EP4666298A1 - Verfahren zur herstellung von leitfähigen strukturen oder flächen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von leitfähigen strukturen oder flächen

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Publication number
EP4666298A1
EP4666298A1 EP24704421.7A EP24704421A EP4666298A1 EP 4666298 A1 EP4666298 A1 EP 4666298A1 EP 24704421 A EP24704421 A EP 24704421A EP 4666298 A1 EP4666298 A1 EP 4666298A1
Authority
EP
European Patent Office
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composition
substrate
process according
metal complex
coated substrate
Prior art date
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Pending
Application number
EP24704421.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter König
Peter William De Oliveira
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INM Leibniz Institut fuer Neue Materialien Ggmbh
Original Assignee
INM Leibniz Institut fuer Neue Materialien Ggmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INM Leibniz Institut fuer Neue Materialien Ggmbh filed Critical INM Leibniz Institut fuer Neue Materialien Ggmbh
Publication of EP4666298A1 publication Critical patent/EP4666298A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys

Definitions

  • the invention relates to a method for producing metallic, in particular conductive structures or surfaces, as well as compositions for their production, such conductive structures or surfaces and their use.
  • Fibers obtained by electrospinning have a very high aspect ratio. This is advantageous for applications that require a large surface area in a small volume.
  • TiO2 nanofibers coated with silver nanoparticles have been used for surface enhanced Raman spectroscopy, antibacterial coatings, photocatalysis and energy conversion.
  • Conductive nanofibers have also been proposed as electrodes or for touch screens.
  • fibers made of conductive materials fibers made of conductive polymers or other conductive materials such as metals or graphene are known.
  • inks that contain a polymer, a metal compound and sometimes also a reducing agent. This is described, for example, in US 2017/0077403 Al. Some of the inks described there are thermally reduced, although contrary to the information provided, high temperatures are always used. For example, an ink is described that contains PEO and PVP. Silver acetate is used as the silver source and formic acid as the reducing agent. The composition is spun onto glass and briefly thermally treated at 300 °C and more.
  • the processes are not suitable for production on film substrates such as polycarbonate or PET, particularly due to the high temperatures involved. They also often involve several steps.
  • the object of the invention is to provide a method which allows the production of metallic structures based on nanofibers or conductive surfaces, in particular transparent conductive structures.
  • the problem is solved by a process for producing metallic structures and/or surfaces.
  • the method comprises the following steps: a) providing a composition comprising at least one metal complex or a precursor thereof, at least one reducing agent, at least one matrix material or at least one precursor thereof; b) applying the composition to a substrate, wherein the application takes place by surface contact or application as a spun nanofiber; c) reducing the at least one metal complex to the metallic structure or surface by exposure to electromagnetic radiation and/or heating.
  • a metal layer or layer of metallic fibers is usually formed, depending on the type of application.
  • a metallic layer in the sense of the invention is understood to be a layer of a metal.
  • Such layers can also be conductive if they are sufficiently thick.
  • Such conductive layers are particularly preferred.
  • conductive does not necessarily mean the production of Structures are understood as those which represent a conductor track in themselves.
  • the production of dots from conductive material also represents a conductive structure in principle. In the case of fibers, several layers of fibers can also be applied.
  • the composition comprises at least one metal complex.
  • This comprises at least one metal ion and at least one type of ligand.
  • the metal ion is, for example, an ion of copper, silver, gold, nickel, zinc, aluminum, titanium, chromium, manganese, tungsten, platinum or palladium.
  • the metal complex is a silver, gold or copper complex, particularly preferably a silver complex.
  • the composition can also comprise several types of metal complexes or mixtures of metal complexes.
  • Chelate ligands are generally used as ligands. These are able to form particularly stable complexes. These are compounds which have several hydroxyl groups and/or amino groups. Preference is given to compounds with a molecular weight of less than 200 g/mol, particular preference is given to compounds with at least one hydroxyl group and at least one amino group.
  • Examples of possible compounds are 3-amino-l, 2-propanediol, 2-amino-l-ethanol-l-ol (ethanolamine), 2-amino-l-propan-l-ol, 3-amino-l-propan-l-ol, 2-amino-l-butanol, tris(hydroxymethyl)aminomethane (TRIS), NH3 , nicotinamide or 6-aminohexanoic acid. Mixtures of these ligands can also be used.
  • ethanolamine or NH 3 is preferred as ligand. It may be necessary, particularly when using NH 3 , to add an alkaline compound such as a hydroxide such as NaOH, KOH and/or tetramethylammonium hydroxide. This is particularly preferred when using silver salts.
  • Ligands with amino groups or amino and hydroxyl groups are preferred, which can serve as reducing agents for the metal complex under the conditions of step c).
  • the metal complex of the composition is formed from the reducing agent and a metal salt.
  • the composition therefore contains the metal complex and also free reducing agent.
  • the composition then preferably contains no further reducing agent.
  • the molar ratio of ligand, based on the amino groups or NH 3 , and metal salt is at least 1.2:1, preferably at least 1.5:1, in particular 1.2:1 to 10:1, particularly preferably 1.5:1 to 10:1.
  • the excess of ligand complexes and dissolves the metal salt, and later reduces it.
  • the ligand also supports the reduction reaction when a photocatalytic substrate is used.
  • the metal complex is preferably formed in the composition of at least one metal salt and at least one ligand, preferably at least one metal salt and the reducing agent as ligand.
  • the complex is preferably formed in situ in the composition.
  • the metal salt is selected from salts of copper,
  • the salt is preferably selected from fluorides, chlorides, bromides, iodides, nitrates, nitrites, sulfates or acetates. Salts which are soluble in the composition are preferred. Nitrates and acetates are preferred. Silver nitrate and silver acetate are particularly preferred.
  • the at least one metal complex is present in dissolved form in the composition.
  • the composition also comprises at least one matrix material or at least one precursor thereof. It can be an organic, an inorganic or organically modified inorganic matrix-forming material. These can in particular be inorganic sols or organically modified inorganic hybrid materials. Examples of these are optionally organically modified oxides, hydrolysates and (poly)condensates of at least one glass- or ceramic-forming element M, in particular an element M from groups 3 to 5 and/or 12 to 15 of the Periodic Table of the Elements, preferably Si, Al, B, Ge, Pb, Sn, Ti, Zr, V and Zn or mixtures thereof. Elements from groups 1 and 2 of the Periodic Table (e.g.
