JP2020203410A - Method for producing transparent conductive base material in which graphene joined body composed of aggregate of graphene obtained by joining overlapping flat surfaces of graphene is thermocompression-bonded to transparent film of synthetic resin - Google Patents

Method for producing transparent conductive base material in which graphene joined body composed of aggregate of graphene obtained by joining overlapping flat surfaces of graphene is thermocompression-bonded to transparent film of synthetic resin Download PDF

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Abstract

To firstly produce an assembly of graphene in a container filled with a liquid, secondary arrange a transparent base material in a bottom surface of the container, overlap flat surfaces of the graphene each other through a liquid thereon, and thirdly thermocompression-bonding a graphene joined body obtained by uniformly compressing the assembly of the graphene and joining the flat surfaces while overlapping each other to the transparent base material.SOLUTION: The first step produces an assembly of graphene from graphite particles in methanol. The second step arranges a transparent film on a bottom surface of a container, and makes flat surfaces of the graphene overlap each other through the ethanol thereon. The third step uniformly compresses the plane of the aggregate of the graphene, and raises the temperature of the container to Vicat softening temperature of the synthetic resin. Thereby, in the graphene joined body whose flat surfaces are joined to each other, the transparent conductive base material performs thermo-compression to the transparent film is formed as the shape of the bottom surface on the bottom surface of the container.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、グラフェンの扁平面同士が重なり合った該扁平面同士を接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェン接合体を、合成樹脂の透明フィルムに熱圧着させた透明導電基材を製造する製造方法に関わる。すなわち、透明導電性の性質を持つグラフェン接合体は、厚みが極めて薄く、取り扱いが難しい。しかし、グラフェン接合体を、合成樹脂の透明フィルムに熱圧着させることで、取り扱いが容易な透明導電基材が得られる。
つまり、グラフェンは、炭素原子が六角形からなる網目構造を二次元的に形成する炭素原子の集まりからなる単結晶材料である。このため、厚みが0.332nmからなり、可視光線の波長より3桁小さいため、可視光線を透過する透明性を持つ。また、熱伝導率は19.5W/Cmで、金属の中で最も熱伝導率が高い銀の熱伝導率の4.5倍の熱伝導率を持つ。さらに、電気伝導率は7.5×10S/mで、銀の電気伝導率の1.2倍の電気導電率を持つ。従って、グラフェンンの扁平面同士を重ね合わせて接合したグラフェン接合体は、一定の面積をもち、グラフェンに準じる透明性と熱伝導性と電気伝導性とを兼備する透明導電膜になる。
従って、優れた透明性と熱伝導性と電気伝導性とを兼備したグラフェン接合体を、合成樹脂の透明フィルムに熱圧着させた透明導電基材は、一定の厚みを持つため、取り扱いが容易になる。これによって、この透明導電基材は、タッチパネル用透明導電基材、フレキシブル回路基板、有機ELの透明導電基材、有機薄膜太陽電池の透明導電基材やフレキシブルLED導電性フィルムなどに幅広く適応できる。
The present invention is a method for producing a transparent conductive base material in which a graphene joint composed of a collection of graphene obtained by joining the flat surfaces of graphene on which the flat surfaces of graphene are overlapped is thermocompression bonded to a transparent film of a synthetic resin. Get involved. That is, the graphene joint having the property of transparent conductivity is extremely thin and difficult to handle. However, by thermocompression bonding the graphene bonded body to a transparent film made of synthetic resin, a transparent conductive base material that is easy to handle can be obtained.
That is, graphene is a single crystal material composed of a collection of carbon atoms that two-dimensionally forms a network structure in which carbon atoms are hexagonal. Therefore, the thickness is 0.332 nm, which is three orders of magnitude smaller than the wavelength of visible light, and therefore has transparency through which visible light is transmitted. The thermal conductivity is 19.5 W / Cm, which is 4.5 times the thermal conductivity of silver, which has the highest thermal conductivity among metals. Furthermore, the electrical conductivity is 7.5 × 10 7 S / m, with a 1.2-fold electrical conductivity of silver electrical conductivity. Therefore, the graphene bonded body obtained by superimposing and joining the flat surfaces of graphene is a transparent conductive film having a certain area and having transparency, thermal conductivity, and electrical conductivity similar to those of graphene.
Therefore, the transparent conductive base material obtained by thermocompression-bonding a graphene junction having excellent transparency, thermal conductivity, and electrical conductivity to a transparent film of synthetic resin has a certain thickness and is easy to handle. Become. Thereby, this transparent conductive base material can be widely applied to a transparent conductive base material for a touch panel, a flexible circuit board, a transparent conductive base material of an organic EL, a transparent conductive base material of an organic thin-film solar cell, a flexible LED conductive film, and the like.

透明導電膜の従来の製造方法に、導電性インクないしは導電性ペーストを透明基材に塗布する方法と、透明基材に物理的蒸着や化学的蒸着によって透明導電膜を形成する方法とがある。
例えば、特許文献1に、酸化錫、アンチモンドープ酸化錫ないしはリンドープ酸化錫からなる導電性酸化物微粒子とバインダ樹脂とからなる導電性ペーストを、基材に塗布ないしは印刷して、透明導電膜を形成する技術が記載されている。
また、特許文献2に、透明プラスチック基材に、マグネトロンスパッタによって、金属酸化物層と酸化ケイ素層と酸化インジウム・スズ層とを積層した透明導電薄膜を形成する技術が記載されている。
Conventional methods for producing a transparent conductive film include a method of applying a conductive ink or a conductive paste to a transparent substrate and a method of forming a transparent conductive film on the transparent substrate by physical vapor deposition or chemical vapor deposition.
For example, in Patent Document 1, a conductive paste made of a binder resin and conductive oxide fine particles made of tin oxide, antimony-doped tin oxide or phosphorus-doped tin oxide is applied or printed on a substrate to form a transparent conductive film. The technology to be used is described.
Further, Patent Document 2 describes a technique for forming a transparent conductive thin film in which a metal oxide layer, a silicon oxide layer and an indium tin oxide layer are laminated on a transparent plastic base material by magnetron sputtering.

しかし、透明基材に透明導電膜を形成する従来の方法は、以下に説明する課題を持つ。
最初に、導電性インクないしは導電性ペーストの塗布によって透明導電膜を形成する課題を説明する。導電性インクないしは導電性ペーストは、いずれも導電性フィラーとして金属微粒子、金属粉末ないしは導電性金属酸化物微粒子を、合成樹脂のバインダと溶媒とからなるビヒクル中に分散させる。このため、導電性フィラーを用いることに起因する課題と、導電性フィラーをビヒクル中に分散させることに起因する課題とを持つ。
第一の課題は、導電性フィラーを用いることに起因する。つまり、塗布ないしは印刷したインクないしはペーストを熱処理して樹脂を硬化させ、硬化した樹脂が導電性フィラーを結合させて透明導電膜を形成する。しかし、硬化した樹脂が、導電性フィラー同士を直接接合することを妨げ、透明導電膜の電気抵抗が増大する。このため、透明導電膜に電流を流すと発熱し、透明導電膜の劣化と剥離が促進される。
第二の課題は、導電性フィラーの分散性に起因する。つまり、導電性フィラーのビヒクル中への分散性が悪いと、熱処理後に導電性フィラーが偏在する。この結果、前記と同様に、透明導電膜の電気抵抗が増大する。いっぽう、導電性フィラーの分散性を高めるために、導電性フィラーに吸着させる有機化合物の量を増やすと、有機化合物が絶縁体であるため、熱処理後の透明導電膜の電気抵抗が増大する。
第三の課題は、導電性フィラー同士の凝集に起因する。導電性フィラーが微細になるほど凝集しやすく、一旦フィラー同士の凝集が起こると、凝集は解除できない。この結果、ビヒクル中へのフィラーの分散性が悪化し、透明導電膜の電気抵抗が増大する。
上記した課題は、導電性フィラーを用いること、また、導電性フィラーを分散させることに起因する原理的な課題であり、解決は難しい。従って、導電性インクないしは導電性ペーストを用いる以外の方法で、透明導電膜を形成する技術が強く求められている。
However, the conventional method of forming a transparent conductive film on a transparent substrate has the problems described below.
First, the problem of forming a transparent conductive film by applying a conductive ink or a conductive paste will be described. In each of the conductive ink or the conductive paste, metal fine particles, metal powder or conductive metal oxide fine particles are dispersed as a conductive filler in a vehicle composed of a binder of a synthetic resin and a solvent. Therefore, there is a problem caused by using the conductive filler and a problem caused by dispersing the conductive filler in the vehicle.
The first problem is due to the use of conductive fillers. That is, the coated or printed ink or paste is heat-treated to cure the resin, and the cured resin binds the conductive filler to form a transparent conductive film. However, the cured resin prevents the conductive fillers from being directly bonded to each other, and the electrical resistance of the transparent conductive film increases. Therefore, when an electric current is passed through the transparent conductive film, heat is generated, and deterioration and peeling of the transparent conductive film are promoted.
The second problem is due to the dispersibility of the conductive filler. That is, if the dispersibility of the conductive filler in the vehicle is poor, the conductive filler is unevenly distributed after the heat treatment. As a result, the electrical resistance of the transparent conductive film increases as described above. On the other hand, if the amount of the organic compound adsorbed on the conductive filler is increased in order to increase the dispersibility of the conductive filler, the electrical resistance of the transparent conductive film after the heat treatment increases because the organic compound is an insulator.
The third problem is due to the aggregation of the conductive fillers. The finer the conductive filler, the easier it is to aggregate, and once the fillers aggregate, the aggregation cannot be released. As a result, the dispersibility of the filler in the vehicle deteriorates, and the electrical resistance of the transparent conductive film increases.
The above-mentioned problems are fundamental problems caused by using a conductive filler and dispersing the conductive filler, and are difficult to solve. Therefore, there is a strong demand for a technique for forming a transparent conductive film by a method other than using a conductive ink or a conductive paste.

