kern vorliegen, Behandeln der Silber-Nanoteilchen zur Bildung einer Mehrzahl von Silber-Minidrähten, wobei die Mehrzahl von Silber-Minidrähten eine durchschnittliche Länge L von ≥ 10 μm aufweist, Bereitstellen einer Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, wobei die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen eine durchschnittliche Teilchengröße von ≤ 300 μm aufweist, gegebenenfalls Bereitstellen eines Matrixmaterials, gegebenenfalls Bereitstellen einer Trägersubstanz, Bereitstellen eines Substrats, Vereinigen der Mehrzahl von Silber-Minidrähten, der Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, des optionalen Matrixmaterials und der optionalen Trägersubstanz zur Bildung eines Gemischs, Aufbringen des Gemischs auf eine Oberfläche des Substrats zur Bildung eines Films, Entfernen von jedweden flüchtigen Komponenten von dem Film, der auf dem Substrat ausgebildet ist, wobei der Film, der auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, einen verminderten Flächenwiderstand aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Silber-Minidrahtfilms bereit, umfassend: Bereitstellen einer Silbertintenkernkomponente, die ≥ 60 Gew.-% Silber-Nanoteilchen enthält, die in einem Silberträger dispergiert sind, Bereitstellen einer Hüllenkomponente, die ein filmbildendes Polymer enthält, das in einem Hüllenträger dispergiert ist, Bereitstellen eines Targets, gemeinsames Elektroverspinnen der Silbertintenkernkomponente und der Hüllenkomponente, wobei auf dem Target eine Kern-Hülle-Faser mit einem Kern und einer Hülle, die den Kern umgibt, abgeschieden wird, wobei die Silber-Nanoteilchen in dem Kern vorliegen, Behandeln der Silber-Nanoteilchen zur Bildung einer Mehrzahl von Silber-Minidrähten, wobei die Mehrzahl von Silber-Minidrähten eine durchschnittliche Länge L von ≥ 10 μm aufweist, Bereitstellen einer Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, wobei die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen eine durchschnittliche Teilchengröße von ≤ 300 μm aufweist, Bereitstellen eines Matrixmaterials, gegebenenfalls Bereitstellen einer Trägersubstanz, Bereitstellen eines Substrats, Vereinigen der Mehrzahl von Silber-Minidrähten, der Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, des Matrixmaterials und der optionalen Trägersubstanz zur Bildung eines Gemischs, Aufbringen des Gemischs auf eine Oberfläche des Substrats zur Bildung eines Films, Entfernen von jedweden flüchtigen Komponenten von dem Film, der auf dem Substrat ausgebildet ist, wobei der Film, der auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, einen verminderten Flächenwiderstand aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Silber-Minidrahtfilms bereit, umfassend: Bereitstellen einer Silbertintenkernkomponente, die ≥ 60 Gew.-% Silber-Nanoteilchen enthält, die in einem Silberträger dispergiert sind, Bereitstellen einer Hüllenkomponente, die ein filmbildendes Polymer enthält, das in einem Hüllenträger dispergiert ist, Bereitstellen eines Targets, gemeinsames Elektroverspinnen der Silbertintenkernkomponente und der Hüllenkomponente, wobei auf dem Target eine Kern-Hülle-Faser mit einem Kern und einer Hülle, die den Kern umgibt, abgeschieden wird, wobei die Silber-Nanoteilchen in dem Kern vorliegen, Behandeln der Silber-Nanoteilchen zur Bildung einer Mehrzahl von Silber-Minidrähten, wobei die Mehrzahl von Silber-Minidrähten eine durchschnittliche Länge L von ≥ 10 μm aufweist, Bereitstellen einer Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, wobei die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen eine durchschnittliche Teilchengröße von ≤ 300 μm aufweist, gegebenenfalls Bereitstellen eines Matrixmaterials, Bereitstellen einer Trägersubstanz, Bereitstellen eines Substrats, Vereinigen der Mehrzahl von Silber-Minidrähten, der Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, des optionalen Matrixmaterials und der Trägersubstanz zur Bildung eines Gemischs, Aufbringen des Gemischs auf eine Oberfläche des Substrats zur Bildung eines Films, Entfernen von jedweden flüchtigen Komponenten von dem Film, der auf dem Substrat ausgebildet ist, wobei der Film, der auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, einen verminderten Flächenwiderstand aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Silber-Minidrahtfilms bereit, umfassend: Bereitstellen einer Silbertintenkernkomponente, die ≥ 60 Gew.-% Silber-Nanoteilchen enthält, die in einem Silberträger dispergiert sind, Bereitstellen einer Hüllenkomponente, die ein filmbildendes Polymer enthält, das in einem Hüllenträger dispergiert ist, Bereitstellen eines Targets, gemeinsames Elektroverspinnen der Silbertintenkernkomponente und der Hüllenkomponente, wobei auf dem Target eine Kern-Hülle-Faser mit einem Kern und einer Hülle, die den Kern umgibt, abgeschieden wird, wobei die Silber-Nanoteilchen in dem Kern vorliegen, Behandeln der Silber-Nanoteilchen zur Bildung einer Mehrzahl von Silber-Minidrähten, wobei die Mehrzahl von Silber-Minidrähten eine durchschnittliche Länge L von ≥ 10 μm aufweist, Bereitstellen einer Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, wobei die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen eine durchschnittliche Teilchengröße von ≤ 300 μm aufweist, Bereitstellen eines Matrixmaterials, Bereitstellen einer Trägersubstanz, Bereitstellen eines Substrats, Vereinigen der Mehrzahl von Silber-Minidrähten, der Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, des Matrixmaterials und der Trägersubstanz zur Bildung eines Gemischs, Aufbringen des Gemischs auf eine Oberfläche des Substrats zur Bildung eines Films, Entfernen von jedweden flüchtigen Komponenten von dem Film, der auf dem Substrat ausgebildet ist, wobei der Film, der auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, einen verminderten Flächenwiderstand aufweist.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Silber-Minidrahtfilm bereit, der unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Berührungsbildschirm bereit, der einen Silber-Minidrahtfilm enthält, der unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Der Begriff „Silber-Minidrähte”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf Silber-Nanostrukturen, die eine lange Abmessung (Länge, L) und eine kurze Abmessung (Durchmesser, D) aufweisen, wobei das durchschnittliche Seitenverhältnis L/D der Silber-Minidrähte ≥ 100 beträgt.