  • Na, K, Ca and Mg groups 5 to 10 of the Periodic Table (e.g. Mn, Gr, Fe and Ni) or lanthanides can also be present in the oxide, hydrolysate or (poly)condensate. It may, for example, be a sol comprising Ti, which may at the same time be the precursor of the photocatalytically active component.
  • organic polymers and/or oligomers preferably organic polymers and/or oligomers which have polar groups such as hydroxyl, primary, secondary or tertiary amino, carboxyl or carboxylate groups.
  • Typical examples are polyvinyl alcohol, polyethylene oxide (PEO), polyvinylpyrrolidone, polyacrylamide, polyvinylpyridine, polyallylamine, polyacrylic acid, polyvinyl acetate such as polyvinyl butyral, polymethylmethacrylic acid, starch, gum arabic, other polymeric alcohols such as polyethylene-polyvinyl alcohol copolymers, polyethylene glycol, polypropylene glycol and poly(4-vinylphenol) or monomers or oligomers derived therefrom.
  • Polyethylene oxide or polyvinylpyrollidone (PVP) are preferred.
  • organic polymers having a molecular mass of over 200,000 g/mol (weight average M w ) to 6,000,000 g/mol, preferably from over 1,000,000 g/mol to 4,500,000 g/mol.
  • the composition can also contain at least one solvent. All components must be soluble or dispersible in the solvent. These can be, for example, alcohols such as methanol, ethanol or n-propanol, i-propanol, or water. One or more solvents with a boiling point of less than 150 °C, in particular less than 101 °C, are preferred.
  • the solvent particularly preferably comprises at least water. Mixtures of the solvents can also be used, preferably mixtures of water and ethanol. A ratio of 50:50 wt.% up to 20:80 wt.% of H20:alcohol, preferably ethanol, is suitable as the mixing ratio. Water is particularly preferably the only solvent.
  • additives may also be included, such as surfactants, antioxidants or plasticizers. Preferably no additives are present.
  • the viscosity of the composition can be adjusted according to the method of application.
  • the content of matrix component in the case of an organic matrix component is preferably between 0.1 and 10 wt. % of the composition, in particular between 0.1 and 5 wt. %.
  • the content of metal complex and ligand may vary depending on the use.
  • composition may be necessary to mix the composition for 1 hour to 72 hours prior to electrospinning, particularly when the composition comprises hydrolyzable compounds.
  • the preferred conditions for electrospinning are a voltage of 8 to 20 kV at a spinning mass flow rate of 0.3 to 1.5 mL/h.
  • the distance to the surface on which the fibers are collected is preferably 10 to 30 cm.
  • a needle with an inner diameter of 0.1 mm to 2 mm is preferably used.
  • the reduction of at least one metal complex to the metallic structure or surface takes place by the action of electromagnetic radiation and/or heating.
  • the reducing agent present allows this to be done under mild conditions.
  • the conditions can be adapted to the substrate.
  • the reduction can also be carried out in several steps in which the irradiation and/or heating is repeated.
  • heating to below 200 ° C preferably 50 ° C to 150 ° C is preferred.
  • Heating is preferably carried out for at least 6 hours, preferably 6 to 36 hours.
  • Heating is preferably carried out under ambient atmosphere.
  • the composition is applied to a photocatalytically active coated substrate.
  • the substrate is preferably coated with at least one layer of titanium dioxide which is photocatalytically active.
  • This can be amorphous titanium dioxide, anatase or rutile, as well as mixtures thereof.
  • the titanium dioxide can also be doped, for example with indium. The only important thing is that it is photocatalytically active under the conditions to reduce the metal complex.
  • the electromagnetic radiation is radiation of the wavelength for exciting the photocatalytic component.
  • the irradiation can be carried out using a planar radiation source, such as a lamp, or by laser.
  • a wavelength in the visible or ultraviolet (UV) range of the electromagnetic spectrum is used, preferably radiation with a wavelength of ⁇ 500 nm, for example between 200 and 450 nm or between 250 nm and 410 nm . Radiation with a wavelength of ⁇ 400 nm is preferred.
  • composition itself does not contain any photocatalytically active component such as titanium dioxide or ZnO.
  • the metallic structure has a structure with structural elements with an extension of less than 50 pm, preferably less than 10 pm.
  • the structural elements can be metallic and/or non-metallic regions.
  • the metallic structure made of metallic nanofibers is particularly preferred.
  • the coated substrate has metallic structures which are at least partially transparent. This can be This can be achieved, for example, by depositing structures with a resolution of less than 20 pm on a transparent substrate, preferably less than 10 pm.
  • compositions or fibers according to the invention reduce themselves to conductive coatings without the need to apply further compositions. This makes it easy to obtain conductive and, in particular, transparent coatings.
  • coated substrates obtained by the process according to the invention can be used for many applications.
  • a particular advantage of the invention lies in the production of conductive structures. These are suitable as conductor tracks in electronic applications, in particular in touch screen displays, solar collectors, displays, as RFID antennas or in transistors. In particular, transparent structures and structures with anisotropic resistance can be obtained.
  • the structures can also be used in the field of transistors.
  • Fig. 2 Light micrographs (a) and b) of the spun fibers with ink 2 on TiC ⁇ -coated PET film;
  • Fig. 4 Light micrograph of the spun fibers with ink 5.
  • composition was spun using electrospinning (temperature 20.8 °C; relative humidity 20%, Y-axis speed: 500 mm/s, X-axis pitch: 10 mm, pumping rate 0.5 mL/h; needle/collector distance: 7 cm; voltage 10 kV, cannula diameter 0.3 mm).
  • PC film Mokrofol DE 1-1CG was used as the substrate.
  • the coated substrate was then UV dryer twice exposed to UV and then dried for 26 hours at 140 °C in a circulating air drying cabinet. The results are shown in Table 3 and Figures 3 a) and b) as well as Figure 4. Conductive samples were also obtained on glass using the ink.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von leitfähigen Strukturen, wobei eine Zusammensetzung umfassend mindestens ein Reduktionsmittel und mindestens einen Metallkomplex als Nanofasern, insbesondere durch Elektrospinnen, oder flächig auf ein Substrat aufgebracht wird. Danach wird der Metallkomplex zum Metall durch das Reduktionsmittel, sowie Erwärmen und/oder Einwirkung von elektromagnetischer Strahlung, redu- ziert.