次に、物理的蒸着ないしは化学的蒸着によって、透明導電膜を形成する課題について説明する。ここでは、最も汎用的に行われているスパッタ法に絞って課題を説明するが、化学的蒸着に依る透明導電膜の形成も類似した課題を持つ。
第一に、スパッタ法に依る透明導電膜を形成する原理は、イオンを高速でターゲットに衝突させ、ターゲットを構成する原子を叩き出させ、叩き出た原子が透明基板に突入し、原子が堆積されて透明導電膜を形成する。ターゲットから叩き出された原子は、透明基材に向けて直進するため、透明基板の表面状態に応じてノジュールと呼ばれる突起などの欠陥が生じやすい。このため、アニール処理によって構造的な欠陥を修正する必要がある。このアニール処理によって、透明導電膜を形成する費用が増大する。
第二に、ターゲットから原子が叩き出される際に、ターゲットに反跳粒子が生成され、反跳粒子が透明基板に突入すると、透明導電膜にダメージを与える。このため、マグネトロンスパッタ装置を用い、マグネトロンインピーダンスを下げることで放電電圧を下げ、反跳粒子によるダメージを緩和させる。しかし、透明基板を昇温し、長時間放置することが必要になり、耐熱性に劣る、あるいは、昇温時に寸法安定性に劣る、安価な合成樹脂フィルムの透明フィルムに透明導電膜を形成することが難しくなる。
第三に、真空チャンバーをいったん真空引きし、この後、スパッタリングを行う。真空引きの際に、透明基材から水分や異物がガス化し、透明導電膜の雰囲気中に放出され、低抵抗の透明導電膜を形成させる障害になる。このため、予め透明基材を十分に真空引きし、透明基材の表面を真空洗浄する必要がある。この真空洗浄によって、透明導電膜を形成する費用が増大する。
第四に、透明基材に電極パターンを形成する場合は、透明導電膜を形成した後にエッチング処理で透明導電膜をパターニングする。このため、透明基材と透明導電膜とは、エッチング液に対する耐薬品性を持つ必要がある。また、電極パターンを形成する費用は、エッチング処理で増大する。
第五に、スパッタ法で形成した透明導電膜は十分な導電率を持たないため、さらに熱処理を伴うアニール処理が必要になる。このため、酸素ガスが存在しない雰囲気で、一度形成した透明導電膜を長時間放置してアニール処理を行なう。このアニール処理によって、透明基材の材質が制限される。
第六に、スパッタ法では、ターゲットの中心の直下から一定の距離離れるほど、透明導電膜の抵抗率が高くなる。このため大面積の透明導電膜を作成するには不向きである。
上記した課題は、いずれもスパッタ法に依る透明導電膜の形成の原理に依るため、解決には困難を伴う。従って、スパッタ法以外の方法で、透明導電膜を形成する技術が強く求められている。
Next, the problem of forming a transparent conductive film by physical vapor deposition or chemical vapor deposition will be described. Here, the problems will be described focusing on the most commonly used sputtering method, but the formation of a transparent conductive film by chemical vapor deposition also has a similar problem.
First, the principle of forming a transparent conductive film by the sputtering method is that ions collide with the target at high speed to knock out the atoms that make up the target, and the knocked out atoms plunge into the transparent substrate and the atoms are deposited. To form a transparent conductive film. Since the atoms knocked out from the target travel straight toward the transparent substrate, defects such as protrusions called nodules are likely to occur depending on the surface condition of the transparent substrate. Therefore, it is necessary to correct structural defects by annealing treatment. This annealing treatment increases the cost of forming the transparent conductive film.
Second, when atoms are ejected from the target, rebound particles are generated on the target, and when the rebound particles rush into the transparent substrate, the transparent conductive film is damaged. Therefore, a magnetron sputtering device is used to lower the magnetron impedance to lower the discharge voltage and alleviate the damage caused by the recoil particles. However, it is necessary to raise the temperature of the transparent substrate and leave it for a long time, and the transparent conductive film is formed on the transparent film of an inexpensive synthetic resin film which is inferior in heat resistance or dimensional stability when the temperature is raised. It becomes difficult.
Third, the vacuum chamber is evacuated once, and then sputtering is performed. During evacuation, moisture and foreign matter are gasified from the transparent substrate and released into the atmosphere of the transparent conductive film, which hinders the formation of a low-resistance transparent conductive film. Therefore, it is necessary to evacuate the transparent base material sufficiently in advance and vacuum-clean the surface of the transparent base material. This vacuum cleaning increases the cost of forming the transparent conductive film.
Fourth, when the electrode pattern is formed on the transparent substrate, the transparent conductive film is patterned by etching after forming the transparent conductive film. Therefore, the transparent base material and the transparent conductive film need to have chemical resistance to the etching solution. Also, the cost of forming the electrode pattern increases with the etching process.
Fifth, since the transparent conductive film formed by the sputtering method does not have sufficient conductivity, an annealing treatment accompanied by heat treatment is required. Therefore, the transparent conductive film once formed is left for a long time in an atmosphere where oxygen gas does not exist to perform the annealing treatment. This annealing treatment limits the material of the transparent substrate.
Sixth, in the sputtering method, the resistivity of the transparent conductive film increases as the distance from the center of the target increases by a certain distance. Therefore, it is not suitable for producing a transparent conductive film having a large area.
Since all of the above problems depend on the principle of forming a transparent conductive film by the sputtering method, it is difficult to solve them. Therefore, there is a strong demand for a technique for forming a transparent conductive film by a method other than the sputtering method.

いっぽう、グラフェンは様々な方法で製造されるが、透明導電膜として用いる場合は、一定の面積が必要になり、面積が広いグラフェンの製造ほど、製造費用が高価になる。
例えば、特許文献3に、炭化ケイ素の単結晶を熱分解することでグラフェンを製造する方法が記載されている。つまり、炭化ケイ素を不活性雰囲気で加熱し、表面を熱分解させる。この際、昇華温度が相対的に低いケイ素が優先的に昇華し、残存した炭素によってグラフェンが生成される。しかし、炭化ケイ素の単結晶が非常に高価な材料で、面積が広くなるほど単結晶の結晶成長に費用を要する。さらに、1600℃を超える高温で、かつ、真空度が高い雰囲気でケイ素を昇華させるが、ケイ素が僅かでも残存する、あるいは炭素以外の不純物が存在する場合は、熱分解後の残渣物としてグラフェンが生成されない。このため、炭化ケイの単結晶の生成と、単結晶の熱分解処理に係わる費用は高価になる。
さらに、特許文献4に、シート状の単結晶のグラファイト化金属触媒に、炭素系物質を接触させ、還元性雰囲気で熱処理することで、グラフェンを製造する方法が記載されている。第一に、単結晶のグラファイト化金属触媒を製造する製造コストは、炭化ケイ素の単結晶よりさらに高く、面積が広くなるほど単結晶の製造費用が増大する。第二に、単結晶のグラファイト化金属触媒を炭素系物質に接触させる際に、炭素以外の不純物が残存ないしは生成された場合は、グラフェンが生成されない。第三に、水素ガスを含む窒素ガスがリッチな雰囲気で、1000℃を超える高温度で、グラファイト化金属触媒を還元処理する方法は、熱処理費用が高価になる。
On the other hand, graphene is produced by various methods, but when it is used as a transparent conductive film, a certain area is required, and the larger the area of graphene, the higher the production cost.
For example, Patent Document 3 describes a method for producing graphene by thermally decomposing a single crystal of silicon carbide. That is, the silicon carbide is heated in an inert atmosphere to thermally decompose the surface. At this time, silicon having a relatively low sublimation temperature is preferentially sublimated, and graphene is produced by the remaining carbon. However, a single crystal of silicon carbide is a very expensive material, and the larger the area, the more costly it is to grow the single crystal. Further, silicon is sublimated at a high temperature exceeding 1600 ° C. and in an atmosphere with a high degree of vacuum, but if even a small amount of silicon remains or impurities other than carbon are present, graphene is used as a residue after thermal decomposition. Not generated. Therefore, the cost of producing a single crystal of carbonized silica and the thermal decomposition treatment of the single crystal becomes expensive.
Further, Patent Document 4 describes a method for producing graphene by bringing a carbon-based substance into contact with a sheet-shaped single crystal graphitized metal catalyst and heat-treating it in a reducing atmosphere. First, the production cost of producing a single crystal graphitized metal catalyst is higher than that of a silicon carbide single crystal, and the larger the area, the higher the production cost of the single crystal. Second, when a single crystal graphitized metal catalyst is brought into contact with a carbon-based substance, if impurities other than carbon remain or are produced, graphene is not produced. Thirdly, the method of reducing the graphitized metal catalyst in an atmosphere rich in nitrogen gas containing hydrogen gas at a high temperature exceeding 1000 ° C. increases the heat treatment cost.

現在までのグラフェンの製造方法は、安価な製造方法ではない。さらに、透明導電膜として用いるグラフェンは、一定の面積を持つ必要がある。しかし、面積が広くなるほど、グラフェンの製造費用が高価になり、汎用的な透明導電膜として用いることはできない。次に、製造したグラフェンが必ずしもグラフェンでない。つまり、グラフェンは、炭素原子が六角形からなる網目構造を二次元的に形成する炭素原子の集まりからなる単結晶材料であり、不純物が全くない雰囲気で、あるいは、不純物が全く生成されない環境で、炭素原子のみの結晶成長ができなければ、グラフェンが生成されない。さらに、生成したグラフェンの厚みが極薄く、極軽量であるため、製造した生成物が、グラフェンであることを確認する方法が面倒である。
このため、本発明者は、製造したグラフェンが全て完全なグラフェンで、かつ、極めて簡単な方法で大量のグラフェンを瞬時に製造する方法を見出した(特許文献5)。すなわち、黒鉛の単結晶のみからなり、黒鉛の結晶化が100%進み、さらに、最も安価な炭素材料である、黒鉛粒子から大量のグラフェンを瞬時に製造する技術である。つまり、天然の黒鉛結晶の塊を破砕し、該破砕した黒鉛結晶から鱗片状黒鉛粒子ないしは塊状黒鉛粒子を選別した黒鉛粒子の集まりを、2枚の平行平板電極の間隙に引き詰め、該2枚の平行平板電極に電界を印加し、該電界の印加によって黒鉛粒子を形成する全ての黒鉛結晶の基底面の層間結合を同時に破壊し、基底面からなるグラフェンを大量に製造する方法である。この方法に依れば、鱗片状黒鉛粒子ないしは塊状黒鉛粒子の僅か1gから、1.62×1013個に及ぶグラフェンの集まりが瞬時に得られる。
しかし、黒鉛粒子から製造したグラフェンの面積は小さすぎ、透明導電膜として用いることができない。従って、グラフェンの扁平面同士が安価な方法で接合できれば、面積の広いグラフェン接合体が安価な透明導電膜として用いることができる。さらに、グラフェン接合体は厚みが薄いため、他の材質からなる透明基材と一体化できれば、グラフェン接合体の取り扱いが容易になる。従って、グラフェンの扁平面同士を接合する技術と、グラフェン接合体を他の材質からなる透明基材と一体化する技術とが求められている。
The graphene production method to date is not an inexpensive production method. Further, graphene used as a transparent conductive film needs to have a certain area. However, the larger the area, the higher the production cost of graphene, and the more it cannot be used as a general-purpose transparent conductive film. Second, the graphene produced is not necessarily graphene. That is, graphene is a single crystal material composed of a collection of carbon atoms that two-dimensionally forms a network structure in which carbon atoms are hexagonal, and in an atmosphere where no impurities are generated or in an environment where no impurities are generated. If crystal growth of only carbon atoms is not possible, graphene will not be produced. Further, since the graphene produced is extremely thin and extremely lightweight, it is troublesome to confirm that the produced product is graphene.
Therefore, the present inventor has found a method in which all the graphene produced is complete graphene and a large amount of graphene is instantly produced by an extremely simple method (Patent Document 5). That is, it is a technique for instantly producing a large amount of graphene from graphite particles, which is the cheapest carbon material, which is composed of only a single crystal of graphite, and the crystallization of graphite proceeds 100%. That is, a mass of natural graphite crystals is crushed, and a collection of graphite particles obtained by selecting scaly graphite particles or lumpy graphite particles from the crushed graphite crystals is pulled into the gap between two parallel plate electrodes, and the two sheets are pulled. This is a method in which an electric field is applied to the parallel plate electrodes of the above, and the interlayer bond of the basal plane of all graphite crystals forming graphite particles is simultaneously destroyed by the application of the electric field, and a large amount of graphene composed of the basal plane is produced. According to this method, a collection of 1.62 × 10 13 graphene particles can be instantly obtained from only 1 g of scaly graphite particles or lump graphite particles.
However, the area of graphene produced from graphite particles is too small to be used as a transparent conductive film. Therefore, if the flat surfaces of graphene can be bonded to each other by an inexpensive method, a graphene bonded body having a large area can be used as an inexpensive transparent conductive film. Further, since the graphene joint is thin, if it can be integrated with a transparent base material made of another material, the graphene joint can be easily handled. Therefore, there is a demand for a technique for joining the flat surfaces of graphene and a technique for integrating the graphene joint with a transparent base material made of another material.