Der Ausdruck „hohes Seitenverhältnis”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf die gewonnenen Silber-Minidrähte verwendet wird, bedeutet, dass das durchschnittliche Seitenverhältnis L/D der gewonnenen Silber-Minidrähte > 100 ist. Vorzugsweise weisen die gewonnenen Silber-Minidrähte ein durchschnittliches Seitenverhältnis von ≥ 200 auf. Insbesondere weisen die gewonnenen Silber-Minidrähte ein durchschnittliches Seitenverhältnis von ≥ 1000 auf.
Der Ausdruck „verminderter Flächenwiderstand”, wie er hier und in den beigefügten Patentansprüchen in Bezug auf einen Film verwendet wird, der auf der Oberfläche eines Substrats ausgebildet ist, bedeutet, dass der Flächenwiderstand des Films, der auf der Oberfläche des Substrats unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung („das erfindungsgemäße Verfahren”) gebildet worden ist, geringer ist als der Flächenwiderstand eines Films, der unter Verwendung eines identischen Gemischs von Materialien und des identischen Abscheidungsverfahrens, mit der Ausnahme, dass das abgeschiedene Material nicht die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen enthält („das Vergleichsverfahren”), abgeschieden worden ist.
Das Substrat, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, kann aus jedweden bekannten Materialien ausgewählt werden, und zwar sowohl aus leitenden als auch aus nicht-leitenden Materialien. Bevorzugte Substrate umfassen Glas (z. B. Willow^®-Glas, das von Corning, Inc. erhältlich ist), eine Kunststofffolie (z. B. Polyethylen, Polyethylenterephthalat, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat), Metalle (z. B. Aluminium, Kupfer), leitend behandelte Papiere, leitend behandelte Vliese, leitende Flüssigkeitsbäder (z. B. Wasser, Wasser-Elektrolyt-Gemische). Vorzugsweise wird das Substrat, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, im Hinblick auf ein späteres Einbeziehen in eine Vorrichtung ausgewählt (z. B. als Teil einer transparenten Leiteranordnung in einer Berührungsbildschirmvorrichtung).
Die Mehrzahl von Silber-Minidrähten, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht speziell beschränkt. Der Fachmann wird in Kenntnis der hier angegebenen Lehren in der Lage sein, geeignete Silber-Minidrähte zur Verwendung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung auszuwählen. Vorzugsweise werden die Silber-Minidrähte, die in dem Verfahren der Erfindung verwendet werden, ein hohes Seitenverhältnis aufweisen. Vorzugsweise weisen die Silber-Minidrähte einen durchschnittlichen Durchmesser D von 10 nm bis 5 μm (vorzugsweise 50 nm bis 5 μm, mehr bevorzugt 75 nm bis 5 μm, noch mehr bevorzugt 100 nm bis 5 μm, insbesondere 1 μm bis 5 μm) und eine durchschnittliche Länge L von ≥ 10 μm (vorzugsweise 10 bis 10000 μm, mehr bevorzugt 20 bis 10000 μm, noch mehr bevorzugt 60 bis 10000 μm, insbesondere 500 bis 10000 μm) auf. Vorzugsweise weisen die Silber-Minidrähte ein Seitenverhältnis LID von ≥ 100 (mehr bevorzugt 200 bis 10000, noch mehr bevorzugt 500 bis 10000, insbesondere 1000 bis 10000) auf.
Vorzugsweise wird die Mehrzahl von Silber-Minidrähten, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, durch ein Verfahren bereitgestellt, das umfasst: Bereitstellen einer Silbertintenkernkomponente, die ≥ 60 Gew.-% Silber-Nanoteilchen enthält, die in einem Silberträger dispergiert sind, Bereitstellen einer Hüllenkomponente, die ein filmbildendes Polymer enthält, das in einem Hüllenträger dispergiert ist, Bereitstellen eines Targets, gemeinsames Elektroverspinnen der Silbertintenkernkomponente und der Hüllenkomponente, wobei auf dem Target eine Kern-Hülle-Faser mit einem Kern und einer Hülle, die den Kern umgibt, abgeschieden wird, wobei die Silber-Nanoteilchen in dem Kern vorliegen, und Behandeln der Silber-Nanoteilchen zur Bildung einer Mehrzahl von Silber-Minidrähten, wobei die Mehrzahl von Silber-Minidrähten eine durchschnittliche Länge L von ≥ 10 μm (mehr bevorzugt ≥ 60 μm) aufweist.
Mehr bevorzugt wird die Mehrzahl von Silber-Minidrähten, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, durch ein Verfahren bereitgestellt, das umfasst: Bereitstellen einer Silbertintenkernkomponente, die ≥ 60 Gew.-% Silber-Nanoteilchen enthält, die in einem Silberträger dispergiert sind, Bereitstellen einer Hüllenkomponente, die ein filmbildendes Polymer enthält, das in einem Hüllenträger dispergiert ist, wobei der Silberträger und der Hüllenträger derart ausgewählt werden, dass die Grenzflächenspannung zwischen der Hüllenkomponente und der Silbertintenkernkomponente 2 bis 10 mN/m (vorzugsweise 2 bis 5 mN/m) beträgt, Bereitstellen eines Targets, gemeinsames Elektroverspinnen der Silbertintenkernkomponente und der Hüllenkomponente, wobei auf dem Target eine Kern-Hülle-Faser mit einem Kern und einer Hülle, die den Kern umgibt, abgeschieden wird, wobei die Silber-Nanoteilchen in dem Kern vorliegen, und Behandeln der Silber-Nanoteilchen zur Bildung einer Mehrzahl von Silber-Minidrähten, wobei die Mehrzahl von Silber-Minidrähten eine durchschnittliche Länge L von ≥ 10 μm (mehr bevorzugt ≥ 60 μm) aufweist.
Vorzugsweise weist die Silbertintenkernkomponente, die in dem Verfahren zur Bereitstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten verwendet wird, ≥ 60 Gew.-% (mehr bevorzugt ≥ 70 Gew.-%, insbesondere ≥ 75 Gew.-%) Silber-Nanoteilchen auf, die in einem Silberträger dispergiert sind.
Vorzugsweise weisen die Silber-Nanoteilchen, die in der Silbertintenkernkomponente verwendet werden, ein Seitenverhältnis von ≤ 2 (mehr bevorzugt ≤ 1,5, insbesondere ≤ 1,1) auf. Die verwendeten Silber-Nanoteilchen umfassen gegebenenfalls eine Behandlungs- oder Oberflächenbeschichtung zur Erleichterung der Bildung einer stabilen Dispersion in dem Silberträger und zur Hemmung der Bildung von Agglomeraten.