Description

Verfahren zur Herstellung von leitfähigen Strukturen oder Flächen
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betri f ft ein Verfahren zur Herstellung von metallischen, insbesondere leitfähigen Strukturen oder Flächen, so- wie Zusammensetzungen zu ihrer Herstellung, solche leitfähigen Strukturen oder Flächen und ihre Verwendung .
Stand der Technik Fasern, welche durch Elektrospinnen erhalten werden, weisen ein sehr hohes Aspektverhältnis auf . Dies ist vorteilhaft für Anwendungen, welche eine große Oberfläche bei kleinem Volumen benötigen . So wurden mit Silbernanopartikeln beschichtete TiO2-Na- nofasern für Surface Enhanced Raman Spektroskopie , antibakteri- eile Beschichtungen, Photokatalyse und Energieumwandlung verwendet . Leitfähige Nanofasern wurden auch als Elektroden oder für Touchscreens vorgeschlagen . Für Fasern aus leitfähigen Materialien sind Fasern aus leitfähigen Polymeren oder anderen leitfähigen Materialien wie Metallen oder Graphen bekannt .
Eine weitere Möglichkeit sind Tinten, welche neben einem Polymer eine Metallverbindung enthalten und teilweise auch ein Reduktionsmittel . Dies ist beispielsweise in US 2017 / 0077403 Al beschrieben . Die dort beschriebenen Tinten werden zum Teil thermisch reduziert , wobei entgegen den Angaben immer hohe Temperaturen eingesetzt werden . So wird eine Tinte beschrieben, welche PEO und PVP enthält . Als Silberquelle wird Silberacetat und als Reduktionsmittel Ameisensäure eingesetzt . Die Zusammensetzung wird auf Glas gesponnen und bei 300 ° C und mehr kurz thermisch behandelt .
Die Verfahren eignen sich insbesondere aufgrund der hohen Temperaturen nicht für die Herstellung auf Foliensubstraten wie Polycarbonat oder PET . Auch umfassen sie häufig mehrere Schritte .
Aufgabe
Aufgabe der Erfindung ist es , ein Verfahren anzugeben, das die Herstellung von metallischen Strukturen auf der Basis von Nanofasern oder von leitfähigen Flächen erlaubt , insbesondere von transparenten leitfähigen Strukturen .
Lösung
Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst . Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet . Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht . Die Erfindungen umfassen auch alle sinnvollen und insbesondere alle erwähnten Kombinationen von unabhängigen und/oder abhängigen Ansprüchen .
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von metallischen Strukturen und/oder Flächen gelöst .
Im Folgenden werden einzelne Verfahrensschritte näher beschrieben . Die Schritte müssen nicht notwendigerweise in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, und das zu schildernde Verfahren kann auch weitere , nicht genannte Schritte aufweisen . Das Verfahren umfasst folgende Schritte : a ) Bereitstellung einer Zusammensetzung umfassend mindestens einen Metallkomplex oder einen Vorläufer davon, mindestens ein Reduktionsmittel , mindestens ein Matrixmaterial oder mindestens einen Vorläufer davon; b ) Aufbringen der Zusammensetzung auf ein Substrat , wobei das Aufbringen durch flächige Kontaktierung oder Aufbringen als gesponnene Nanofaser erfolgt ; c ) Reduktion des mindestens einen Metallkomplexes zur metallischen Struktur oder Fläche durch Einwirkung von elektromagnetischer Strahlung und/oder Erwärmen .
In Schritt c ) bildet sich üblicherweise eine Metallschicht oder Schicht aus metallischen Fasern abhängig von der Art des Aufbringens . Hierbei wird unter einer metallischen Schicht im Sinne der Erfindung, eine Schicht aus einem Metall verstanden . Solche Schichten können bei ausreichender Dicke auch leitfähig sein . Solche leitfähigen Schichten sind besonders bevorzugt . Dabei wird unter leitfähig nicht unbedingt die Herstellung von Strukturen verstanden, welche für sich eine Leiterbahn darstellen . Auch die Herstellung von Punkten aus leitfähigem Material stellt eine im Prinzip leitfähige Struktur dar . Im Falle von Fasern können auch mehrere Lagen von Fasern aufgebracht werden .
Die Zusammensetzung umfasst mindestens einen Metallkomplex . Dieser umfasst mindestens ein Metailion und mindestens eine Art von Liganden . Bei dem Metailion handelt es sich beispielsweise um ein Ion von Kupfer, Silber, Gold, Nickel , Zink, Aluminium, Titan, Chrom, Mangan, Wol fram, Platin oder Palladium . In einer bevorzugten Aus führungs form ist der Metallkomplex ein Silber, - Gold- oder Kupferkomplex, besonders bevorzugt ein Silberkomplex . Die Zusammensetzung kann auch mehrere Arten von Metallkomplexen oder Mischungen von Metallkomplexen umfassen .
Als Ligand werden in der Regel Chelatliganden eingesetzt . Diese sind in der Lage besonders stabile Komplexe zu bilden . Dabei handelt es sich um Verbindungen, welche mehrere Hydroxylgruppen und/oder Aminogruppen aufweisen . Bevorzugt sind Verbindungen mit einem Molekulargewicht von unter 200 g/mol , besonders bevorzugt Verbindungen mit mindestens einer Hydroxylgruppe und mindestens einer Aminogruppe . Beispiele für mögliche Verbindungen sind 3-Amino- l , 2-propandiol , 2-Amino- l-Ethan- l-ol (Ethanolamin) , 2-Amino- l-propan- l-ol , 3-Amino- l-propan- l-ol , 2- Amino- l-butanol , Tris (hydroxymethyl ) -aminomethan ( TRIS ) , NH3, Nikotinamid oder 6-Aminohexansäure . Es können auch Mischungen dieser Liganden verwendet werden .
Im Falle des bevorzugten Silberkomplexes ist als Ligand Ethanolamin oder NH3 bevorzugt . Es kann erforderlich sein, insbesondere bei Verwendung von NH3 noch eine alkalische Verbindung, wie beispielsweise ein Hydroxid, wie NaOH, KOH und/oder Tetramethylammoniumhydroxid zuzugeben. Besonders bevorzugt bei Verwendung von Silbersalzen.