特開2015−220192号公報JP-A-2015-220192 特開2011−065937号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-006937 特開2015−110485号公報JP-A-2015-110485 特開2009−143799号公報JP-A-2009-143799 特許第6166860号Patent No. 6166860

Nair RR,et al.,Science 320,1308(2008)Nir RR, et al. , Science 320, 1308 (2008)

特許文献5による方法で大量のグラフェンを瞬時に製造できるが、このグラフェンの集まりを用い、グラフェンの扁平面同士を接合したグラフェン接合体を製造する方法は未だに見出されていない。また、グラフェンは、炭素原子が六角形からなる網目構造を二次元的に形成する、単一の結晶子からなる極めて厚みが薄い物質であり、極めて軽量で、殆ど質量を持たない。このため、特許文献5におけるグラフェンの集まりを製造する方法において、大量のグラフェンが析出する際に、グラフェンは飛散する。また、製造したグラフェンを取り扱う際に、グラフェンは容易に飛散する。このように、グラフェンは取り扱いが難しい素材である。
いっぽう、グラフェンの透明性は、非特許文献1によれば、可視光線の透過率は97.7%で、グラフェン1層当たりの吸光度は2.3%である。このため、グラフェンの扁平面同士を接合したグラフェン接合体は、接合したグラフェンの枚数が増えるごとに、透明性が低下する。いっぽう、現在最も汎用的に用いられている透明導電膜として、酸化スズドープ酸化インジウム(In−SnO、通称ITO)があるが、ITOの可視光線の透過率は84%である。従って、ITOより優れた透明性を得るには、グラフェン接合体において、グラフェンの接合枚数は7枚以内に抑える必要がある。しかし、グラフェンの接合枚数を7枚以内に抑えたグラフェン接合体の厚みは、2.3nm以下と薄く、また、透明であるため、取り扱いが難しい。このため、透明導電性のグラフェン接合体を、他の材質からなる透明基材と一体化できれば、グラフェン接合体は、取り扱いが容易な透明導電基材になる。
従って、グラフェンを汎用的な透明導電基材として用いるには、解決すべき課題として次の5つの課題があげられる。
第一に、液体が充填された容器内で、グラフェンの集まりを製造する。これによって、グラフェンの製造時と製造後において、液体中に析出したグラフェンは飛散しない。
第二に、前記した容器の底面に、グラフェンの扁平面同士を、前記した液体を介して重なり合わせる。この後、液体を気化させると、扁平面同士が重なり合ったグラフェンの集まりが、容器の底面に形成される。これによって、グラフェン接合体を容器内に形成する準備ができる。つまり、グラフェンの厚みが極めて薄く、厚みに対する表面積の比率であるアスペクト比は極めて大きい。また、グラフェンは厚みが極めて薄く、殆ど質量を持たない。従って、これら2つの特徴を活かす方法によって、扁平面同士が重なり合ったグラフェンの集まりを、容器の底面に形成することができる。
第三に、グラフェンの扁平面同士が重なり合った部位を接合させ、扁平面同士が重なり合って接合したグラフェン接合体を、前記容器の底面に該底面の形状として形成する。つまり、グラフェンの破断強度は42N/mであり、鋼の100倍を超える強度を持つ強靭な素材である。従って、この特徴を活かす方法によって、扁平面同士が重なり合った部位が接合できる。この結果、グラフェン接合体の面積の制約と形状の制約がなくなり、グラフェン接合体を透明導電基材として用いることができる。
第四に、前記したグラフェン接合体を、他の材質からなる透明基材と一体化する。つまり、ITOより優れた透明性を得るには、グラフェンの扁平面同士を接合させる枚数を、7枚以内に抑える必要がある。しかし、グラフェン接合体の厚みは僅か2.3nm以下と薄く、取り扱いが容易でない。このため、透明導電性であるグラフェン接合体を、他の材質からなる透明基材と一体化できれば、グラフェン接合体の取り扱いが容易になり、グラフェン接合体を、汎用的な透明導電基材として使用できる。
第五に、上記した4つの工程における処理が何れも極めて簡単で、用いる材料が安価な材料である。これによって、安価な黒鉛粒子の集まりを用い、安価な方法でグラフェンの集まりを製造し、安価な方法でグラフェン接合体を製造し、さらに、安価な方法でグラフェン接合体を安価な透明基材と一体化し、安価な透明導電基材が製造できる。
本発明が解決しようとする課題は、上記の5つの課題である。
Although a large amount of graphene can be instantly produced by the method according to Patent Document 5, a method for producing a graphene conjugate in which flat planes of graphene are bonded to each other using this group of graphene has not yet been found. Graphene is an extremely thin substance composed of a single crystallite, which two-dimensionally forms a network structure in which carbon atoms are hexagonal, is extremely lightweight, and has almost no mass. Therefore, in the method for producing an aggregate of graphene in Patent Document 5, when a large amount of graphene is precipitated, the graphene is scattered. In addition, graphene is easily scattered when handling the produced graphene. As described above, graphene is a difficult material to handle.
On the other hand, regarding the transparency of graphene, according to Non-Patent Document 1, the transmittance of visible light is 97.7%, and the absorbance per layer of graphene is 2.3%. For this reason, the transparency of a graphene conjugate obtained by joining the flat surfaces of graphene decreases as the number of bonded graphenes increases. On the other hand, tin oxide-doped indium oxide (In 2 O 3- SnO 2 , commonly known as ITO) is currently the most widely used transparent conductive film, and the transmittance of visible light of ITO is 84%. Therefore, in order to obtain transparency superior to that of ITO, it is necessary to keep the number of graphene bonded to 7 or less in the graphene bonded body. However, the thickness of the graphene joint body in which the number of graphene joints is suppressed to 7 or less is as thin as 2.3 nm or less, and it is transparent, so that it is difficult to handle. Therefore, if the transparent conductive graphene joint can be integrated with the transparent base material made of another material, the graphene joint becomes a transparent conductive base material that is easy to handle.
Therefore, in order to use graphene as a general-purpose transparent conductive base material, the following five problems can be raised as problems to be solved.
First, a collection of graphene is produced in a container filled with liquid. As a result, the graphene precipitated in the liquid does not scatter during and after the production of graphene.
Secondly, the flat surfaces of graphene are superposed on the bottom surface of the container via the liquid described above. After that, when the liquid is vaporized, a collection of graphene in which the flat surfaces are overlapped is formed on the bottom surface of the container. This prepares the graphene conjugate to form in the vessel. That is, the thickness of graphene is extremely thin, and the aspect ratio, which is the ratio of the surface area to the thickness, is extremely large. In addition, graphene is extremely thin and has almost no mass. Therefore, a group of graphene in which flat surfaces overlap each other can be formed on the bottom surface of the container by a method utilizing these two characteristics.
Thirdly, the portions where the flat surfaces of graphene overlap each other are joined, and a graphene bonded body in which the flat surfaces overlap and join is formed on the bottom surface of the container as the shape of the bottom surface. That is, graphene has a breaking strength of 42 N / m, which is a tough material having a strength more than 100 times that of steel. Therefore, by a method utilizing this feature, the portions where the flat surfaces overlap can be joined. As a result, the area limitation and the shape limitation of the graphene joint are removed, and the graphene joint can be used as the transparent conductive base material.
Fourth, the graphene junction described above is integrated with a transparent base material made of another material. That is, in order to obtain transparency superior to that of ITO, it is necessary to limit the number of graphene flat surfaces bonded to each other to 7 or less. However, the thickness of the graphene junction is as thin as 2.3 nm or less, and it is not easy to handle. Therefore, if the transparent conductive graphene joint can be integrated with the transparent base material made of another material, the graphene joint can be easily handled, and the graphene joint can be used as a general-purpose transparent conductive base material. it can.
Fifth, the treatments in the above four steps are all extremely simple, and the material used is an inexpensive material. As a result, using an inexpensive graphite particle aggregate, a graphene aggregate is produced by an inexpensive method, a graphene conjugate is produced by an inexpensive method, and a graphene conjugate is produced by an inexpensive transparent substrate. It can be integrated to produce an inexpensive transparent conductive base material.
The problems to be solved by the present invention are the above five problems.

グラフェンの扁平面同士が重なり合った該扁平面同士を接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェン接合体を、合成樹脂の透明フィルムに熱圧着させた構成からなる透明導電基材を製造する方法は、
2枚の平行平板電極のうちの一方の平行平板電極の表面に、鱗片状黒鉛粒子の集まりないしは塊状黒鉛粒子の集まりを平坦に引き詰め、該平行平板電極を容器に充填されたメタノール中に浸漬させ、さらに、他方の平行平板電極を前記一方の平行平板電極の上に重ね合わせ、前記鱗片状黒鉛粒子の集まりないしは前記塊状黒鉛粒子の集まりを介して、前記2枚の平行平板電極を離間させ、該離間させた2枚の平行平板電極を前記メタノール中に浸漬させる、この後、該2枚の平行平板電極の間隙に直流の電位差を印加する、これによって、該電位差の大きさを前記2枚の平行平板電極の間隙の大きさで割った値に相当する電界が、前記鱗片状黒鉛粒子の集まりないしは前記塊状黒鉛粒子の集まりに印加され、該電界の印加によって、前記鱗片状黒鉛粒子ないしは前記塊状黒鉛粒子を形成する基底面の層間結合の全てが同時に破壊され、前記2枚の平行平板電極の間隙に、前記基底面に相当するグラフェンの集まりが製造される、この後、前記2枚の平行平板電極の間隙を拡大し、該2枚の平行平板電極を前記メタノール中で傾斜させ、さらに、前記容器に左右、前後、上下の3方向の振動を繰り返し加え、前記グラフェンの集まりを、前記2枚の平行平板電極の間隙から前記メタノール中に移動させ、この後、前記容器から前記2枚の平行平板電極を取り出す、これによって、前記容器内に前記グラフェンの集まりが前記メタノール中に析出した懸濁体が製造される、
次に、透明導電基材を製造する容器の底面に、該容器の底面の形状からなる合成樹脂の透明フィルムを配置し、さらに、前記した方法で製造した懸濁体を、透明導電基材を製造する際に必要な量として前記容器に充填し、この後、該容器に前後、左右、上下の3方向の振動を繰り返し加える、これによって、前記懸濁体を構成する前記グラフェンの集まりが、該グラフェンの扁平面を上にして前記懸濁液を構成するメタノール中を移動し、前記容器の全体に前記グラフェンが拡散し、前記グラフェンの扁平面同士がメタノールを介して重なり合った該グラフェンの集まりが、前記合成樹脂の透明フィルムの上に、前記容器の底面の形状として形成される、この後、前記グラフェンの集まりの上に該グラフェンの集まりの大きさからなる板材を載せ、さらに、前記容器をメタノールの沸点に昇温し該メタノールを気化させ、この後、前記板材を圧縮するとともに、前記容器を、前記透明フィルムを構成する合成樹脂のビカット軟化温度まで昇温する、
これによって、前記メタノールが気化した後に、前記グラフェンの扁平面同士が重なり合った該グラフェンの集まりが、前記合成樹脂の透明フィルムの上に前記容器の底面の形状として形成され、次に、前記グラフェンの集まりが圧縮され、前記グラフェンの扁平面同士が重なり合った部位に摩擦熱が発生し、該摩擦熱によって該グラフェンの扁平面同士が接合し、該グラフェンの扁平面同士が重なり合った該扁平面同士が接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェン接合体が形成されるとともに、前記合成樹脂の透明フィルムが軟化し、該軟化した合成樹脂の透明フィルムの表面に前記グラフェン接合体が圧着し、前記グラフェン接合体が前記合成樹脂の透明フィルムに熱圧着した透明導電基材が、前記容器の底面に該底面の形状からなる透明導電基材として形成される、この後、前記容器に前後、左右、上下の3方向の振動を繰り返し加え、該容器から、前記透明導電基材を取り出すことによって、グラフェンの扁平面同士が重なり合った該扁平面同士を接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェン接合体を、合成樹脂の透明フィルムに熱圧着させた構成からなる透明導電基材が製造される、透明導電基材の方法である。
A method for producing a transparent conductive base material having a structure in which a graphene junction composed of a collection of graphene obtained by joining the graphene flat surfaces on which the graphene flat surfaces are overlapped is thermocompression bonded to a synthetic resin transparent film is used.
A collection of scaly graphite particles or a collection of massive graphite particles is flatly packed on the surface of one of the two parallel plate electrodes, and the parallel plate electrode is immersed in methanol filled in a container. Further, the other parallel plate electrode is superposed on the one parallel plate electrode, and the two parallel plate electrodes are separated from each other through a collection of the scaly graphite particles or a collection of the massive graphite particles. , The two separated parallel plate electrodes are immersed in the methanol, and then a DC potential difference is applied to the gap between the two parallel plate electrodes, whereby the magnitude of the potential difference is increased to the above 2. An electric field corresponding to the value divided by the size of the gap between the parallel plate electrodes is applied to the collection of scaly graphite particles or the collection of lump graphite particles, and the application of the electric field causes the scaly graphite particles or All of the interlayer bonds of the basal plane forming the massive graphite particles are simultaneously destroyed, and a collection of graphenes corresponding to the basal plane is produced in the gap between the two parallel plate electrodes. The gap between the parallel plate electrodes is expanded, the two parallel plate electrodes are tilted in the methanol, and vibrations in three directions of left and right, front and back, and up and down are repeatedly applied to the container to collect the graphite particles. The two parallel plate electrodes are moved into the methanol through the gap between the two parallel plate electrodes, and then the two parallel plate electrodes are taken out from the container, whereby a collection of the graphite is deposited in the methanol in the container. Graphite is produced,
Next, a transparent film of synthetic resin having the shape of the bottom surface of the container is placed on the bottom surface of the container for producing the transparent conductive base material, and the suspension produced by the above method is further subjected to the transparent conductive base material. The container is filled in an amount required for production, and then vibrations in three directions of front-back, left-right, and up-down are repeatedly applied to the container, whereby a collection of graphenes constituting the suspension is formed. The graphene moves in the methanol constituting the suspension with the flat surface of the graphene facing up, the graphene is diffused throughout the container, and the flat surfaces of the graphene are overlapped with each other via methanol. Is formed on the transparent film of the synthetic resin as the shape of the bottom surface of the container, and then a plate material having the size of the group of graphene is placed on the group of graphene, and further, the container is further placed. Is heated to the boiling point of methanol to vaporize the methanol, and then the plate material is compressed and the container is heated to the Vicat softening temperature of the synthetic resin constituting the transparent film.
As a result, after the methanol is vaporized, a collection of graphenes in which the flat surfaces of the graphenes are overlapped with each other is formed on the transparent film of the synthetic resin as the shape of the bottom surface of the container, and then the graphenes are formed. The collection is compressed, and frictional heat is generated at the portion where the flat surfaces of the graphene overlap each other. The frictional heat causes the flat surfaces of the graphene to join each other, and the flat surfaces of the graphene overlap each other. A graphene joint composed of a collection of the bonded graphenes is formed, the transparent film of the synthetic resin is softened, and the graphene joint is pressure-bonded to the surface of the transparent film of the softened synthetic resin, and the graphene joint is formed. Is heat-bonded to the transparent film of the synthetic resin to form a transparent conductive base material having the shape of the bottom surface on the bottom surface of the container. By repeatedly applying vibration in the direction and taking out the transparent conductive base material from the container, a graphene joint composed of a collection of the graphenes in which the flat surfaces of the graphenes overlap each other is formed of a synthetic resin. This is a method of a transparent conductive base material for producing a transparent conductive base material having a structure in which a transparent film is heat-bonded.