Der Silberträger, der in dem Verfahren zur Bereitstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten verwendet wird, kann aus jedweder Flüssigkeit ausgewählt werden, in der die Silber-Nanoteilchen dispergiert werden. können. Vorzugsweise wird der Silberträger aus der Gruppe, bestehend aus Wasser, Alkohol und Gemischen davon ausgewählt. Mehr bevorzugt wird der Silberträger aus der Gruppe, bestehend aus Wasser, C_1-4-Alkohol (z. B. Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol), Dimethylsulfoxid, N,N-Dimethylformamid, 1-Methyl-2-pyrrolidon, Trimethylphosphat und Gemischen davon, ausgewählt. Insbesondere ist der Silberträger Wasser.
Die Silbertintenkernkomponente, die in dem Verfahren zur Bereitstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten verwendet wird, umfasst gegebenenfalls ferner ein Kernadditiv. Kernadditive können aus der Gruppe, bestehend aus grenzflächenaktiven Mitteln, Antioxidationsmitteln, Photosäureerzeugern, thermischen Säureerzeugern, Quenchern, Härtungsmitteln, Auflösungsgeschwindigkeitsmodifiziermitteln, Photohärtungsmitteln, Photosensibilisatoren, Säureverstärkern, Weichmachern, Ausrichtungssteuerungsmitteln und Vernetzungsmitteln, ausgewählt werden. Bevorzugte Kernadditive umfassen grenzflächenaktive Mittel und Antioxidationsmittel.
Vorzugsweise umfasst die Hüllenkomponente, die in dem Verfahren zur Bereitstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten verwendet wird, ein filmbildendes Polymer, das in einem Hüllenträger dispergiert ist.
Das filmbildende Polymer, das in dem Verfahren zur Bereitstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten verwendet wird, kann aus bekannten elektroverspinnbaren filmbildenden Materialien ausgewählt werden. Bevorzugte filmbildende Polymere umfassen Polyacrylsäure, Polyethylenoxid, Polyvinylalkohol, Polyvinylpropylen, Cellulose (z. B. Hydroxypropylcellulose, Nitrocellulose), Seide und Gemische davon. Mehr bevorzugt ist das filmbildende Polymer Polyethylenoxid. Insbesondere ist das filmbildende Polymer Polyethylenoxid mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 10000 bis 1000000 g/mol.
Der Hüllenträger, der in dem Verfahren zur Bereitstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten verwendet wird, kann aus jedweder Flüssigkeit ausgewählt werden, in der das filmbildende Polymer dispergierbar ist. Vorzugsweise kann der Hüllenträger jedwedes gute Lösungsmittel für das filmbildende Polymer sein. Mehr bevorzugt wird der Hüllenträger derart ausgewählt, dass die Grenzflächenspannung zwischen der Hüllenkomponente und der Silbertintenkernkomponente > 0,1 mN/m (vorzugsweise > 1 mN/m, mehr bevorzugt > 2 mN/m, noch mehr bevorzugt 2 bis 10 mN/m, insbesondere 2 bis 5 mN/m) beträgt. Wenn der Hüllenträger in einer Kombination mit einer Silbertintenkernkomponente verwendet wird, die Wasser als Silberträger aufweist, wird der Hüllenträger vorzugsweise aus der Gruppe, bestehend aus einem Wasser-Alkohol-Gemisch, ausgewählt, wobei der Alkohol aus der Gruppe, bestehend aus Aceton, C_1-4-Alkoholen (z. B. Methanol, Ethanol, Isopropanol, Propanol, Butanol, tert-Butanol) und Gemischen davon, ausgewählt ist, und wobei das Wasser-Alkohol-Gemisch eine Alkoholkonzentration von ≥ 50 Gew.-% (mehr bevorzugt > 50 Gew.-%) aufweist.
Die Hüllenkomponente, die in dem Verfahren zur Bereitstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten verwendet wird, umfasst gegebenenfalls ferner ein Hüllenadditiv. Hüllenadditive können aus der Gruppe, bestehend aus grenzflächenaktiven Mitteln, Antioxidationsmitteln, Photosäureerzeugern, thermischen Säureerzeugern, Quenchern, Härtungsmitteln, Auflösungsgeschwindigkeitsmodifiziermitteln, Photohärtungsmitteln, Photosensibilisatoren, Säureverstärkern, Weichmachern, Ausrichtungssteuerungsmitteln und Vernetzungsmitteln, ausgewählt werden. Bevorzugte Hüllenadditive umfassen grenzflächenaktive Mittel und Antioxidationsmittel.
Eine besonders bevorzugte Hüllenkomponente, die in dem Verfahren zur Bereitstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfasst 1 bis 25 Gew.-% (mehr bevorzugt 1 bis 15 Gew.-%, insbesondere 2 bis 10 Gew.-%) eines filmbildenden Polymers, das in einem Hüllenträger aus einem Gemisch von Wasser und C_1-4-Alkohol dispergiert ist. Vorzugsweise ist der Hüllenträger ein Gemisch von Wasser und C_1-4-Alkohol, das eine Alkoholkonzentration von ≥ 50 Gew.-% (insbesondere ≥ 60 Gew.-% Alkohol) aufweist. Insbesondere umfasst die Hüllenkomponente 2 bis 10 Gew.-% Polyethylenoxid in einem Hüllenträger, wobei der Hüllenträger ein Wasser-Ethanol-Gemisch mit einem Ethanolgehalt von ≥ 50 Gew.-% ist.
Gegebenenfalls umfasst das Verfahren zur Bereitstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten der vorliegenden Erfindung ferner: Bereitstellen mindestens einer zusätzlichen Hüllenkomponente, die ein filmbildendes Polymer enthält, das in einem Hüllenträger dispergiert ist, und gemeinsames Elektroverspinnen mindestens einer zusätzlichen Hüllenkomponente mit der Silbertintenkernkomponente und der Hüllenkomponente, wobei auf dem Target eine Kern-Hülle-Faser abgeschieden wird, die einen Kern und mindestens zwei Hüllen, die den Kern umgeben, aufweist, wobei die Silber-Nanoteilchen in dem Kern vorliegen.