Dabei sind Liganden mit Aminogruppen oder Amino- und Hydroxylgruppen bevorzugt, welche unter den Bedingungen von Schritt c) als Reduktionsmittel für den Metallkomplex dienen können. In diesem bevorzugten Fall bildet sich der Metallkomplex der Zusammensetzung aus dem Reduktionsmittel und einem Metallsalz.
Wenn das Reduktionsmittel im Überschuss eingesetzt wird, liegen daher in der Zusammensetzung der Metallkomplex und auch freies Reduktionsmittel vor. Die Zusammensetzung enthält dann bevorzugt kein weiteres Reduktionsmittel.
In einer bevorzugten Aus führungs form liegt das molare Verhältnis von Ligand, bezogen auf die Aminogruppen oder NH3, und Metallsalz bei mindestens 1,2:1, bevorzugt mindestens 1,5:1, insbesondere 1,2:1 bis 10:1, besonders bevorzugt 1,5:1 bis 10:1. Durch den Überschuss an Ligand wird das Metallsalz komplexiert und gelöst, als auch später reduziert. Der Ligand unterstützt auch die Reduktionsreaktion, wenn ein photokatalytisches Substrat verwendet wird.
Der Metallkomplex wird bevorzugt in der Zusammensetzung aus mindestens einem Metallsalz und mindestens einem Liganden, bevorzugt mindestens einem Metallsalz und dem Reduktionsmittel als Ligand gebildet. Der Komplex wird bevorzugt in situ in der Zusammensetzung gebildet.
Bevorzugt ist das Metallsalz ausgewählt aus Salzen von Kupfer,
Silber, Gold, Nickel, Zink, Aluminium, Titan, Chrom, Mangan, Wolfram, Platin oder Palladium, bevorzugt Silber,- Gold- oder Kupfer, besonders bevorzugt ein Silbersalz.
Das Salz ist bevorzugt ausgewählt von Fluoriden, Chloriden, Bromide, lodiden, Nitraten, Nitriten, Sulfaten oder Acetaten. Bevorzugt sind Salze, welche in der Zusammensetzung löslich sind. Bevorzugt sind Nitrate und Acetate. Ganz besonders bevorzugt Silbernitrat und Silberacetat.
Bevorzugt liegt der mindestens eine Metallkomplex in der Zusammensetzung gelöst vor.
Die Zusammensetzung umfasst außerdem mindestens ein Matrixmaterial oder mindestens einen Vorläufer davon. Es kann sich um ein organisches, ein anorganisches oder organisch modifiziertes anorganisches matrixbildendes Material handeln. Hierbei kann es sich insbesondere um anorganische Sole oder organisch modifizierte anorganische Hybridmaterialien handeln. Beispiele hierfür sind gegebenenfalls organisch modifizierte Oxide, Hydrolysate und ( Poly) Kondensate von mindestens einem glas- oder keramikbildenden Element M, insbesondere einem Element M aus den Gruppen 3 bis 5 und/oder 12 bis 15 des Periodensystems der Elemente, bevorzugt von Si, Al, B, Ge, Pb, Sn, Ti, Zr, V und Zn o- der Mischungen davon. Es können auch anteilig Elemente der Gruppen 1 und 2 des Periodensystems (z.B. Na, K, Ca und Mg) und der Gruppen 5 bis 10 des Periodensystems (z.B. Mn, Gr, Fe und Ni) oder Lanthanoiden im Oxid, Hydrolysat oder ( Poly ) Kondensat vorhanden sein. Es kann sich beispielsweise um ein Sol umfassend Ti handeln, welches gegebenenfalls gleichzeitig der Vorläufer der photokatalytisch aktiven Komponente sein kann.
Im Falle eines organischen Matrixmaterials können organische Polymere und/oder Oligomere, bevorzugt organische Polymere und/oder Oligomere, die polare Gruppen, wie Hydroxyl-, primäre, sekundäre oder tertiäre Amino-, Carboxyl- oder Carboxylatgrup- pen, aufweisen, verwendet werden. Typische Beispiele sind Polyvinylalkohol, Polyethylenoxid (PEO) , Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylamid, Polyvinylpyridin, Polyallylamin, Polyacrylsäure, Polyvinylacetat wie Polyvinylbutyral , Polymethylmethacrylsäure, Stärke, Gummi arabicum, andere polymere Alkohole wie z.B. Po- lyethylen-Polyvinylalkohol-Copolymere, Polyethylenglycol , Po- lypropylenglycol und Poly ( 4-vinylphenol ) bzw. davon abgeleitete Monomere oder Oligomere. Bevorzugt sind Polyethylenoxid oder Polyvinylpyrollidon (PVP) .
Bevorzugt sind organische Polymere mit einer molekularen Masse von über 200000 g/mol (Gewichtsmittel Mw) bis 6000000 g/mol, bevorzugt von über 1000000 g/mol bis 4500000 g/mol.
Die Zusammensetzung kann auch noch mindestens ein Lösungsmittel enthalten. Alle Bestandteile müssen in dem Lösungsmittel löslich oder dispergierbar sein. Es kann sich beispielweise um Alkohole wie Methanol, Ethanol oder n-Propanol, i-Propanol, oder Wasser handeln. Bevorzugt ist/sind ein oder mehrere Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von unter 150 °C, insbesondere unter 101 °C. Besonders bevorzugt umfasst das Lösungsmittel mindestens Wasser. Es können auch Mischungen der Lösungsmittel verwendet werden, bevorzugt Mischungen von Wasser und Ethanol. Als Mischungsverhältnis ist ein Verhältnis von 50:50 Gew.-% bis zu 20:80 Gew.-% von H20:Alkohol, bevorzugt Ethanol, geeignet. Besonders bevorzugt ist Wasser das einzige Lösungsmittel.
Es können auch noch weitere Additive enthalten sein, wie grenzflächenaktive Mittel, Antioxidationsmittel oder Weichmacher. Bevorzugt sind keine Additive vorhanden. Die Viskosität der Zusammensetzung kann entsprechend der Art des Aufbringens angepasst werden .
Abhängig von der Zusammensetzung beträgt der Gehalt an Mat- rixkomponente im Falle einer organischen Matrixkomponente bevorzugt zwischen 0 , 1 und 10 Gew . -% der Zusammensetzung, insbesondere zwischen 0 , 1 und 5 Gew . -% .
Der Gehalt an Metallkomplex und Ligand kann abhängig von der Verwendung variieren .