つまり、本発明における透明導電基材の製造方法は、次の3つの工程からなる。
第一に、メタノール中で黒鉛粒子の集まりからグラフェンの集まりを製造し、該グラフェンの集まりがメタノール中に析出した懸濁体を製造する。このため、2枚の平行平板電極の間隙に引き詰められた鱗片状黒鉛粒子の集まりないしは塊状黒鉛粒子の集まりを、絶縁体であるメタノール中に浸漬させ、2枚の平行平板電極間に直流の電位差を印加させる。これによって、電位差を2枚の平行平板電極の間隙の大きさで割った値に相当する電界が、鱗片状黒鉛粒子の集まりないしは塊状黒鉛粒子の集まりが存在する電極間隙に発生する。この電界は、前記した黒鉛粒子の全てに対し、黒鉛結晶からなる基底面の層間結合を破壊させるのに十分なクーロン力を、基底面の層間結合の担い手である全てのπ電子に同時に与える。これによって、π電子はπ軌道上の拘束から解放され、全てのπ電子がπ軌道から離れて自由電子となる。つまり、π電子に作用するクーロン力が、π軌道の相互作用より大きな力としてπ電子に与えられると、π電子はπ軌道の拘束から解放されて自由電子になる。この結果、基底面の層間結合の担い手である全てのπ電子が、π軌道上に存在しなくなり、黒鉛粒子の全てについて、黒鉛粒子を形成する基底面の層間結合の全てが同時に破壊される。この結果、2枚の平行平板電極の間隙に、基底面の集まり、すなわちグラフェンの集まりが瞬時に製造される。製造されたグラフェンは、不純物のない黒鉛結晶のみからなる真性な物質であり、該グラフェンの集まりがメタノール中に析出した懸濁体が容器内に製造される。なお、2枚の平行平板電極がメタノール中に浸漬しているため、2枚の平行平板電極の間隙に析出したグラフェンの集まりは飛散しない。これによって、9段落に記載した5つの課題のうち、第1の課題が解決された。
なお、絶縁体であるメタノール中に浸漬した2枚の平行平板電極間に、電位差を印加させると、2枚の平行平板電極の間隙に電界が発生する。すなわち、メタノールは比抵抗が3MΩ・cm以上で、誘電率が33の絶縁体である。また、エタノールも誘電率が24からなる絶縁体であり、エタノールの電気導電率は7.5×10−6S/mである。いっぽう、鱗片状黒鉛粒子の電気伝導度が43.9S/mである。従って、エタノールは、導電体である鱗片状黒鉛粒子に比べ、電気導電度が1.7×10倍低い絶縁体である。また、本発明では、アルコールとして、最も粘度が低く、最も沸点が低く、最も安価な工業用アルコールあるメタノールを用いる。
第二に、透明導電基材を製造する容器の底面に、該底面の形状からなる合成樹脂の透明フィルムを配置し、この透明フィルムの上に、グラフェンの扁平面同士がメタノールを介して7枚より少ない枚数として、重なり合った該グラフェンの集まりを形成する。このため、容器の底面の形状からなる透明フィルムを容器の底面に配置し、さらに、前記した製造方法で製造した懸濁体を、透明導電基材を製造する際に必要な量として、容器に充填し、この後、容器に前後、左右、上下の3方向の振動を繰り返し加え、グラフェンの扁平面同士がメタノールを介して重なり合った該グラフェンの集まりを、透明フィルムの上に形成する。つまり、グラフェンの厚みが極めて薄いため、厚みに対する表面積の比率であるアスペクト比が極めて大きい。また、グラフェンは厚みが極めて薄く、殆ど質量を持たない。こうした特徴を持つグラフェンの集まりがメタノール中に析出した懸濁体に、3方向の振動を加えると、扁平面を上にしてグラフェンがメタノール中を移動し、容器の全体にグラフェンが拡散するとともに、扁平面同士がメタノールを介して重なり合う。容器への加振を停止すると、扁平面同士がメタノールを介して重なり合ったグラフェンの集まりが、透明フィルムの上に形成される。なお、容器に加える振動加速度は、グラフェンが極めて軽量であるため、0.2G程度の振動加速度である。また、容器の底面に該底面の形状からなる透明導電基材を形成するに当たって、透明導電基材にITOより優れた透明性を持たせるため、グラフェンの枚数が7枚より少ない数としてグラフェンの扁平面同士を重ね合わせる。従って、透明導電基材を形成するに当たって、事前に容器に充填する懸濁体の量を明らかにしておく。これによって、9段落に記載した5つの課題のうち、第2の課題が解決された。
第三に、グラフェンの扁平面同士を接合してグラフェン接合体を形成し、このグラフェン接合体を、合成樹脂の透明フィルムに熱圧着させる。このため、容器からメタノールを気化させた後に、グラフェンの集まりの大きさからなる板材を該グラフェンの集まりの上に載せ、該グラフェンの集まりを均等に圧縮するとともに、容器を合成樹脂のビカット軟化温度に昇温する。この際、懸濁体からメタノールが気化すると、扁平面同士が重なり合ったグラフェンの集まりが、透明フィルムの上に形成される。次に、グラフェンの扁平面同士が重なり合った部位に摩擦熱が発生し、該摩擦熱によってグラフェンの扁平面同士が接合し、グラフェンの扁平面同士が重なり合って接合したグラフェン接合体が、軟化した透明フィルムに圧着する。この後、容器に前後、左右、上下の3方向の振動を繰り返し加え、グラフェン接合体が合成樹脂の透明フィルムに熱圧着した透明導電基材を容器から剥離させ、該透明導電基材を容器から取り出す。なお、容器に加える振動加速度は、0.2G程度の振動加速度である。
つまり、グラフェンの破断強度が42N/mであり、鋼の100倍を超える強度を持つ強靭な素材である。このため、グラフェンの集まりの上方の平面に過大な圧縮応力を加えても、グラフェンの扁平面は変形も破壊もしない。これに対し、透明フィルムを形成する合成樹脂は、大きな圧縮強度を持つ。例えば、高密度ポリエチレン樹脂で19−25MPaである。1MPaは9.8kg重/mmに相当し、1mmの僅かな面積に9.8kgの荷重を載せた際の圧縮強度に相当する。従って、透明フィルムを構成する合成樹脂の中で、圧縮強度が相対的に低い高密度ポリエチレン樹脂であっても、少なくとも186kg重/mmに近い圧縮強度を持つ。また、透明フィルムを形成する他の合成樹脂の圧縮強度は、ポリ塩化ビニル樹脂で55−89MPa、ポリ塩化ビニルデン樹脂で140−190MPa、ポリプロピレン樹脂で38−55MPa、ポリエチレンテレフタレート樹脂で76−103MPa、ポリカーボネート樹脂で69−86MPa、ポリスチレン樹脂で82−89MPa、ポリメチルメタクリレート樹脂73−125MPa、ポリスルホン樹脂で276MPa、ポリエーテルスルホン樹脂で81−108MPa、ポリエーテルイミド樹脂で140MPaであり、いずれも高密度ポリエチレン樹脂より圧縮強度が大きい。従って、圧縮強度が低い高密度ポリエチレン樹脂でも、1mmの面積に対し186kg以下の荷重であれば、透明フィルムは破壊されない。従って、グラフェンの扁平面同士を接合させる際に、大きな圧縮応力を加えても、合成樹脂の透明フィルムは破壊されない。
いっぽう、熱可塑性樹脂を昇温すると、熱可塑性樹脂が急激に軟化し始める温度の目安に、ビカット軟化温度がある。このビカット軟化温度は、前記した高密度ポリエチレン樹脂で70−80℃、ポリプロピレン樹脂で80−100℃、ポリ塩化ビニル樹脂で70−85℃、ポリスチレン樹脂で85−100℃、ポリメチルメタクリレート樹脂で90−110℃、ポリカーボネート樹脂で142−146℃である。いずれもメタノールの沸点である65℃より高い。従って、ビカット軟化温度まで昇温すると、透明フィルムは軟化し始め、軟化した透明フィルムは、圧縮応力によってグラフェン接合体に圧着する。
これによって、9段落に記載した5つの課題のうち、第3と第4の課題が解決された。なお、気化したメタノールは回収機で回収し、再利用する。
ところで、グラフェン接合体を製造する際に用いるメタノールは、安価な工業用薬品である。また、黒鉛粒子も安価な工業用素材である。また、前記した3つの工程は極めて簡単な処理からなる。従って、本方法に依れば、安価な黒鉛粒子とメタノールとを用い、極めて簡単な3つの工程を連続して実施すると、グラフェン接合体が透明フィルムに熱圧着する。これによって、9段落に記載した5つの課題のうち第5の課題が解決され、すべての課題が解決された。
以上に説明した方法で製造したグラフェン接合体は、次の作用効果をもたらす。
第一に、透明導電基材が、容器の底面の形状として製造されるため、容器の底面の形状に応じて、透明導電基材の形状と面積とが自在に変えられる。このため、透明導電基材の面積の制約と形状の制約がなく、汎用的な透明導電基材として用いることができる。
第二に、透明導電基材の一方の表面を構成するグラフェン接合体は、グラフェンのみから構成される。このため、グラフェンに準ずる透明性と熱伝導性と電気導電性とを持つとともに、帯電防止機能と電磁波遮蔽機能と放熱機能とを兼備する。
第三に、グラフェン接合体の表面の凹凸は、グラフェンの厚みの0.332nmに過ぎず、完全な平面に近い。このため、透明導電基材の一方の表面は、接触角が180度に近い超撥水性を示し、この表面は撥水性と撥油性と防汚性とを兼備する。
第四に、グラフェン接合体は、厚みが僅か2.3nm以下と薄く、かつ、透明性を持つため、グラフェン接合体の存在を肉眼で識別することは難しい。しかし、グラフェン接合体に透明フィルムを熱圧着した透明導電基材は、人の手で取り扱いができる。
ここで、第一の処理において、2枚の平行平板電極の間隙に印加した電界によって、2枚の平行平板電極の間隙に引き詰められた黒鉛粒子を形成する黒鉛結晶からなる基底面の層間結合が、同時に破壊される現象を説明する。
黒鉛粒子における黒鉛結晶を形成する炭素原子は4つの価電子を持つ。このうちの3つの価電子は、基底面、すなわち、グラフェンを形成するσ電子である。このσ電子は、基底面上で隣り合う3つの炭素原子が持つσ電子と互いに120度の角度をなして共有結合し、六角形の強固な網目構造を2次元的に形成する。残り一つの価電子はπ電子であり、基底面に垂直な方向に伸びるπ軌道上に存在する。このπ電子は、基底面に垂直な上下方向で隣り合う炭素原子が持つπ電子と弱い結合力で結合し、この弱い結合力に基づいて基底面が層状に積層される。つまり基底面、すなわちグラフェンは、弱い結合力であるπ軌道の相互作用によって互いに層状に結合されている。このため、黒鉛粒子は、黒鉛結晶からなる基底面で剥がれ易い性質、すなわち、機械的な異方性を持つ。この機械的な異方性は、黒鉛粒子の潤滑性として良く知られている。
こうした黒鉛粒子に電界を印加させると、全てのπ電子に電界によるクーロン力が作用する。π電子に作用するクーロン力が、π電子に作用しているπ軌道の相互作用より大きな力としてπ電子に作用すると、π電子はπ軌道上の拘束から解放される。この結果、全てのπ電子がπ軌道から離れて自由電子となる。これによって、基底面の層間結合の担い手である全てのπ電子がπ軌道上にいなくなるため、基底面の層間結合の全てが同時に破壊される。すなわち、π電子がクーロン力Fによって基底面の層間距離bの距離を動く際に、π電子は仕事W(W=b・F)を行う。この仕事Wが、π電子に作用する1原子当たりのπ軌道の相互作用の大きさである35ミリエレクトロンボルト (エレクトロンボルトは電子が持つエネルギーの大きさを表す単位で、1エレクトロンボルトは1.62×10−19ジュールに相当する)を超えると、π電子はπ軌道の相互作用の拘束から解放されて自由電子になる。例えば、2枚の平行平板電極の間隙を100μmで離間させ、この電極の間隙に10.6キロボルト以上の直流の電位差を印加させると、基底面の層間結合が瞬時に破壊される。このように、安価な黒鉛粒子の集まりに電界を印加するという極めて簡単な手段によって、大量のグラフェンが安価に製造できる。また、基底面の層間結合の全てが同時に破壊するため、得られる微細な物質は、確実に黒鉛結晶からなる基底面であるグラフェンである。
なお、ここで言う黒鉛粒子の集まりとは、1gから100g程度の比較的少量の黒鉛粒子の集まりを言う。つまり、鱗片状黒鉛粒子ないしは塊状黒鉛粒子は、嵩密度が0.2−0.5g/cmで、粒子の大きさが1−300ミクロンの分布を持つ微細な粒子である。従って、黒鉛粒子の集まりを2枚の平行平板電極の間隙に引き詰めることは容易で、2枚の平行平板電極に電位差を印加することも容易である。2枚の平行平板電極の間隙に電位差を印加すると、黒鉛粒子が引きつめられた全ての領域に電界が発生する。この電界が、π軌道の相互作用より大きなクーロン力としてπ電子に作用し、π電子はπ軌道上の拘束から解放され、自由電子になる。この結果、黒鉛粒子における基底面の層間結合の全てが同時に破壊され、2枚の平行平板電極の間隙に、グラフェンの集まりが製造される。
ここで、懸濁体中に分散されるグラフェンの数を算術で求める。ここでは、全ての黒鉛粒子が、直径が25ミクロンの球から構成されると仮定し、黒鉛の真密度が2.25×10kg/mであるから、黒鉛粒子の1個の重さは僅かに1.84×10−8gになる。また、黒鉛粒子の厚みの平均値が10ミクロンと仮定すると、層間距離が3.354オングストロームであるので、10ミクロンの厚みを持つ鱗片状黒鉛粒子には297,265個のグラフェンが積層されている。従って、基底面の層間結合を全て破壊することで、僅か1個の球状の黒鉛粒子から297,265個のグラフェンの集まりが得られる。このため、球状の黒鉛粒子の僅か1gの集まりについて、基底面の層間結合の全てを破壊した際に、1.62×1013個からなるグラフェンの集まりが得られる。従って、本製造方法によって、僅かな量の黒鉛粒子の集まりから、莫大な数からなるグラフェンの集まりが得られる。
That is, the method for producing a transparent conductive base material in the present invention comprises the following three steps.
First, an aggregate of graphene is produced from an aggregate of graphite particles in methanol, and a suspension in which the aggregate of graphene is precipitated in methanol is produced. For this reason, a collection of scaly graphite particles or a collection of massive graphite particles narrowed in the gap between the two parallel plate electrodes is immersed in methanol, which is an insulator, and a direct current is applied between the two parallel plate electrodes. Apply a potential difference. As a result, an electric field corresponding to the value obtained by dividing the potential difference by the size of the gap between the two parallel plate electrodes is generated in the electrode gap where a collection of scaly graphite particles or a collection of massive graphite particles exists. This electric field simultaneously applies a Coulomb force sufficient for breaking the interlayer bond of the basal plane made of graphite crystals to all the above-mentioned graphite particles to all the π electrons that are responsible for the interlayer bond of the basal plane. As a result, the π electron is released from the constraint on the π orbital, and all the π electrons are separated from the π orbital and become free electrons. That is, when the Coulomb force acting on the π electron is given to the π electron as a force larger than the interaction of the π orbitals, the π electron is released from the constraint of the π orbital and becomes a free electron. As a result, all the π electrons that are responsible for the interlayer bonding of the basal plane do not exist in the π orbital, and for all the graphite particles, all the interlayer bonds of the basal plane forming the graphite particles are simultaneously destroyed. As a result, a collection of basal planes, that is, a collection of graphene, is instantly produced in the gap between the two parallel plate electrodes. The produced graphene is a genuine substance consisting only of graphite crystals without impurities, and a suspension in which a collection of the graphene is precipitated in methanol is produced in a container. Since the two parallel plate electrodes are immersed in methanol, the graphene deposited in the gap between the two parallel plate electrodes does not scatter. As a result, the first problem out of the five problems described in paragraph 9 was solved.
When a potential difference is applied between two parallel plate electrodes immersed in methanol, which is an insulator, an electric field is generated in the gap between the two parallel plate electrodes. That is, methanol is an insulator having a specific resistance of 3 MΩ · cm or more and a dielectric constant of 33. Ethanol is also an insulator having a dielectric constant of 24, and the electrical conductivity of ethanol is 7.5 × 10-6 S / m. On the other hand, the electrical conductivity of the scaly graphite particles is 43.9 S / m. Thus, ethanol, compared to the scaly graphite particles is a conductor, the electric conductivity is 1.7 × 10 7 times lower insulator. Further, in the present invention, methanol, which is an industrial alcohol having the lowest viscosity, the lowest boiling point, and the cheapest, is used as the alcohol.
Secondly, a transparent film of synthetic resin having the shape of the bottom surface is placed on the bottom surface of a container for producing a transparent conductive base material, and seven graphene flat surfaces are formed on the transparent film via methanol. As a smaller number, it forms a collection of overlapping graphenes. Therefore, a transparent film having the shape of the bottom surface of the container is placed on the bottom surface of the container, and the suspension produced by the above-mentioned production method is used in the container as an amount required for producing the transparent conductive base material. After filling, the container is repeatedly vibrated in three directions of front-back, left-right, and up-down to form a collection of graphenes on which the flat surfaces of graphenes are overlapped with each other via methanol. That is, since the thickness of graphene is extremely thin, the aspect ratio, which is the ratio of the surface area to the thickness, is extremely large. In addition, graphene is extremely thin and has almost no mass. When a three-way vibration is applied to a suspension in which a collection of graphene having these characteristics is precipitated in methanol, the graphene moves in the methanol with the flat surface facing up, and the graphene diffuses throughout the container. The flat planes overlap with each other via methanol. When the vibration to the container is stopped, a collection of graphene in which the flat surfaces are overlapped with each other via methanol is formed on the transparent film. The vibration acceleration applied to the container is about 0.2 G because graphene is extremely lightweight. Further, in forming the transparent conductive base material having the shape of the bottom surface on the bottom surface of the container, in order to give the transparent conductive base material more transparency than ITO, the number of graphene is set to be less than 7, and the graphene is flattened. Overlay the faces. Therefore, before forming the transparent conductive base material, the amount of the suspension to be filled in the container should be clarified. As a result, the second problem out of the five problems described in paragraph 9 was solved.
Third, the flat planes of graphene are joined to form a graphene joint, and the graphene joint is thermocompression bonded to a transparent film made of synthetic resin. Therefore, after vaporizing methanol from the container, a plate material having the size of the graphene aggregate is placed on the graphene aggregate to evenly compress the graphene aggregate, and the container is heated to the bicut softening temperature of the synthetic resin. The temperature rises to. At this time, when methanol is vaporized from the suspension, a collection of graphene in which flat surfaces are overlapped is formed on the transparent film. Next, frictional heat is generated at the portion where the graphene flat surfaces overlap each other, and the graphene flat surfaces are joined to each other by the frictional heat, and the graphene joint body in which the graphene flat surfaces are overlapped and joined is softened and transparent. Press onto the film. After that, the container is repeatedly vibrated in three directions of front-back, left-right, and up-down to peel off the transparent conductive base material whose graphene conjugate is thermocompression-bonded to the transparent film of synthetic resin from the container, and the transparent conductive base material is removed from the container. Take it out. The vibration acceleration applied to the container is about 0.2 G.
That is, graphene has a breaking strength of 42 N / m, which is a tough material having a strength more than 100 times that of steel. Therefore, even if an excessive compressive stress is applied to the plane above the graphene aggregate, the flat plane of graphene does not deform or break. On the other hand, the synthetic resin forming the transparent film has a large compressive strength. For example, it is 19-25 MPa for high-density polyethylene resin. 1 MPa corresponds to 9.8 kg weight / mm 2, and corresponds to the compressive strength when a load of 9.8 kg is placed on a small area of 1 mm 2 . Therefore, among the synthetic resins constituting the transparent film, even a high-density polyethylene resin having a relatively low compressive strength has a compressive strength of at least 186 kg weight / mm 2 . The compressive strength of other synthetic resins forming a transparent film is 55-89 MPa for polyvinyl chloride resin, 140-190 MPa for polyvinyl chloride resin, 38-55 MPa for polypropylene resin, 76-103 MPa for polyethylene terephthalate resin, and polycarbonate. Resin is 69-86 MPa, polystyrene resin is 82-89 MPa, polymethyl methacrylate resin 73-125 MPa, polysulfone resin is 276 MPa, polyether sulfone resin is 81-108 MPa, polyetherimide resin is 140 MPa, all of which are high-density polyethylene resins. Higher compression strength. Therefore, even with a high-density polyethylene resin having a low compressive strength, the transparent film is not destroyed if the load is 186 kg or less with respect to an area of 1 mm 2 . Therefore, the transparent film of the synthetic resin is not destroyed even if a large compressive stress is applied when joining the flat surfaces of graphene.
On the other hand, when the temperature of the thermoplastic resin is raised, the Vicat softening temperature is a guideline for the temperature at which the thermoplastic resin begins to soften rapidly. The bicut softening temperature is 70-80 ° C for the high-density polyethylene resin, 80-100 ° C for the polypropylene resin, 70-85 ° C for the polyvinyl chloride resin, 85-100 ° C for the polystyrene resin, and 90 for the polymethylmethacrylate resin. It is −110 ° C. and 142-146 ° C. for polypropylene resin. Both are higher than the boiling point of methanol, 65 ° C. Therefore, when the temperature is raised to the Vicat softening temperature, the transparent film begins to soften, and the softened transparent film is pressure-bonded to the graphene joint by compressive stress.
As a result, the third and fourth problems out of the five problems described in paragraph 9 were solved. The vaporized methanol is recovered by a recovery machine and reused.
By the way, methanol used in producing a graphene conjugate is an inexpensive industrial chemical. Graphite particles are also an inexpensive industrial material. In addition, the above-mentioned three steps consist of extremely simple processes. Therefore, according to this method, when inexpensive graphite particles and methanol are used and three extremely simple steps are carried out in succession, the graphene junction is thermocompression bonded to the transparent film. As a result, the fifth problem out of the five problems described in paragraph 9 was solved, and all the problems were solved.
The graphene conjugate produced by the method described above brings about the following effects.
First, since the transparent conductive base material is manufactured as the shape of the bottom surface of the container, the shape and area of the transparent conductive base material can be freely changed according to the shape of the bottom surface of the container. Therefore, there are no restrictions on the area and shape of the transparent conductive base material, and it can be used as a general-purpose transparent conductive base material.
Second, the graphene conjugate constituting one surface of the transparent conductive base material is composed of graphene only. Therefore, it has transparency, thermal conductivity, and electrical conductivity similar to graphene, and also has an antistatic function, an electromagnetic wave shielding function, and a heat dissipation function.
Third, the surface irregularities of the graphene joint are only 0.332 nm of the graphene thickness, which is close to a perfect flat surface. Therefore, one surface of the transparent conductive base material exhibits super water repellency with a contact angle close to 180 degrees, and this surface has water repellency, oil repellency, and antifouling property.
Fourth, since the graphene conjugate is as thin as 2.3 nm or less and has transparency, it is difficult to visually identify the presence of the graphene conjugate. However, the transparent conductive base material obtained by thermocompression bonding a transparent film to the graphene joint can be handled by human hands.
Here, in the first treatment, the interlayer bond of the basal plane made of graphite crystals forming graphite particles narrowed in the gaps between the two parallel plate electrodes by the electric field applied to the gaps between the two parallel plate electrodes. However, the phenomenon of being destroyed at the same time will be explained.
The carbon atom forming the graphite crystal in the graphite particles has four valence electrons. Three of these valence electrons are the basal plane, that is, the σ electrons that form graphene. These σ electrons covalently bond with the σ electrons of three adjacent carbon atoms on the basal plane at an angle of 120 degrees to form a strong hexagonal network structure two-dimensionally. The remaining one valence electron is a π electron, which exists in a π orbit extending in a direction perpendicular to the basal plane. The π-electrons are bonded to the π-electrons of adjacent carbon atoms in the vertical direction perpendicular to the basal plane with a weak bonding force, and the basal plane is laminated in layers based on this weak bonding force. That is, the basal plane, that is, graphene, is layered to each other by the interaction of π orbitals, which is a weak bonding force. Therefore, the graphite particles have a property of being easily peeled off at the basal plane made of graphite crystals, that is, having mechanical anisotropy. This mechanical anisotropy is well known as the lubricity of graphite particles.
When an electric field is applied to these graphite particles, a Coulomb force due to the electric field acts on all π electrons. When the Coulomb force acting on the π electron acts on the π electron as a force larger than the interaction of the π orbital acting on the π electron, the π electron is released from the constraint on the π orbit. As a result, all π electrons move away from the π orbital and become free electrons. As a result, all the π electrons that are the bearers of the interlayer bonding of the basal plane disappear from the π orbital, so that all the interlayer bonding of the basal plane is destroyed at the same time. That is, when the π electron moves a distance of the interlayer distance b of the basal plane by the Coulomb force F, the π electron performs work W (W = b · F). This work W is 35 millielectronvolts, which is the magnitude of the interaction of π orbitals per atom acting on π electrons (electron volt is a unit that expresses the magnitude of energy possessed by an electron, and 1 electron volt is 1. Beyond (corresponding to 62 × 10-19 joules), the π electron is released from the constraint of the interaction of the π orbit and becomes a free electron. For example, if the gap between the two parallel plate electrodes is separated by 100 μm and a DC potential difference of 10.6 kilovolt or more is applied to the gap between the electrodes, the interlayer bond on the basal plane is instantly broken. As described above, a large amount of graphene can be inexpensively produced by an extremely simple means of applying an electric field to a collection of inexpensive graphite particles. Further, since all the interlayer bonds of the basal plane are broken at the same time, the obtained fine substance is graphene, which is the basal plane made of graphite crystals.
The group of graphite particles referred to here means a group of relatively small amounts of graphite particles of about 1 g to 100 g. That is, the scaly graphite particles or the massive graphite particles are fine particles having a bulk density of 0.2-0.5 g / cm 3 and a particle size of 1-300 microns. Therefore, it is easy to pull the aggregate of graphite particles into the gap between the two parallel plate electrodes, and it is also easy to apply a potential difference to the two parallel plate electrodes. When a potential difference is applied to the gap between the two parallel plate electrodes, an electric field is generated in all the regions where the graphite particles are attracted. This electric field acts on the π electron as a Coulomb force larger than the interaction of the π orbit, and the π electron is released from the constraint on the π orbit and becomes a free electron. As a result, all the interlayer bonds of the basal plane in the graphite particles are simultaneously broken, and a graphene aggregate is produced in the gap between the two parallel plate electrodes.
Here, the number of graphene dispersed in the suspension is calculated by arithmetic. Here, it is assumed that all graphite particles are composed of spheres having a diameter of 25 microns, and since the true density of graphite is 2.25 × 10 3 kg / m 3 , the weight of one graphite particle is high. Is only 1.84 x 10-8 g. Assuming that the average thickness of the graphite particles is 10 microns, the interlayer distance is 3.354 angstroms. Therefore, 297,265 graphenes are laminated on the scaly graphite particles having a thickness of 10 microns. .. Therefore, by breaking all the interlayer bonds on the basal plane, a collection of 297,265 graphenes can be obtained from only one spherical graphite particle. Therefore, for an aggregate of only 1 g of spherical graphite particles, an aggregate of 1.62 × 10 13 graphenes can be obtained when all the interlayer bonds on the basal plane are broken. Therefore, according to this production method, an enormous number of graphene aggregates can be obtained from a small amount of graphite particles.