Das Target, das in dem Verfahren zur Bereitstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten verwendet wird, kann aus jedweden bekannten Materialien ausgewählt werden, und zwar sowohl aus leitenden als auch aus nicht-leitenden Materialien. Bevorzugte Targets umfassen Glas (z. B. Willow^®-Glas, das von Corning, Inc. erhältlich ist), eine Kunststofffolie (z. B. Polyethylen, Polyethylenterephthalat, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat), Metalle (z. B. Aluminium, Kupfer), leitend behandelte Papiere, leitend behandelte Vliese, leitende Flüssigkeitsbäder (z. B. Wasser, Wasser-Elektrolyt-Gemische).
Vorzugsweise umfasst das Verfahren zur Bereitstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten der vorliegenden Erfindung: Bereitstellen einer Silbertintenkernkomponente, die ≥ 60 Gew.-% (mehr bevorzugt ≥ 70 Gew.-%, insbesondere ≥ 75 Gew.-%) Silber-Nanoteilchen enthält, die in einem Silberträger dispergiert sind, Bereitstellen einer Hüllenkomponente, die ein filmbildendes Polymer enthält, das in einem Hüllenträger dispergiert ist, Bereitstellen eines Targets, gemeinsames Elektroverspinnen der Silbertintenkernkomponente und der Hüllenkomponente, wobei auf dem Target eine Kern-Hülle-Faser mit einem Kern und einer Hülle, die den Kern umgibt, abgeschieden wird, wobei die Silber-Nanoteilchen in dem Kern vorliegen, und Behandeln der Silber-Nanoteilchen zur Bildung einer Mehrzahl von Silber-Minidrähten, wobei die Mehrzahl von Silber-Minidrähten eine durchschnittliche Länge L von ≥ 10 μm (vorzugsweise ≥ 60 μm, mehr bevorzugt 60 bis 10000 μm, insbesondere 100 bis 10000 μm) aufweist.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren zur Bereitstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten: Bereitstellen einer Silbertintenkernkomponente, die ≥ 60 Gew.-% (mehr bevorzugt ≥ 70 Gew.-%, insbesondere ≥ 75 Gew.-%) Silber-Nanoteilchen enthält, die in einem Silberträger dispergiert sind, Bereitstellen einer Hüllenkomponente, die ein filmbildendes Polymer enthält, das in einem Hüllenträger dispergiert ist, Bereitstellen eines Targets, gemeinsames Elektroverspinnen der Silbertintenkernkomponente und der Hüllenkomponente, wobei auf dem Target eine Kern-Hülle-Faser mit einem Kern und einer Hülle, die den Kern umgibt, abgeschieden wird, wobei die Silber-Nanoteilchen in dem Kern vorliegen, und Behandeln der Silber-Nanoteilchen zur Bildung einer Mehrzahl von Silber-Minidrähten, wobei die Mehrzahl von Silber-Minidrähten einen durchschnittlichen Durchmesser D von 10 μm bis 5 μm (vorzugsweise 100 nm bis 5 μm, mehr bevorzugt 1 bis 5 μm) und eine durchschnittliche Länge L von ≥ 10 μm (vorzugsweise ≥ 60 μm, mehr bevorzugt 60 bis 10000 μm, insbesondere 100 bis 10000 μm) aufweist. Vorzugsweise weisen die Silber-Minidrähte ein Seitenverhältnis LID von ≥ 100 (mehr bevorzugt ≥ 150, noch mehr bevorzugt ≥ 200, insbesondere 200 bis 10000) auf.
Vorzugsweise werden in dem Verfahren zur Herstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten die Silber-Nanoteilchen in der Kern-Hülle-Faser, die auf dem Target abgeschieden ist, mittels einer Technik behandelt, die aus der Gruppe, bestehend aus Sintern (z. B. Photosintern, thermisches Sintern), Erwärmen (z. B. Brennen, Mikropuls-Photonenerwärmen, kontinuierliches Photonenerwärmen, Mikrowellenerwärmen, Ofenerwärmen, Brennofenerwärmen) und einer Kombination davon, ausgewählt ist. Vorzugsweise werden die Silber-Nanoteilchen in der Kern-Hülle-Faser, die auf dem Target abgeschieden ist, durch Photosintern behandelt.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren zur Herstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten das Zuführen der Silbertintenkernkomponente und der Hüllenkomponente durch eine konzentrische Ringdüse mit einer zentralen Öffnung und einer umgebenden Ringöffnung, wobei die Silbertintenkernkomponente durch die zentrale Öffnung zugeführt wird und die Hüllenkomponente durch die umgebende Ringöffnung zugeführt wird. Vorzugsweise ist das Verhältnis der volumetrischen Flussrate des Hüllenmaterials VFR_Hülle, das durch die umgebende Ringöffnung zugeführt wird, zu der volumetrischen Flussrate des Kernmaterials VFR_Kern, das durch die zentrale Öffnung zugeführt wird, größer als das oder gleich dem Verhältnis der Querschnittsfläche der umgebenden Ringöffnung senkrecht zur Fließrichtung CSA_Ring zu der Querschnittsfläche der zentralen Öffnung senkrecht zur Fließrichtung CSA_Zentrum. Mehr bevorzugt genügen die Verarbeitungsbedingungen dem folgenden Ausdruck: VFR_Hülle/VFR_Kern ≥ 1,2·(CSA_Ring/CSA_Zentrum).
Insbesondere genügen die Verarbeitungsbedingungen dem folgenden Ausdruck: VFR_Hülle/VFR_Kern ≥ 1,4·(CSA_Ring/CSA_Zentrum).
Vorzugsweise wird in dem Verfahren zur Bereitstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten die Silbertintenkernkomponente durch die zentrale Öffnung bei einer volumetrischen Flussrate von 0,1 bis 3 μL/min (vorzugsweise 0,1 bis 1 μL/min, mehr bevorzugt 0,1 bis 0,7 μL/min, insbesondere 0,4 bis 0,6 μL/min) zugeführt.
Vorzugsweise wird in dem Verfahren zur Bereitstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten die Hüllenkomponente durch die umgebende Ringöffnung bei einer Flussrate von 1 bis 30 μL/min (vorzugsweise 1 bis 10 μL/min, mehr bevorzugt 1 bis 7 μL/min, insbesondere 4 bis 6 μL/min) zugeführt.