Es kann erforderlich sein, die Zusammensetzung vor dem Elektrospinnen für 1 Stunde bis 72 Stunden zu mischen, insbesondere wenn die Zusammensetzung hydrolysierbare Verbindungen umfasst .
Als Bedingungen für das Elektrospinnen wird eine Spannung von 8 bis 20 kV bei einer Flussrate der Spinnmasse von 0 , 3 bis 1 , 5 mL/h bevorzugt . Der Abstand zur Oberfläche , auf der die Fasern aufgefangen werden, beträgt bevorzugt 10 bis 30 cm . Bevorzugt wird eine Nadel mit einem Innendurchmesser von 0 , 1 mm bis 2 mm verwendet .
Alternativ kann die Zusammensetzung flächig auf ein Substrat aufgebracht werden . Zum Aufbringen der Zusammensetzung können übliche Verfahren verwendet werden, beispielsweise Tauchen, Rollen, Rakeln, Fluten, Ziehen, Spritzen, Schleudern oder Aufstreichen .
Das Aufträgen kann auch mehrfach hintereinander erfolgen .
Im nächsten Schritt erfolgt die Reduktion des mindestens einen Metallkomplexes zur metallischen Struktur oder Fläche durch Einwirkung von elektromagnetischer Strahlung und/oder Erwärmen . Durch das vorhandene Reduktionsmittel kann dies unter milden Bedingungen erfolgen . Die Bedingungen können an das Substrat angepasst werden .
Die Reduktion kann auch in mehreren Schritten erfolgen, bei denen das Bestrahlen und/oder Erwärmen wiederholt wird .
Im Falle von Erwärmen ist eine Erwärmung auf unter 200 ° C, bevorzugt 50 ° C bis 150 ° C bevorzugt .
Die Erwärmung wird bevorzugt für mindestens 6 Stunden, bevorzugt 6 bis 36 Stunden durchgeführt .
Das Erwärmen erfolgt bevorzugt unter Umgebungsatmosphäre .
In einer Aus führungs form der Erfindung wird die Zusammensetzung auf ein photokatalytisch aktiv beschichtetes Substrat aufgebracht . Bevorzugt ist das Substrat mit mindestens einer Schicht von Titandioxid beschichtet , welche photokatalytisch aktiv ist . Dies können amorphes Titandioxid, Anatas oder Rutil , sowie Mischungen davon sein . Das Titandioxid kann auch dotiert sein, wie beispielsweise mit Indium . Wichtig ist nur, dass es unter den Bedingungen photokatalytisch aktiv ist , um den Metallkomplex zu reduzieren .
Bei der elektromagnetischen Strahlung handelt es sich um Strahlung der Wellenlänge zur Anregung der photokatalytischen Komponente . Dabei kann die Bestrahlung durch Verwendung einer flächigen Strahlungsquelle , wie einer Lampe , oder durch Laser geschehen . Bevorzugt wird eine Wellenlänge im sichtbaren oder ultravioletten (UV) Bereich des elektromagnetischen Spektrums verwendet , bevorzugt Strahlung mit einer Wellenlänge von < 500 nm, beispielsweise zwischen 200 und 450 nm oder zwischen 250 nm bis 410 nm . Bevorzugt ist es Strahlung mit einer Wellenlänge von <400 nm .
Als Lichtquelle kann j ede geeignete Lichtquelle verwendet werden . Beispiele für eine Lichtquelle sind Quecksilberdampflampen oder Xenonlampen .
Die Lichtquelle ist in geeignetem Abstand zu dem zu belichtenden Substrat angeordnet . Der Abstand kann dabei beispielsweise zwischen 2 , 5 cm und 50 cm betragen . Die Intensität der Strahlung kann dabei in einem Spektralbereich von 250 nm bis 410 nm zwischen 30 mW/cm2 und 70 mW/cm2 liegen .
Die Bestrahlung sollte möglichst senkrecht zur zu belichtenden Oberfläche erfolgen .
Die Bestrahlung wird in der zur Bildung der metallischen Schicht oder Struktur ausreichenden Dauer durchgeführt . Die Dauer hängt dabei von dem Substrat , sowie von der Zusammensetzung, der Art der Lampe , des verwendeten Wellenlängenbereichs und der Intensität der Bestrahlung ab . Falls leitfähige Strukturen erzeugt werden sollen, kann eine längere Bestrahlung erforderlich sein . Bevorzugt ist eine Dauer der Bestrahlung zwischen 5 Sekunden und 30 Minuten, bevorzugt zwischen 20 Sekunden und 15 Minuten .
Falls zur Bestrahlung ein Laser verwendet wird, kann beispielsweise ein Argon- Ionen-Laser ( 351 nm) mit 10 mW eingesetzt werden, dessen Laserstrahl fokussiert und kollimiert und mit einer Geschwindigkeit von 2 mm/ s über das zu bestrahlende Substrat geführt wird . Das Substrat, auf dem die Zusammensetzung aufgebracht wird, kann jedes für diesen Zweck geeignete Material sein. Beispiele für geeignete Materialien sind Metalle oder Metalllegierungen, Glas, Keramik, einschließlich Oxidkeramik, Glaskeramik oder Kunststoffe, sowie Papier und andere zellulosehaltige Materialien. Selbstverständlich sind auch Substrate verwendbar, die eine Oberflächenschicht aus den vorstehend genannten Materialien aufweisen. Bei der Oberflächenschicht kann es sich z.B. um eine Metallisierung, eine Emaillierung, eine Glas- oder Keramikschicht oder eine Lackierung handeln.