10段落に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法は、
可視光線の波長領域での屈折率が0.4以上で2.4以下の性質を持つ金属を熱分解で析出する金属化合物を、メタノールに分散し、該金属化合物が分子状態で前記メタノールに分散したメタノール分散液を作成し、前記メタノールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度が前記メタノールの粘度より高い第二の性質と、融点が20℃より低い第三の性質と、沸点が前記金属化合物の熱分解温度より低い第四の性質とを兼備する有機化合物を、前記メタノール分散液に混合し、該有機化合物が前記メタノール分散液と均一に混ざり合った混合液を作成し、該混合液を、10段落に記載した製造方法で製造した透明導電基材を構成するグラフェン接合体の表面に塗布ないしは印刷し、該透明導電基材を熱処理して前記金属化合物を熱分解する、これによって、可視光線の波長領域での屈折率が0.4以上で2.4以下の性質を持つ金属からなる第一の特徴と、粒子の大きさが可視光線の波長より1桁小さい粒状の微粒子からなる第二の特徴を兼備する金属微粒子の集まりが、前記混合液を塗布ないしは印刷した前記グラフェン接合体の表面に一斉に析出し、該金属微粒子同士が互いに接触する部位で金属結合し、該金属結合した金属微粒子の集まりが、前記混合液を塗布ないしは印刷した前記グラフェン接合体の表面に形成される、この後、該金属微粒子の集まりが形成されたグラフェン接合体の表面を均等に圧縮し、前記金属結合した金属微粒子の集まりを塑性変形させるとともに、該塑性変形した金属微粒子の集まりが前記グラフェン接合体の表面と接触する部位に摩擦熱を発生させ、該摩擦熱によって、前記塑性変形した金属微粒子の集まりが前記グラフェン接合体の表面に接合する、これによって、前記透明導電基材を構成する前記グラフェン接合体の表面に、前記金属微粒子の集まりからなる透明電極が形成される、10段落に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法である。
The method of forming a transparent electrode on the surface of a transparent conductive base material described in paragraph 10 is described.
A metal compound that precipitates a metal having a refractive index of 0.4 or more and 2.4 or less by thermal decomposition in the wavelength region of visible light is dispersed in methanol, and the metal compound is dispersed in the methanol in a molecular state. The first property of dissolving or mixing in the methanol, the second property having a viscosity higher than that of the methanol, the third property having a melting point lower than 20 ° C., and the boiling point are described above. An organic compound having a fourth property lower than the thermal decomposition temperature of the metal compound is mixed with the methanol dispersion to prepare a mixed solution in which the organic compound is uniformly mixed with the methanol dispersion, and the mixture is prepared. The liquid is applied or printed on the surface of the graphene conjugate constituting the transparent conductive base material produced by the production method described in paragraph 10, and the transparent conductive base material is heat-treated to thermally decompose the metal compound. The first feature is that the metal has a refractive index of 0.4 or more and 2.4 or less in the visible light wavelength region, and the particle size is one digit smaller than the visible light wavelength. A collection of metal fine particles having the second characteristic of the above is deposited all at once on the surface of the graphene junction to which the mixed solution is applied or printed, and the metal fine particles are metal-bonded at a portion where they come into contact with each other to form the metal. A collection of bonded metal fine particles is formed on the surface of the graphene joint to which the mixed solution is applied or printed, and then the surface of the graphene joint on which the collection of metal fine particles is formed is evenly compressed. While plastically deforming the collection of metal-bonded metal fine particles, frictional heat is generated at a portion where the collection of plastically deformed metal fine particles comes into contact with the surface of the graphene joint, and the plastically deformed metal is generated by the frictional heat. A collection of fine particles is bonded to the surface of the graphene junction, whereby a transparent electrode composed of the collection of metal fine particles is formed on the surface of the graphene junction constituting the transparent conductive substrate. It is a method of forming a transparent electrode on the surface of the above-described transparent conductive base material.