Vorzugsweise wird in dem Verfahren zur Bereitstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten die konzentrische Ringdüse auf eine angelegte positive Differenz des elektrischen Potenzials bezogen auf das Substrat eingestellt. Mehr bevorzugt beträgt die angelegte elektrische Potenzialdifferenz 3 bis 50 kV (vorzugsweise 4 bis 30 kV, mehr bevorzugt 5 bis 25 kV, insbesondere 5 bis 10 kV).
Die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht speziell beschränkt. Der Fachmann wird in Kenntnis der hier angegebenen Lehren in der Lage sein, geeignete nicht-leitende Kügelchen zur Verwendung in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung auszuwählen. Vorzugsweise wird die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen aus Polystyrolkügelchen und Glaskügelchen ausgewählt. Mehr bevorzugt handelt es sich bei der Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen um Glaskügelchen.
Vorzugsweise weist die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine durchschnittliche Teilchengröße von 0,1 bis 300 μm auf. Mehr bevorzugt weist die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine durchschnittliche Teilchengröße von 10 bis 300 μm auf. Noch mehr bevorzugt weist die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine durchschnittliche Teilchengröße von 20 bis 200 μm auf. Noch mehr bevorzugt weist die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine durchschnittliche Teilchengröße von 50 bis 200 μm auf. Insbesondere weist die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, eine durchschnittliche Teilchengröße von 70 bis 200 μm auf. Die durchschnittliche Teilchengröße der nicht-leitenden Kügelchen kann mittels bekannter Kleinwinkel-Laserlichtstreuung-Laserbeugung gemessen werden.
Das optionale Matrixmaterial, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht speziell beschränkt. Der Fachmann wird in der Lage sein, ein geeignetes Matrixmaterial auf der Basis der gewünschten Endanwendung für den Film, der unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, auszuwählen. Vorzugsweise wird das Matrixmaterial aus der Gruppe, bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Styrolpolymeren, Polyurethan, Polyimid, Polycarbonat, Polyethylenterephthalat, Cellulose, Gelatine, Chitin, Polypeptiden, Polysacchariden und Gemischen davon, ausgewählt. Mehr bevorzugt wird das Matrixmaterial aus der Gruppe, bestehend aus transparenten Celluloseesterpolymeren und transparenten Celluloseetherpolymeren, ausgewählt.
Die optionale Trägersubstanz, die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht speziell beschränkt. Der Fachmann wird in der Lage sein, eine geeignete Trägersubstanz zur Verwendung mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung auszuwählen. Vorzugsweise wird die Trägersubstanz aus der Gruppe, bestehend aus organischen Lösungsmitteln und wässrigen Lösungsmitteln, ausgewählt. Mehr bevorzugt wird die Trägersubstanz aus C_1-5-Alkoholen, Toluol, Xylol, Methylethylketon (MEK), Wasser und Gemischen davon, ausgewählt. Insbesondere ist die Trägersubstanz Wasser.
Die Mehrzahl von Silber-Minidrähten, die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, das optionale Matrixmaterial und die optionale Trägersubstanz können mittels bekannter Mischtechniken vereinigt werden, so dass das Gemisch gebildet wird.
Vorzugsweise umfasst das Gemisch, das in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, 2 bis 15 Gew.-% (mehr bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%) Silber-Minidrähte, 10 bis 20 Gew.-% nicht-leitende Kügelchen, 5 bis 70 Gew.-% (mehr bevorzugt 5 bis 20 Gew.-%) Matrixmaterial, 0 bis 85 Gew.-% (mehr bevorzugt 50 bis 75 Gew.-%) Trägersubstanz.
Das Gemisch kann auf die Oberfläche des Substrats mittels bekannter Abscheidungsverfahren aufgebracht werden. Vorzugsweise wird das Gemisch auf eine Oberfläche des Substrats mittels eines Verfahrens aufgebracht, das aus der Gruppe, bestehend aus Besprühen, Tauchbeschichten, Schleuderbeschichten, Rakelbeschichten, Walzenbeschichten, Gravurbeschichten, Siebdrucken, Tintenstrahldrucken und Tampondrucken, ausgewählt ist. Mehr bevorzugt wird das Gemisch auf eine Oberfläche des Substrats mittels eines Verfahrens aufgebracht, das aus der Gruppe, bestehend aus Tauchbeschichten, Schleuderbeschichten, Rakelbeschichten, Walzenbeschichten und Gravurbeschichten, ausgewählt ist. Insbesondere wird das Gemisch auf eine Oberfläche des Substrats mittels Schleuderbeschichten aufgebracht.
Vorzugsweise werden jedwede flüchtigen Komponenten, die in dem Gemisch enthalten sind, das auf der Oberfläche des Substrats abgeschieden worden ist, von dem auf dem Substrat gebildeten Film entfernt. Vorzugsweise werden die flüchtigen Komponenten durch Erwärmen des auf dem Substrat gebildeten Films entfernt. Vorzugsweise beträgt die Konzentration von Silber-Minidrähten in dem Film nach der Entfernung der flüchtigen Komponenten 10 bis 40 Gew.-% (mehr bevorzugt 15 bis 35 Gew.-%, insbesondere 15 bis 25 Gew.-%).
Vorzugsweise weist der Film, der auf der Oberfläche des Substrats mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gebildet worden ist, einen verminderten Flächenwiderstand auf. Vorzugsweise ist der Flächenwiderstand des Films, der mittels des Verfahrens der vorliegenden Erfindung abgeschieden worden ist, um mindestens 30% niedriger (mehr bevorzugt um mindestens 50% niedriger, insbesondere um mindestens 80% niedriger) als derjenige eines Films, der mittels des Vergleichsverfahrens abgeschieden worden ist.
Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend in den folgenden Beispielen detailliert beschrieben.
Die Mehrzahl von nicht-leitenden Glaskügelchen, die in den folgenden Beispielen verwendet wurde, wurde von Prixmalite (P2075SL) erhalten. Es war angegeben, dass die Glaskügelchen einen durchschnittlichen Durchmesser von 67 μm sowie einen Brechungsindex von 1,5 aufweisen.
Die Mehrzahl von nicht-leitenden Polystyrol(PS)-Kügelchen, die in den folgenden Beispielen verwendet wurde, wurde mittels herkömmlicher Techniken hergestellt. Die verwendete Mehrzahl von nicht-leitenden Polystyrol-Kügelchen wies durchschnittliche Durchmesser von 20 μm, 45 μm, 73 μm, 100 μm, 156 μm und 200 μm auf. Die verwendete Mehrzahl von nicht-leitenden Polystyrol-Kügelchen wies einen Brechungsindex von 1,59 auf.