Beispiele für Metalle oder Metalllegierungen sind Stahl, einschließlich Edelstahl, Chrom, Kupfer, Titan, Zinn, Zink, Messing und Aluminium. Beispiele für Glas sind Natronkalkglas, Borosilikatglas, Bleikristall und Kieselglas. Es kann sich z.B. um Flachglas, Hohlglas wie Behälterglas, oder um Laborgeräteglas handeln. Bei der Keramik handelt es sich z.B. um eine Keramik auf Basis der Oxide SiO2, AI2O3, ZrO2 oder MgO oder der entsprechenden Mischoxide. Beispiele für den Kunststoff, der, wie auch das Metall, als Folie vorliegen kann, sind Polyethylen, z.B. HDPE oder LDPE, Polypropylen, Polyisobutylen, Polystyrol (PS) , Polyvinylchlorid (PVC) , Polyvinylidenchlorid, Po- lyvinylbutyral , Polytetrafluorethylen, Polychlortrifluorethylen, Polyacrylate, Polymethacrylate wie Polymethylmethacrylat (PMMA) , Polyamid, Polyethylenterephthalat (PET) , Polycarbonat, regenerierte Cellulose, Cellulosenitrat, Celluloseacetat, Cellulosetriacetat (TAG) , Celluloseacetatbutyrat oder Kautschuk- Hydrochlorid. Eine lackierte Oberfläche kann aus üblichen Grundanstrichen oder Lacken gebildet sein. In einer bevorzugten Aus führungs form sind die Substrate Folien, insbesondere Polyethylenterephthalat folien oder Polyimidfolien. Falls die Herstellung der Strukturen bereits auf der Oberfläche erfolgt, muss die Oberfläche die Bedingungen der Herstellung, wie zum Beispiel die Temperaturen, aushalten können .
Durch die Reduktion der Nanofasern kann erreicht werden, dass sich die metallischen Strukturen entsprechend der Fasern bilden, und somit dünnere leitfähige Strukturen möglich sind . Durch das vorhandene Reduktionsmittel in der Zusammensetzung kann erreicht werden, dass die Reduktion selektiv erfolgt . Da die Zusammensetzung selbst nicht , bzw . nur in geringem Maß , lichtempfindlich ist , kann sie deutlich einfacher gehandhabt werden . Auch ist die metallische , bevorzugt leitfähige , Struktur schon aufgrund der Dünne der Nanofasern transparent .
Die Zusammensetzung selbst umfasst keine photokatalytisch aktive Komponente wie Titandioxid oder ZnO .
Bevorzugt weisen die Nanofasern eine durchschnittliche Länge von über 10 pm, insbesondere über 20 pm, besonders bevorzugt über 50 pm auf .
In einer bevorzugten Aus führungs form der Erfindung werden die Nanofasern durch Elektrospinnen erhalten .
Dazu wird eine Zusammensetzung umfassend mindestens einen Metallkomplex, mindestens ein Reduktionsmittel , mindestens ein Matrixmaterial oder einen Vorläufer hergestellt .
Diese wird über Elektrospinnen zu einer Nanofaser versponnen .
Es können auch mehrere Lagen von Nanofasern auf das Substrat aufgetragen werden . Das Aufträgen wird so lange durchgeführt , bis die gewünschte Menge und Dichte an Nanofasern auf dem Substrat auf getragen wurde . Es kann erforderlich sein, die Fasern zu behandeln, beispielsweise zu trocknen, beispielsweise bei Temperaturen von unter 200 ° C, insbesondere unter 150 ° C . Diese geringen Temperaturen erlauben die Verwendung von empfindlichen Substraten, wie beispielsweise Folien, insbesondere Kunststof f folien .
Es kann erforderlich sein, die Fasern direkt nach dem Elektrospinnen vor der weiteren Bearbeitung für mindestens 12 Stunden ruhen zu lassen .
Es kann erforderlich sein, die Nanofasern auf das endgültige Substrat auf zutragen .
Bevorzugt weisen die Nanofasern nach dem Elektrospinnen einen mittleren Durchmesser von unter 1 pm, insbesondere von unter 500 nm auf (bestimmt mit ESEM) , insbesondere unter 400 nm . Bevorzugt weisen die Fasern einen runden Querschnitt auf . Der Durchmesser liegt bevorzugt bei 30 nm bis 500 nm, insbesondere bei 50 bis 350 nm .
Es kann erforderlich sein, die Zusammensetzung vor dem Elektrospinnen für 1 Stunde bis 72 Stunden zu mischen .
Als Bedingungen für das Elektrospinnen wird eine Spannung von 8 bis 20 kV bei einer Flussrate der Spinnmasse von 0 , 3 bis 1 , 5 mL/h bevorzugt . Der Abstand zur Oberfläche , auf der die Fasern aufgefangen werden, beträgt bevorzugt 5 bis 30 cm . Bevorzugt wird eine Nadel mit einem Innendurchmesser von 0 , 2 mm bis 2 mm verwendet .
In einer weiteren Aus führungs form der Erfindung wird das Substrat nach der Reduktion der Zusammensetzung weiter behandelt . So kann beispielsweise die Oberfläche durch Spülen der Oberfläche gereinigt werden, beispielsweise mit deionisiertem Wasser oder einer anderen geeigneten Substanz . Das beschichtete Substrat kann danach getrocknet werden, beispielsweise durch Erwärmen in einem Ofen, Druckluft und/oder durch Trocknen bei Raumtemperatur .
Es kann auch mehrfach, zum Beispiel 2 , 3 oder 4mal bestrahlt werden .
In einer bevorzugten Aus führungs form wird das beschichtete Substrat nach der Reduktion mit Plasma behandelt , bevorzugt ein Ar-Plasma . Die Behandlung kann zwischen 30 Sekunden und 30 Minuten dauern . Bevorzugt ist ein Ar-Plasma .
Es können auch noch weitere Schichten, beispielsweise zum Schutz der beschichteten Oberfläche vor Oxidation und Wasser o- der vor UV-Strahlung aufgebracht werden .
In einer Aus führungs form der Erfindung erfolgt beim Aufträgen der Zusammensetzung und/oder bei der Reduktion eine Strukturierung . Darunter wird im Sinne der Erfindung eine Vorbereitung der räumlich begrenzten Erzeugung der metallischen Struktur verstanden . Dies ist auf unterschiedliche Weise möglich . Zum einen kann das Substrat nur in bestimmten Bereichen mit der Zusammensetzung, beispielsweise mit den Nanofasern, beschichtet werden . Außerdem ist es möglich, die Zusammensetzung nur auf bestimmte Bereiche auf zubringen . Des Weiteren kann natürlich auch die Einwirkung der elektromagnetischen Strahlung auf bestimmte Bereiche begrenzt werden . Diese Verfahren können natürlich auch in Kombination verwendet werden . So ist es beispielsweise möglich, die Zusammensetzung flächig auf zubringen und dann durch eine Maske zu belichten . Es ist natürlich ebenso möglich, die Zusammensetzung gezielt auf zubringen und danach flächig zu belichten .