つまり、透明導電基材の一方の表面であるグラフェン接合体に、金属結合した金属微粒子の集まりからなる透明電極を形成する方法は、次の5つの工程からなる。
第一に、可視光線の波長領域での屈折率が、0.4以上で2.4以下の性質を持つ金属を熱分解で析出する金属化合物をメタノールに分散し、金属化合物を分子状態でメタノールに分散し、金属微粒子の原料を液相化する。
第二に、4つの性質を兼備する有機化合物をメタノール分散液に混合し、有機化合物がメタノール分散液と均一に混ざり合った混合液を作成する。
第三に、透明導電基材の一方の表面であるグラフェン接合体に、透明電極を形成する部位に、混合液を塗布ないしは印刷し、混合液の粘度に応じた厚みで塗膜ないしは印刷膜を形成する。なお、有機化合物の粘度と混合液における有機化合物の濃度とに応じて、混合液の粘度が自在に変えられ、塗膜ないしは印刷膜の厚みは自在に変えられる。さらに、混合液の粘度を低減すれば、スクリーン印刷の際の印刷膜の形状と線幅の制約を受けない。また、塗膜ないしは印刷膜の形状と大きさとの制約がなく、グラフェン接合体に接合する金属微粒子の集まり、つまり、透明電極の形状と大きさとの制約はない。
第四に、塗膜ないしは印刷膜を熱処理して金属化合物を熱分解する。この際、昇温に順じて次の現象が起こる。最初に、メタノールの沸点に達すると、塗膜ないしは印刷膜からメタノールが気化する。この際、金属化合物はメタノールに分散するが有機化合物に分散しないため、金属化合物の微細結晶が有機化合物中に一斉に析出し、塗膜ないしは印刷膜は微細結晶が有機化合物に均一に析出した懸濁体になる。次に、有機化合物の沸点に達すると、塗膜ないしは印刷膜から有機化合物が気化する。気化した有機化合物は、回収して再利用する。この結果、塗膜ないしは印刷膜が金属化合物の微細結晶の集まりになる。なお、微細結晶の大きさは、金属化合物の熱分解で析出する40−60nmの金属微粒子の大きさに近い。さらに、金属化合物が熱分解する温度に達すると微細結晶が熱分解し、金属化合物の微細結晶が、無機物ないしは有機物と金属とに分解され、無機物ないしは有機物の気化した後に、40−60nmの大きさの粒状微粒子である第一の特徴と、可視光線の波長領域での屈折率が0.4以上で2.4以下の性質を持つ金属からなる第二の特徴とを兼備する金属微粒子の集まりが、塗膜ないしは印刷膜が形成されたグラフェン接合体に一斉に析出する。この金属微粒子は不純物を持たない活性状態で析出し、金属微粒子同士が互いに接触する部位で金属結合し、金属結合した金属微粒子の集まりがグラフェン接合体に形成される。これによって、金属微粒子の集まりが透明性と導電性とを持つ。
第五に、金属結合した金属微粒子の集まりが形成されたグラフェン接合体の上方の平面を均等に圧縮し、金属結合した金属微粒子の集まりを塑性変形させるとともに、塑性変形した金属微粒子の集まりが、グラフェン接合体と接触する部位に摩擦熱を発生させ、該摩擦熱によって、塑性変形した金属微粒子の集まりがグラフェン接合体に接合される。これによって、金属結合した金属微粒子の集まりがグラフェン接合体に接合され、グラフェン接合体表面に、金属微粒子の集まりからなる透明電極が接合される。なお、金属微粒子は不純物がない真性な金属からなり、また、グラフェン接合体も不純物がない真性な物質であるため、金属微粒子は強固にグラフェン接合体に接合する。
以上に説明した金属微粒子の集まりをグラフェン接合体に接合する処理が何れも極めて簡単で、用いる材料が安価な工業用の薬品である。これによって、安価な透明導電基材に、安価な方法で金属微粒子の集まりが接合でき、安価な透明電極が透明導電基材に形成され、透明導電基材は様々な用途に汎用的に使用できる。
なお、金属化合物が熱分解する温度において、合成樹脂の透明フィルムが熱分解しなければ、透明フィルムは不可逆変化せず、元の物性を維持し、透明導電基材の一方の表面であるグラフェン接合体に、金属結合した金属微粒子の集まりからなる透明電極が形成できる。このため、金属化合物の熱分解温度より、熱分解温度が高い合成樹脂からなる透明フィルムを用いる。
以上に説明した透明導電基材に形成した透明電極は、次の作用効果をもたらす。
第一に、熱分解で析出する金属微粒子の原料を塗料化したため、グラフェン接合体に接合させる金属微粒子の集まり、つまり、透明電極の大きさと形状の制約はない。また、塗料における粘度が自在に調整でき、塗料を塗布ないしは印刷する際の制約を受けない。
第二、金属微粒子は不純物がない真性な金属として析出する。いっぽう、グラフェン接合体を容器から取り出し、グラフェン接合体の表面に混合液を塗布するまでに、グラフェン接合体の表面に、水分子や水酸基や有機物などからなる低沸点の不純物が付着する場合がある。しかし、塗膜ないしは印刷膜からメタノール気化し、次いで金属化合物の熱分解物が気化する際に、これらの不純物が沸点の順番に気化し、グラフェン接合体は、容器に製造された際のように、不純物がない真性な物質に戻る。また、メタノールと金属化合物の熱分解物とが気化する際に、塗膜ないしは印刷膜が形成された部位は、外部より相対的に陽圧になっているため、塗膜ないしは印刷膜が形成されたグラフェン接合体の表面に、不純物が侵入して再度吸着することはない。このため、真性な金属からなる金属微粒子の集まりは、真性な物質からなるグラフェン接合体に、強固に接合する。
第三に、可視光線の波長領域で、金属の屈折率が0.4以上で2.4以下であり、空気の屈折率1に近いため、7割以上の可視光線が、金属結合した金属微粒子の集まりに入射する。また、金属微粒子の大きさが可視光線の波長より1桁小さいため、金属微粒子の集まりにおいて可視光線は散乱せず、高い透明性をもって金属微粒子の集まりを透過する。この結果、金属結合した金属微粒子の集まりは、透明電極を構成する。
第四に、安価な材料を用い、安価な方法で、金属結合した金属微粒子の集まりを、グラフェン接合体に接合でき、安価な透明電極がグラフェン接合体の表面に形成できる。
以上に説明したように、本方法に依れば、透明導電基材の表面に透明電極が形成できる。この結果、タッチパネル用透明導電フィルム、フレキシブル回路基板、有機ELの透明導電フィルム、有機薄膜太陽電池の透明導電フィルムやフレキシブルLED導電フィルムなど様々な用途に適応できる透明導電フィルムが安価に製造できる。
なお、金属結合した金属微粒子の集まりにおける、可視光線の表面反射率と全光線透過率とは、下記の14段落で、また、金属微粒子の集まりにおける光の散乱は、下記の15段落で説明する。
That is, the method of forming a transparent electrode composed of a collection of metal-bonded metal fine particles on a graphene junction, which is one surface of a transparent conductive base material, comprises the following five steps.
First, a metal compound that precipitates a metal having a refractive index of 0.4 or more and 2.4 or less in the wavelength region of visible light by thermal decomposition is dispersed in methanol, and the metal compound is methanol in a molecular state. The raw material of the metal fine particles is liquid-phased.
Second, an organic compound having four properties is mixed with a methanol dispersion to prepare a mixed solution in which the organic compound is uniformly mixed with the methanol dispersion.
Third, a mixed solution is applied or printed on the graphene joint, which is one surface of the transparent conductive base material, on the portion where the transparent electrode is formed, and a coating film or a printing film is applied with a thickness according to the viscosity of the mixed solution. Form. The viscosity of the mixed solution can be freely changed and the thickness of the coating film or the printing film can be freely changed according to the viscosity of the organic compound and the concentration of the organic compound in the mixed solution. Further, if the viscosity of the mixed solution is reduced, the shape and line width of the printing film during screen printing are not restricted. Further, there are no restrictions on the shape and size of the coating film or the printing film, and there are no restrictions on the shape and size of the transparent electrode, that is, the collection of metal fine particles bonded to the graphene joint.
Fourth, the coating film or the printing film is heat-treated to thermally decompose the metal compound. At this time, the following phenomenon occurs in accordance with the temperature rise. First, when the boiling point of methanol is reached, methanol is vaporized from the coating film or printed film. At this time, since the metal compound is dispersed in methanol but not in the organic compound, the fine crystals of the metal compound are precipitated all at once in the organic compound, and the fine crystals are uniformly precipitated in the organic compound in the coating film or the printed film. It becomes turbid. Next, when the boiling point of the organic compound is reached, the organic compound is vaporized from the coating film or the printed film. The vaporized organic compound is recovered and reused. As a result, the coating film or the printing film becomes a collection of fine crystals of the metal compound. The size of the fine crystals is close to the size of the metal fine particles of 40-60 nm precipitated by the thermal decomposition of the metal compound. Further, when the temperature at which the metal compound is thermally decomposed is reached, the fine crystals are thermally decomposed, and the fine crystals of the metal compound are decomposed into an inorganic substance or an organic substance and a metal, and after vaporization of the inorganic substance or the organic substance, the size is 40-60 nm. A collection of metal fine particles having both the first characteristic of being granular fine particles of the above and the second characteristic of a metal having a refractive index of 0.4 or more and 2.4 or less in the wavelength region of visible light. , The coating film or the printing film is formed all at once on the graphene bond. The metal fine particles are precipitated in an active state without impurities, and metal bonds are formed at the sites where the metal fine particles are in contact with each other, and a collection of metal-bonded metal fine particles is formed in a graphene junction. As a result, the collection of metal fine particles has transparency and conductivity.
Fifth, the upper plane of the graphene junction in which the metal-bonded metal fine particles are formed is evenly compressed to plastically deform the metal-bonded metal fine particles, and the plastic-deformed metal fine particles are formed. A frictional heat is generated at a portion in contact with the graphene joint, and the frictional heat joins a collection of plastically deformed metal fine particles to the graphene joint. As a result, a collection of metal-bonded metal fine particles is bonded to the graphene junction, and a transparent electrode composed of a collection of metal fine particles is bonded to the surface of the graphene junction. Since the metal fine particles are made of a genuine metal without impurities and the graphene junction is also a genuine substance without impurities, the metal fine particles are firmly bonded to the graphene junction.
The process of joining the aggregate of metal fine particles described above to the graphene joint is extremely simple, and the material used is an inexpensive industrial chemical. As a result, a collection of metal fine particles can be bonded to an inexpensive transparent conductive base material by an inexpensive method, an inexpensive transparent electrode is formed on the transparent conductive base material, and the transparent conductive base material can be used for various purposes. ..
If the transparent film of the synthetic resin does not thermally decompose at the temperature at which the metal compound thermally decomposes, the transparent film does not change irreversibly, maintains its original physical properties, and is graphene bonded on one surface of the transparent conductive substrate. A transparent electrode made of a collection of metal-bonded metal fine particles can be formed on the body. Therefore, a transparent film made of a synthetic resin having a higher thermal decomposition temperature than the thermal decomposition temperature of the metal compound is used.
The transparent electrode formed on the transparent conductive base material described above brings about the following effects.
First, since the raw material of the metal fine particles precipitated by thermal decomposition is made into a paint, there is no restriction on the size and shape of the transparent electrode, that is, the collection of the metal fine particles to be bonded to the graphene joint. In addition, the viscosity of the paint can be freely adjusted, and there are no restrictions when applying or printing the paint.
Second, the metal fine particles are precipitated as a genuine metal without impurities. On the other hand, by the time the graphene conjugate is taken out of the container and the mixed solution is applied to the surface of the graphene conjugate, low boiling point impurities such as water molecules, hydroxyl groups and organic substances may adhere to the surface of the graphene conjugate. .. However, when methanol is vaporized from the coating film or printed film, and then the pyrolysis product of the metal compound is vaporized, these impurities are vaporized in the order of boiling points, and the graphene conjugate is as if it was manufactured in a container. , Return to a genuine substance without impurities. Further, when the methanol and the thermal decomposition product of the metal compound are vaporized, the portion where the coating film or the printing film is formed has a relatively positive pressure from the outside, so that the coating film or the printing film is formed. The surface of the graphene bonded body is not invaded by impurities and adsorbed again. For this reason, a collection of metal fine particles made of an intrinsic metal is firmly bonded to a graphene conjugate made of an intrinsic substance.
Third, in the wavelength region of visible light, the refractive index of metal is 0.4 or more and 2.4 or less, which is close to the refractive index of air 1, so that 70% or more of visible light is metal-bonded metal fine particles. It is incident on the gathering of. Further, since the size of the metal fine particles is an order of magnitude smaller than the wavelength of the visible light, the visible light is not scattered in the collection of the metal fine particles and is transmitted through the collection of the metal fine particles with high transparency. As a result, a collection of metal-bonded metal fine particles constitutes a transparent electrode.
Fourth, a collection of metal-bonded metal fine particles can be bonded to a graphene junction by using an inexpensive material and by an inexpensive method, and an inexpensive transparent electrode can be formed on the surface of the graphene junction.
As described above, according to this method, a transparent electrode can be formed on the surface of the transparent conductive base material. As a result, a transparent conductive film that can be applied to various uses such as a transparent conductive film for a touch panel, a flexible circuit board, a transparent conductive film of an organic EL, a transparent conductive film of an organic thin-film solar cell, and a flexible LED conductive film can be manufactured at low cost.
The surface reflectance and total light transmittance of visible light in a collection of metal-bonded metal fine particles will be described in paragraph 14 below, and the scattering of light in a collection of metal fine particles will be described in paragraph 15 below. ..