Die Silber-Minidrähte, die in den folgenden Beispielen verwendet worden sind, wurden von Blue Nano (SLV BN 90) erhalten. Von Blue Nano wurde angegeben, dass die verwendeten Silber-Minidrähte einen durchschnittlichen Durchmesser von 90 nm und Längen von 20 bis 60 μm aufwiesen. Die Silber-Minidrähte wurden in Kombination mit einer optionalen Trägersubstanz, einer Isopropylalkohollösung, bei einer Silberkonzentration von 2,5 Gew.-% bereitgestellt.
Das Matrixmaterial, das in den folgenden Beispielen verwendet wurde, war Methocel^® K100M (von Dow Wolff Cellulosics erhältlich), das in Wasser bei einer Konzentration von 0,5 Gew.-% verdünnt war.
Vergleichsbeispiele C1 bis C5 und Beispiele 1 bis 19
Herstellung eines Gemischs zur Filmabscheidung

In den Vergleichsbeispielen C1 bis C5 und den Beispielen 1 bis 19 wurde ein Gemisch, das eine Mehrzahl von Silber-Minidrähten, eine Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, ein Matrixmaterial (Methocel^®) und Wasser umfasste, durch Vereinigen der Materialien, die in der Tabelle 1 angegeben sind, in den Mengen, die in der Tabelle 1 angegeben sind, in einem Kolben, der mit einem Magnetrührstab ausgestattet war, hergestellt. Insbesondere wurde die Lösung von Silber-Minidrähten in Isopropylalkohol, wie sie von Blue Nano erhalten worden ist, abgemessen und dem Kolben zugesetzt, so dass die Masse von Silber-Minidrähten, wie sie in der Tabelle 1 angegeben ist, bereitgestellt wurde. Die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, die in der Tabelle 1 angegeben ist, in trockener Form wurde dann der Lösung von Silber-Minidrähten in dem Kolben zugesetzt. Das Methocel^® wurde mit Wasser vereinigt und dann dem Inhalt des Bechers zugesetzt, so dass das gewünschte Gemisch gebildet wurde. Tabelle 1

Bsp.	Material der Kügelchen	Durchschnittlicher Durchmesser der Kügelchen (μm)	Silber-Minidrähte (g)	Kügelchen (g)	Methocel^® (g)	Wasser (g)
C1	-	-	0,35	-	3,2	0,44
C2	-	-	0,21	-	3,2	0,58
C3	-	-	0,16	-	3,2	0,63
C4	-	-	0,16	-	3,2	0,63
C5	-	-	0,11	-	3,2	0,68
1	PS	73	0,39	0,64	0,4	2,6
2	PS	156	0,39	0,64	0,4	2,6
3	PS	200	0,39	0,64	0,4	2,6
4	PS	73	0,24	0,64	0,4	2,7
5	PS	156	0,24	0,64	0,4	2,7
6	PS	200	0,24	0,64	0,4	2,7
7	PS	73	0,18	0,64	0,4	2,8
8	PS	156	0,18	0,64	0,4	2,8
9	PS	200	0,18	0,64	0,4	2,8
10	PS	73	0,13	0,64	0,4	2,8
11	PS	156	0,13	0,64	0,4	2,8
12	PS	200	0,13	0,64	0,4	2,8
13	Glas	67	0,24	0,02	0,4	3,3
14	Glas	20	0,16	0,64	-	3,2
15	Glas	45	0,16	0,64	-	3,2
16	Glas	73	0,16	0,64	-	3,2
17	Glas	100	0,16	0,64	-	3,2
18	Glas	156	0,16	0,64	-	3,2
19	Glas	200	0,16	0,64	-	3,2

Beispiele 20 bis 43: Schleuderbeschichten von Filmen
Das gemäß jedem der Vergleichsbeispiele C1 bis C5 und der Beispiele 1 bis 13 hergestellte Gemisch wurde mittels Schleuderbeschichten auf einen Glasobjektträger bei 1500 U/min aufgebracht und dann in einem auf 120°C eingestellten Ofen für 5 Minuten getrocknet, so dass jeweils ein Filmprodukt der Beispiele 20 bis 37 erhalten wurde.
Das gemäß jedem der Beispiele 14 bis 19 hergestellte Gemisch wurde mittels Schleuderbeschichten auf einen Glasobjektträger bei 1000 U/min aufgebracht und dann in einem auf 120°C eingestellten Ofen für 5 Minuten getrocknet, so dass jeweils ein Filmprodukt der Beispiele 38 bis 43 erhalten wurde.
Beispiel 44: Filmeigenschaften
Die Filme, die in den Beispielen 20 bis 43 abgeschieden worden sind, wurden bezüglich der Trübung, der Gesamtdurchlässigkeit und des Flächenwiderstands analysiert. Die Ergebnisse dieser Analysen sind in der Tabelle 2 angegeben.
Die Trübungs- und Gesamtdurchlässigkeitswerte für die in der Tabelle 2 angegebenen Filme wurden mittels eines HunterLab Ultra Scan XE-Spektrophotometers gemäß ASTM D1003 – 11e1 gemessen.
Die Werte der direkten Durchlässigkeit für die Filme wurden mittels eines Hewlett Packard 8453 UV-VIS-Spektrometers gemessen, wobei der Glas-Hintergrund subtrahiert wurde.