Es ist gerade bei der Verwendung von Elektrospinnen auch möglich, die gesponnenen Fasern auf ein strukturiertes Substrat auf zubringen, insbesondere ein Substrat mit länglichen Vertiefungen . Aufgrund ihrer Länge ordnen sich die Fasern entlang der Vertiefungen an .
Nach dem Verfahren können auch noch weitere Schichten aufgebracht werden, beispielsweise um die beschichtete Oberfläche des Substrats gegen UV-Strahlung zu schützen .
Bei den durch Strukturierung auf getragenen Strukturen gibt es eigentlich keine Beschränkung . So können u . a . verbundene Strukturen, wie Leiterbahnen aufgetragen werden . Außerdem ist es möglich, auch punktförmige Strukturen auf zutragen . Aufgrund der guten Auflösung ist es mit dem Verfahren möglich, für das Auge nicht sichtbare leitfähige Punkte auf eine Folie auf zutragen . Dies spielt bei der Herstellung von Oberflächen für Touch- Screens eine große Rolle .
Die Erfindung betri f ft außerdem ein beschichtetes Substrat erhalten nach einem erfindungsgemäßen Verfahren . Ein solches Substrat zeichnet sich bevorzugt durch eine Schicht aus , welche metallische Nanofasern umfasst . Diese Schicht weist eine Dicke zwischen 50 nm bis 200 pm auf . Bevorzugte Schichtdicken liegen zwischen 100 nm und 1 pm, bevorzugt 50 nm bis 700 nm .
Besonders bevorzugt ist die Beschichtung auf dem Substrat leitfähig . Darunter wird eine Struktur verstanden, welche bei einem Abstand von 5 mm Widerstand in mindestens einer Richtung einen von unter 3 M , bevorzugt unter 2M , ganz besonders bevorzugt von unter 1 M aufweist . Aufgrund der faser förmigen Struktur können die hergestellten Strukturen einen anisotropen Widerstand aufweisen . Dies bedeutet , dass sich der Widerstand in Abhängigkeit von der Richtung der Messung um mindestens Faktor 2 , mindestens Faktor 10 , insbesondere Faktor 100 erhöht .
In einer besonders vorteilhaften Aus führungs form der Erfindung ist die Beschichtung auf dem Substrat mindestens teilweise transparent , insbesondere vollständig transparent . Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Bedeckungsgrad der Fasern nach dem Elektrospinnen in den beschichteten Bereichen auf der Oberfläche des Substrats bei unter 20 % der beschichteten Oberfläche des Substrats liegt , insbesondere zwischen 10-20 % , bevorzugt zwischen 10 und 15 % . Dies kann beispielsweise durch die Dauer des Elektrospinnens beeinflusst werden . Die Bedeckung kann durch Messung der durchschnittlichen Transmission und Haze in Abhängigkeit von der Dauer des Elektrospinnens bestimmt werden .
Bevorzugt verringert die Beschichtung mit Fasern die durchschnittliche Transmission nur um bis zu 5 % .
In einer Weiterbildung der Erfindung weist die metallische Struktur eine Strukturierung mit Strukturelementen mit einer Ausdehnung von unter 50 pm, bevorzugt unter 10 pm auf . Bei den Strukturelementen kann es sich um metallische und/oder nicht metallische Bereiche handeln . Besonders bevorzugt ist die metallische Struktur aus metallischen Nanofasern .
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das beschichtete Substrat metallische Strukturen auf , welche mindestens teilweise transparent sind . Dies kann bei- spielsweise durch das Aufbringen von Strukturen mit einer Auflösung von unter 20 pm auf ein transparentes Substrat erreicht werden, bevorzugt unter 10 pm .
Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen oder Fasern reduzieren sich selbst zu leitfähigen Beschichtungen, ohne dass weitere Zusammensetzungen aufgetragen werden müssen . Dadurch sind auf einfache Weise leitfähige und insbesondere auch transparente Beschichtungen erhältlich .
Die beschichteten Substrate , welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden, können für viele Anwendungen eingesetzt werden .
Zum einen eignet sich das Verfahren zum Aufbringen von reflektierenden Metallschichten auf Oberflächen . Diese können beispielsweise als reflektierende Schichten in holographischen Anwendungen verwendet werden .
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt in der Herstellung von leitfähigen Strukturen . Diese eignen sich als Leiterbahnen in elektronischen Anwendungen, insbesondere in Touch-Screen- Displays , Solarkollektoren, Displays , als RFID-Antenne oder in Transistoren . Es können insbesondere transparente Strukturen, sowie Strukturen mit anisotropem Widerstand erhalten werden .
Die Strukturen können aber auch im Bereich von Transistoren eingesetzt werden .
Weitere Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Aus führungsbeispielen in Verbindung mit den Unteransprüchen . Hierbei können die j eweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Möglichkeiten, die Aufgabe zu lösen, sind nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. So umfassen beispielsweise Bereichsangaben stets alle - nicht genannten - Zwischenwerte und alle denkbaren Teilintervalle.
Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigt:
Fig. 1 Lichtmikroskopische Aufnahmen der gesponnenen Fasern mit Tinte 1 auf a) Glas oder b) PC-Folie;
Fig. 2 Lichtmikroskopische Aufnahmen (a) und b) der gesponnenen Fasern mit Tinte 2 auf TiC^-beschichteteter PET- Folie;
Fig. 3 a) und b) : Lichtmikroskopische Aufnahmen der gesponnenen Fasern mit Tinte 5;
Fig. 4 Lichtmikroskopische Aufnahme der gesponnenen Fasern mit Tinte 5.
Beispiele
Zusammensetzung der Tinten
Tinte 1:
Es wurde eine Zusammensetzung aus 0,8 g Silberacetat, 0, 627 g Ethanolamin und 1,404 g Polyethylenoxid-Lösung (PEO, 1 Gew.-% in H2O, ca. 4.000.000 g/mol) hergestellt.
Die Zusammensetzung wurde über Elektrospinning versponnen (Temperatur 23,7 °C; rel. Luftfeuchte 40 %, Y-Achsengeschwindig- keit: 150 mm/s, X-Achsenpitch : 10 mm, Pumprate 0,3 mL/h; Abstand Nadel/Kollektor : 5 cm; Spannung 10 kV, Kannülendurchmes- ser 0,3 mm) . Als Substrat wurde Displayglas (abgerieben mit Ethanol) oder Polycarbonat folie (PC, Makrofol DE 1-1CG) verwendet. Nach dem Spinnen wurde die Folie bei 130 °C über Nacht (18 h) im Umlufttrockenschrank getrocknet. Die beschichtete PC- Folie wurde nach dem Ofen für 10 Minuten im MHz-Ar-Plasma behandelt. Die Ergebnisse zeigen Tabelle 1 und Figur 1 a) und b) .