ここで、表面反射率と全光線透過率とを説明する。光が基材に入射する際に、空気と基材との屈折率の差に応じて表面反射が生じる。従って、透明のガラスでも表面反射によるロスが発生し、全光線透過率は100%にならない。ちなみに、厚さが2mmのフロートガラスでは、可視光線の波長領域において全光線透過率は約90%である。基材に垂直に入射した光の表面における表面反射率Rは、基材の屈折率nと空気の屈折率mとからなる数式1によって算出される。また、全光線透過率Tは表面反射率Rからなる数式2によって算出される。従って、金属の屈折率が0.4の場合は、透明電極に入射する全光線透過率は67%になり、金属の屈折率が2.4の場合は、透明電極に入射する全光線透過率は69%となり、7割以上の可視光線が導電層に入射する。
数1
R=(n―m)/(n+m)
数2
T=(1−R)
Here, the surface reflectance and the total light transmittance will be described. When light enters the substrate, surface reflection occurs according to the difference in refractive index between the air and the substrate. Therefore, even with transparent glass, loss due to surface reflection occurs, and the total light transmittance does not reach 100%. By the way, in the float glass having a thickness of 2 mm, the total light transmittance is about 90% in the wavelength region of visible light. The surface reflectance R on the surface of light vertically incident on the base material is calculated by Equation 1 consisting of the refractive index n of the base material and the refractive index m of air. Further, the total light transmittance T is calculated by the mathematical formula 2 composed of the surface reflectance R. Therefore, when the refractive index of the metal is 0.4, the total light transmittance incident on the transparent electrode is 67%, and when the refractive index of the metal is 2.4, the total light transmittance incident on the transparent electrode is 67%. Is 69%, and 70% or more of visible light is incident on the conductive layer.
Number 1
R = (nm) 2 / (n + m) 2
Number 2
T = (1-R) 2