Die Flächenwiderstandswerte für die in der Tabelle 2 angegebenen Filme wurden mittels eines 4 Punkt-Sondengeräts gemäß SEMI MF84-02: Testverfahren zur Messung des spezifischen Widerstands von Siliziumwafern mittels einer In-Line-Vierpunkt-Sonde, das zuletzt durch ASTM International als ASTM F 84-02 veröffentlicht worden ist, gemessen. Pro Probe wurden mehrere Messungen durchgeführt und die Durchschnittswerte sind in der Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2

Bsp.	Filmmaterial	Trübung (%)	Gesamtdurchlässigkeit (%)	Direkte Durchlässigkeit (%)	Flächenwiderstand (Ω/Quadrat)
20	Bsp. C1	3,83	88,40	92,50	37,4
21	Bsp. C2	2,57	89,94	95,38	361,0
22	Bsp. C3	2,22	90,19	96,11	125000,0
23	Bsp. C4	1,59	90,14	97,48	2520,0
24	Bsp. C5	1,20	90,50	98,56	-
25	Bsp. 1	4,51	87,54	89,60	24,3
26	Bsp. 2	3,28	88,58	93,64	36,8
27	Bsp. 3	3,75	87,99	92,01	25,6
28	Bsp. 4	2,11	89,94	95,66	149,0
29	Bsp. 5	2,33	89,95	94,82	165,0
30	Bsp. 6	3,29	88,58	92,88	27,1
31	Bsp. 7	1,96	90,17	96,27	183,0
32	Bsp. 8	1,89	90,30	96,61	207,0
33	Bsp. 9	1,66	90,41	97,09	283,0
34	Bsp. 10	1,43	90,75	97,26	614,0
35	Bsp. 11	1,46	90,63	97,74	474,0
36	Bsp. 12	1,43	90,64	97,37	652,0
37	Bsp. 13	1,31	90,09	98,03	195,0
38	Bsp. 14	3,65	88,70	93,54	59,3
39	Bsp. 15	3,20	89,11	93,51	620,0
40	Bsp. 16	3,14	88,66	93,49	63,6
41	Bsp. 17	2,90	89,04	93,95	70,4
42	Bsp. 18	3,85	88,41	91,75	45,5
43	Bsp. 19	3,28	88,64	92,79	49,5

Beispiele für elektroversponnene Minidrähte
Eine Doppeldüsen-Elektroverspinnmaschine Modell EC-DIG von IME Technologies wurde verwendet, um Silber-Minidrähte in den Beispielen einem Elektroverspinnen zu unterziehen. Die in den Beispielen verwendete Düse war eine Koaxialdüse (EM-CAX von IME Technologies) mit einer inneren Öffnung mit einem kreisförmigen Querschnitt senkrecht zu der Richtung des Materialflusses mit einem Durchmesser von 0,4 mm und einer äußeren Öffnung mit einem Ringquerschnitt senkrecht zu der Richtung des Materialflusses und konzentrisch zu der inneren Öffnung, die einen Innendurchmesser von 0,6 mm und einen Außendurchmesser von 1,2 mm aufwies. Beim Verspinnen von Material wurde die Silbertintenkernkomponente durch die innere Öffnung der Koaxialdüse zugeführt und die Hüllenkomponente wurde durch die äußere Öffnung der Koaxialdüse zugeführt. Die Silbertintenkernkomponente und die Hüllenkomponente wurden durch die Koaxialdüse mittels unabhängiger Spritzenpumpen (EP-NE1 von IME Technologies) zugeführt, wobei die volumetrische Flussrate der Silbertintenkernkomponente VFR_Kern auf 0,5 μL/min eingestellt wurde und die volumetrische Flussrate der Hüllenkomponente VFR_Hülle auf 5 μL/min eingestellt wurde. Das Elektrospinnverfahren in den Beispielen wurde bei Umgebungsatmosphärenbedingungen in einem klimatisierten Labor bei 20°C und einer relativen Feuchtigkeit von 25 bis 35% durchgeführt.
Das Substrat, das zum Sammeln der Fasern in den Beispielen verwendet worden ist, war ein 0,16 bis 0,19 mm dicker Glasobjektträger mit einem Durchmesser von 60 mm. Während des Verspinnvorgangs wurde die Glasplatte auf einer geerdeten Elektrode angeordnet, während der Spinnkopf vertikal über dem Substrat angeordnet war. Während des Verspinnens wurde an den Spinnkopf ein positives Elektrodenpotenzial angelegt. Die in den Beispielen verwendete Spannung variierte von 9 kV zu Beginn des Verspinnens bis hinab zu 7 kV, sobald der Verspinnprozess stabil wurde.
Das Photonensintern, auf das in den Beispielen Bezug genommen wird, wurde mittels eines Pulseforge 3100-Photonenerzeugers durchgeführt, der von Novacentrix erhältlich ist. Der Photonenerzeuger war mit einer Xenonlampe mit hoher Intensität ausgestattet, die Licht über ein breites Spektrum von UV bis zu kurzwelligem IR emittieren kann. Der Photonenerzeuger wurde auf 350 V eingestellt, so dass 400 μs-Pulse mit einer Frequenz von 5 Hz in einem kontinuierlichen Modus erzeugt wurden, so dass 2,46 J/cm² erzeugt wurden. Die Proben wurden auf einem Förderband mit einer Geschwindigkeit von 7,62 m/min durch den Photonenerzeuger geführt.
Beispiel 21: Herstellung von Silber-Minidrähten durch koaxiales Elektroverspinnen
Silber-Minidrähte wurden elektroversponnen und auf einem Glasobjektträgersubstrat abgeschieden. Die Silbertintenkernkomponente umfasste 75 Gew.-% Silber-Nanoteilchen mit einer Nennteilchengröße von 50 nm, die in Wasser dispergiert waren (von Cabot Corporation als CSD-95 erhältlich). Die verwendete Hüllenkomponente umfasste 6 Gew.-% Polyethylenoxid (400000 g/mol von Aldrich), das in einer 40/60 Gew.-% Wasser/Ethanol-Lösung gelöst war, wobei die Grenzflächenspannung zwischen der Silbertintenkernkomponente und der Hüllenkomponente gemessen wurde und 2 bis 5 mN/m betrug.
Das Produkt aus den Silber-Minidrähten nach dem Sintern wurde mittels Lichtmikroskopie analysiert und es wurden Silber-Minidrähte mit Durchmessern im Bereich von 1 bis 5 μm und Längen im Bereich von 800 bis 1000 μm gefunden.
Vergleichsbeispiel A1
Die verwendete Silbertintenkernkomponente umfasste 60 Gew.-% Silber-Nanoteilchen, die in Wasser dispergiert waren (von PChem Associates, Inc. als PFI-722-Tinte erhältlich). Es wurden verschiedene Hüllenkomponenten verwendet, einschließlich die Folgenden:
6 Gew.-% Polyacrylsäure in Wasser,
4 Gew.-% Polyethylenoxid in einem 60/40 Gew.-% Ethanol/Wasser-Gemisch,
6 Gew.-% Polyethylenoxid in einem 60/40 Gew.-% Isopropanol/Wasser-Gemisch,
8 Gew.-% Polyacrylsäure in einem 30/20/50 Gew.-% Wasser/Isopropanol/Butanol-Gemisch,
4 bis 6 Gew.-% Polyethylenoxid in einem 60/40 Gew.-% Ethanol/Wasser-Gemisch,
4 bis 8 Gew.-% Polyacrylsäure in einem 60/40 Gew.-% Ethanol/Wasser-Gemisch und
4 bis 8 Gew.-% Polyacrylsäure in einem 40/60 Gew.-% Ethanol/Wasser-Gemisch.