Tinte 2:
Es wurde eine Zusammensetzung aus 0,8 g Silberacetat, 0,734 g Ethanolamin und 1, 689 g Polyethylenoxid-Lösung (PEO, 1 Gew.-% in H2O, ca. 4.000.000 g/mol) hergestellt.
Die Zusammensetzung wurde über Elektrospinning versponnen (Temperatur 23,0 °C; rel. Luftfeuchte 40 %, Y-Achsengeschwindigkeit: 150 mm/s, X-Achsenpitch: 10 mm, Pumprate 0,3 mL/h; Abstand Nadel/Kollektor: 5 cm; Spannung 10 kV, Kannülendurchmes- ser 0,3 mm) . Als Substrat wurde Cosmoshine-PET-Folie (11 x 11 cm) mit TiO2-Beschichtung (3 %, 0,5 m/min, 120 °C) verwendet. Danach wurde das beschichtete Substrat am Beltron-UV-Trockner mit UV belichtet, sowie danach über Nacht bei 130 °C im Umlufttrockenschrank getrocknet. Die Ergebnisse zeigen Tabelle 2 und Figur 2.
Tinte 3:
Es wurde eine Zusammensetzung aus 0,798 g Silberacetat, 0, 605 g Polyethylenoxid-Lösung (PEO, 2 Gew.-% in H2O, ca. 4.000.000 g/mol) , 1,216 g 30 % Ammoniak in Wasser, 30 mg Tetramethylammoniumhydroxid oder Kaliumhydroxid hergestellt. Die Zusammensetzung wurde auf PC-Folie mit 5 mm Abstand gesponnen. Nach Erwärmung auf 130 °C über Nacht waren einzelne leitfähige Fasern vorhanden. Gestrichen auf PC oder Glas, nach Erwärmung auf 125 °C wurden Flächenwiderstände (kontaktlos gemessen mit Wirbelstrommessverfahren) im Bereich von mOhm erreicht.
Tinte 4:
Es wurde eine Zusammensetzung aus 1 g einer Lösung (1,28 g Tris (hydroxymethyl ) aminomethan und 0,86 g Silbernitrat in 20 g Wasser) und 0,253 g Polyethylenoxid-Lösung (PEO, 1 Gew.-% in H2O, ca. 4.000.000 g/mol) hergestellt.
Die Zusammensetzung wurde auf eine mit TiO2 beschichtete PET- Folie gestrichen und für 10 Minuten mit 77,25 mW/cm2 mit UV belichtet. Nach Abspülen mit Wasser konnte eine Schicht mit einem Flächenwiderstand von 410 mOhm erhalten werden ( (kontaktlos gemessen mit Wirbelstrommessverfahren) . Tinte 4 ist prinzipiell spinnbar und Bereiche sind nach Belichtung leitfähig.
Tinte 5:
Es wurde eine Zusammensetzung aus 0,3 g Silberacetat, 0,297 g Ethanolamin und 1,010 g 1:1 Mischung Polyvinylpyrrolidon-Lösung und Polyethylenoxid-Lösung (PVP, 4 Gew.-%, 1.300.000 g/mol in Ethanol; PEO, 2 Gew.-% in H2O, ca. 4.000.000 g/mol) hergestellt.
Die Zusammensetzung wurde über Elektrospinning versponnen (Temperatur 20,8 °C; rel. Luftfeuchte 20 %, Y-Achsengeschwindigkeit: 500 mm/s, X-Achsenpitch: 10 mm, Pumprate 0,5 mL/h; Abstand Nadel/Kollektor : 7 cm; Spannung 10 kV, Kannülendurchmes- ser 0,3 mm) . Als Substrat wurde PC-Folie (Makrofol DE 1-1CG) verwendet. Danach wurde das beschichtete Substrat am Beltron- UV-Trockner zweimal mit UV belichtet, sowie danach für 26 Stunden bei 140 °C im Umlufttrockenschrank getrocknet. Die Ergebnisse zeigen Tabelle 3 und Figuren 3 a) und b) sowie Figur 4. Mit der Tinte wurden auch auf Glas leitfähige Proben erhalten.
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung von metallischen Strukturen o- der Flächen umfassend folgende Schritte : a ) Bereitstellung einer Zusammensetzung umfassend mindestens einen Metallkomplex oder einen Vorläufer davon, mindestens ein Reduktionsmittel , mindestens ein Matrixmaterial oder mindestens einen Vorläufer davon; b ) Aufbringen der Zusammensetzung auf ein Substrat , wobei das Aufbringen durch flächige Kontaktierung oder Aufbringen als gesponnene Nanofaser erfolgt ; c ) Reduktion des mindestens einen Metallkomplexes zur metallischen Struktur oder Fläche durch Einwirkung von elektromagnetischer Strahlung und/oder Erwärmen .
2 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass die Nanofasern durch Elektrospinnen erhalten werden .
3 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , dass der Metallkomplex in der Zusammensetzung aus mindestens einem Metallsal z und mindestens einem Liganden gebildet wird .
4 . Verfahren nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass der mindestens eine Ligand ein Ligand mit Aminogruppen oder Amino- und Hydroxylgruppen ist , welcher unter den Bedingungen von Schritt c ) als Reduktionsmittel dienen kann .
5 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet , dass das Substrat ein photokatalytisch aktives Substrat ist .
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallkomplex ein Silber-, Gold oder Kupferkomplex ist.
7. Verfahren nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanofasern eine durchschnittliche Länge von über 10 pm aufweisen .
8. Beschichtetes Substrat erhalten durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
9. Beschichtetes Substrat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Substrat mindestens teilweise transparent erscheint .
10. Beschichtetes Substrat nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung leitfähig ist.
11. Beschichtetes Substrat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung einen anisotropen Widerstand aufweist.
12. Verwendung eines Substrats nach einem der Ansprüche 8 bis 9 als Leiterbahn in elektronischen Anwendungen, in Touch- Screen-Displays , in Solarkollektoren, in Displays, als RFID- Antenne oder in Transistoren.
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