Die Grenzflächenspannung zwischen der Silbertintenkernkomponente und der Hüllenkomponente in jedem dieser Systeme wurde gemessen und betrug 0,4 bis 2 mN/m.
Bemühungen, die Silber-Minidrähte unter Verwendung dieser Silbertintenkernkomponente kombiniert mit den angegebenen Hüllenkomponenten zu erzeugen, waren alle nicht erfolgreich.
Vergleichsbeispiel A2
Die verwendete Silbertintenkernkomponente umfasste 60 Gew.-% Silber-Nanoteilchen, die in Wasser dispergiert waren (von PChem Associates, Inc. als PFI-722-Tinte erhältlich). Es wurden verschiedene Hüllenkomponenten verwendet, einschließlich die Folgenden:
6 Gew.-% Polyacrylsäure in Wasser,
4 Gew.-% Polyethylenoxid in einem 60/40 Gew.-% Ethanol/Wasser-Gemisch,
6 Gew.-% Polyethylenoxid in einem 60/40 Gew.-% Isopropanol/Wasser-Gemisch,
8 Gew.-% Polyacrylsäure in einem 30/20/50 Gew.-% Wasser/Isopropanol/Butanol-Gemisch,
4 bis 6 Gew.-% Polyethylenoxid in einem 60/40 Gew.-% Ethanol/Wasser-Gemisch,
4 bis 8 Gew.-% Polyacrylsäure in einem 60/40 Gew.-% Ethanol/Wasser-Gemisch und
4 bis 8 Gew.-% Polyacrylsäure in einem 40/60 Gew.-% Ethanol/Wasser-Gemisch.
Die Grenzflächenspannung zwischen der Silbertintenkernkomponente und der Hüllenkomponente in jedem dieser Systeme wurde gemessen und betrug 0,4 bis 2 mN/m.
Bemühungen, die Silber-Minidrähte unter Verwendung dieser Silbertintenkernkomponente individuell kombiniert mit jeder der angegebenen Hüllenkomponenten durch ein gemeinsames Elektroverspinnverfahren (wie es vorstehend beschrieben worden ist und im Beispiel 21 verwendet wurde) zu erzeugen, waren alle nicht erfolgreich.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM D1003 – 11e1 [0059]
ASTM International als ASTM F 84-02 [0061]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Silber-Minidrahtfilms, umfassend: Bereitstellen eines Substrats, Bereitstellen einer Mehrzahl von Silber-Minidrähten, Bereitstellen einer Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, wobei die Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen eine durchschnittliche Teilchengröße von ≤ 300 μm aufweist, gegebenenfalls Bereitstellen eines Matrixmaterials, gegebenenfalls Bereitstellen einer Trägersubstanz, Vereinigen der Mehrzahl von Silber-Minidrähten, der Mehrzahl von nicht-leitenden Kügelchen, des optionalen Matrixmaterials und der optionalen Trägersubstanz zur Bildung eines Gemischs, Aufbringen des Gemischs auf eine Oberfläche des Substrats zur Bildung eines Films, Entfernen von jedweden flüchtigen Komponenten von dem Film, der auf dem Substrat ausgebildet ist, wobei der Film, der auf der Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, einen verminderten Flächenwiderstand aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl von Silber-Minidrähten bereitgestellt wird durch: Bereitstellen einer Silbertintenkernkomponente, die ≥ 60 Gew.-% Silber-Nanoteilchen enthält, die in einem Silberträger dispergiert sind, Bereitstellen einer Hüllenkomponente, die ein filmbildendes Polymer enthält, das in einem Hüllenträger dispergiert ist, Bereitstellen eines Targets, gemeinsames Elektroverspinnen der Silbertintenkernkomponente und der Hüllenkomponente, wobei auf dem Target eine Kern-Hülle-Faser mit einem Kern und einer Hülle, die den Kern umgibt, abgeschieden wird, wobei die Silber-Nanoteilchen in dem Kern vorliegen, Behandeln der Silber-Nanoteilchen zur Bildung einer Mehrzahl von Silber-Minidrähten, wobei die Mehrzahl von Silber-Minidrähten eine durchschnittliche Länge L von ≥ 10 μm aufweist, und Gewinnen der Silber-Minidrähte von der Oberfläche des Targets zur Bereitstellung der Mehrzahl von Silber-Minidrähten zum Vereinigen mit der Mehrzahl von nicht-leitenden Kugelchen, dem Matrixmaterial und der optionalen Trägersubstanz zur Bildung des Gemischs.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Silberträger und der Hüllenträger so ausgewählt werden, dass die Grenzflächenspannung zwischen der Hüllenkomponente und der Silbertintenkernkomponente 2 bis 10 mN/m beträgt.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Silber-Nanoteilchen durch Photosintern behandelt werden.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das gemeinsame Elektroverspinnen das Zuführen der Silbertintenkernkomponente und der Hüllenkomponente durch eine konzentrische Ringdüse mit einer zentralen Öffnung und einer umgebenden Ringöffnung umfasst, wobei die Silbertintenkernkomponente durch die zentrale Öffnung zugeführt wird und die Hüllenkomponente durch die umgebende Ringöffnung zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Silber-Nanoteilchen ein Seitenverhältnis (L/D) von ≤ 2 aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Silberträger Wasser ist und der Hüllenträger ein Wasser-Alkohol-Gemisch ist, wobei das Wasser-Alkohol-Gemisch ≥ 50 Gew.-% Alkohol enthält.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Silbertintenkernkomponente durch die zentrale Öffnung bei einer Flussrate von 0,1 bis 3 μL/min zugeführt wird und die Hüllenkomponente durch die umgebende Ringöffnung bei einer Flussrate von 1 bis 30 μL/min zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Düse auf eine angelegte positive Differenz des elektrischen Potenzials bezogen auf das Substrat eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Düse auf eine angelegte positive Differenz des elektrischen Potenzials bezogen auf das Target von 3 bis 50 kV eingestellt wird.