次に、光の散乱を説明する。可視光線が粒子の集まりに照射された際の光の散乱は、数式3に示すレイリー散乱式が適応できる。数式3におけるSは散乱の比率を意味する散乱係数で、λは可視光線の波長で、Dは粒子径で、mは粒子の屈折率で、πは円周率である。従って、散乱係数Sの大きさは、可視光線の波長λに対する粒子径Dの比率D/λの4乗に依存し、また、粒子径Dの2乗と、屈折率mにも依存する。金属微粒子の大きさDが、可視光の波長λより1桁小さいため、比率D/λは小さく、また、粒子径Dも十分に小さい。さらに、金属の屈折率mが0.4以上で2.4以下の値である。従って、散乱係数Sは極めて小さく、金属微粒子の集まりでは、可視光線が散乱せず、金属微粒子の集まりからなる透明電極は高い透明性を示す。
数3
S=4/3・π/λ・D{(m−1)/(m+1)}
Next, light scattering will be described. The Rayleigh scattering formula shown in Equation 3 can be applied to the scattering of light when visible light is applied to a collection of particles. In Equation 3, S is the scattering coefficient, which means the ratio of scattering, λ is the wavelength of visible light, D is the particle diameter, m is the refractive index of the particle, and π is the pi. Therefore, the magnitude of the scattering coefficient S depends on the ratio D / λ of the particle diameter D to the wavelength λ of visible light to the fourth power, and also depends on the square of the particle diameter D and the refractive index m. Since the size D of the metal fine particles is an order of magnitude smaller than the wavelength λ of visible light, the ratio D / λ is small, and the particle diameter D is also sufficiently small. Further, the refractive index m of the metal is 0.4 or more and 2.4 or less. Therefore, the scattering coefficient S is extremely small, visible light is not scattered in the collection of metal fine particles, and the transparent electrode composed of the collection of metal fine particles exhibits high transparency.
Number 3
S = 4/3 · π 5 / λ 4 · D 6 {(m 2 -1) / (m 2 +1)} 2

12段落に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法は、
12段落に記載した金属化合物が、金属がニッケルないしはアルミニウムからなる第1の特徴と、微粒子の大きさが可視光線の波長より1桁小さい第2の特徴を兼備する金属の粒状微粒子を熱分解で析出する金属化合物であり、該金属化合物を、12段落に記載した金属化合物として用い、12段落に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法に従って、透明電極を形成する、12段落に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法である。
The method of forming a transparent electrode on the surface of the transparent conductive base material described in paragraph 12 is described.
The metal compound described in paragraph 12 thermally decomposes granular fine particles of metal having both the first characteristic that the metal is composed of nickel or aluminum and the second characteristic that the size of the fine particles is an order of magnitude smaller than the wavelength of visible light. A metal compound that precipitates, wherein the metal compound is used as the metal compound described in paragraph 12 to form a transparent electrode according to the method of forming a transparent electrode on the surface of a transparent conductive substrate described in paragraph 12. It is a method of forming a transparent electrode on the surface of the transparent conductive base material described in 1.

つまり、ニッケルないしはアルミニウムは、可視光線の波長領域(380−750nm)での屈折率が0.4以上で2.4以下であり、7割以上の可視光線が前記した金属結合した金属微粒子の集まりに入射する。また、ニッケルないしはアルミニウムからなる微粒子の大きさが、可視光線の波長より1桁小さく、前記した金属結合した金属微粒子の集まりにおける可視光線の散乱係数Sは極めて小さく、金属結合した金属微粒子の集まりにおいて、可視光線は散乱せず、高い透明性を示す。これによって、金属結合した金属微粒子の集まりは、透明電極を形成する。
すなわち、ニッケルの屈折率は、380nmで1.61、波長が長くなるとと共に増大し、539nmで1.75、709nmで2.21、729nmで2.28、750nmで2.34である。いっぽう、ニッケル微粒子の集まりの表面で、空気とニッケルとの屈折率の違いで光線が反射する。この際、光線の透過率は、380nmで89%、539nmで86%、709nmで74%、729nmで72%、750nmで70%になる。また、ニッケル微粒子の大きさは、可視光線の波長より1桁小さい。従って、赤色の可視光線の成分の一部が、ニッケル微粒子の集まりの表面で反射されるが、ニッケル微粒子の集まりに入り込んだ光線は、散乱することなくニッケル微粒子の集まりを透過する。このため、ニッケル微粒子の集まりは透明性を示す。
また、アルミニウムの屈折率は、800nmで最大の2.80で、波長が短くなるにつれ急減し、750nmで2.40、708nmで1.91、560nmで空気の屈折率1に最も近づき、450nmで0.620、380nmで0.45となる。いっぽう、アルミニウム微粒子の集まりの表面で、空気とアルミニウムとの屈折率の違いで光線が反射する。この際、光線の透過率は、750nmで69%、708nmで81%、560nmで100%、450nmで89%、380nmで73%である。また、アルミニウム微粒子の大きさは、可視光線の波長より1桁小さい。このため、アルミニウム微粒子の集まりの表面で、赤色と紫色との可視光線の一部が反射されるが、アルミニウム微粒子の集まりに入り込んだ光は、散乱することなくアルミニウム微粒子の集まりを透過する。このため、アルミニウム微粒子の集まりは、透明性を示す。
以上に説明したように、金属がアルミニウムの場合は、赤色と紫色との可視光線を構成する光線の一部が、アルミニウム微粒子の集まりの表面で反射され、また、金属がニッケルの場合は、赤色の可視光線を構成する光線の一部が、ニッケル微粒子の集まりの表面で反射され、これらの光線に相当する色彩を放つが、金属微粒子の集まりは可視光線を散乱しないため透明性を持つ。
さらに、ニッケルないしはアルミニウムの微粒子の集まりは、微粒子の大きさと材質とに基づく次の作用効果がもたらされる。
第一に、表面が金属微粒子の大きさに基づく凹凸が形成される。表面の凹凸の全表面積は、表面を形成する金属微粒子の数が莫大な数であるため、莫大な広さの表面積を有し、いわゆるフラクタル面に近い面になる。このような表面に液滴が接触すると、液滴の表面張力によって金属微粒子の大きさの凹凸に液体が入り込めず、液滴の液面は莫大な数の微粒子の凸部と点接触で接する。この結果、透明電極の表面は、接触角が180度に近い超撥水性を示し、表面に撥水性と撥油性と防汚性とがもたらされる。
第二に、ニッケルないしはアルミニウムに近い導電性と熱伝導性とを持つ。このため、透明電極は、帯電防止機能と電磁波遮蔽機能と放熱機能とを兼備する。
That is, nickel or aluminum has a refractive index of 0.4 or more and 2.4 or less in the wavelength region of visible light (380-750 nm), and 70% or more of visible light is a collection of the metal-bonded metal fine particles described above. Incident in. Further, the size of the fine particles made of nickel or aluminum is an order of magnitude smaller than the wavelength of the visible light, and the scattering coefficient S of the visible light in the above-mentioned collection of metal-bonded metal fine particles is extremely small. , Visible light does not scatter and shows high transparency. As a result, the collection of metal-bonded metal fine particles forms a transparent electrode.
That is, the refractive index of nickel is 1.61 at 380 nm, increases with increasing wavelength, and is 1.75 at 539 nm, 2.21 at 709 nm, 2.28 at 729 nm, and 2.34 at 750 nm. On the other hand, light rays are reflected on the surface of a collection of nickel fine particles due to the difference in refractive index between air and nickel. At this time, the transmittance of light rays is 89% at 380 nm, 86% at 539 nm, 74% at 709 nm, 72% at 729 nm, and 70% at 750 nm. Further, the size of the nickel fine particles is an order of magnitude smaller than the wavelength of visible light. Therefore, a part of the component of the red visible light is reflected on the surface of the collection of nickel fine particles, but the light ray that has entered the collection of nickel fine particles passes through the collection of nickel fine particles without being scattered. Therefore, the collection of nickel fine particles shows transparency.
In addition, the refractive index of aluminum is 2.80, which is the maximum at 800 nm, and decreases sharply as the wavelength becomes shorter. It becomes 0.45 at 0.620 and 380 nm. On the other hand, on the surface of a collection of aluminum fine particles, light rays are reflected due to the difference in refractive index between air and aluminum. At this time, the transmittance of light rays is 69% at 750 nm, 81% at 708 nm, 100% at 560 nm, 89% at 450 nm, and 73% at 380 nm. Further, the size of the aluminum fine particles is an order of magnitude smaller than the wavelength of visible light. Therefore, a part of the visible light of red and purple is reflected on the surface of the collection of aluminum fine particles, but the light that has entered the collection of aluminum fine particles passes through the collection of aluminum fine particles without being scattered. Therefore, the collection of aluminum fine particles exhibits transparency.
As described above, when the metal is aluminum, some of the visible light of red and purple is reflected on the surface of the aggregate of aluminum fine particles, and when the metal is nickel, it is red. Some of the light rays that make up the visible light are reflected on the surface of a collection of nickel fine particles and emit a color corresponding to these light rays, but the collection of metal fine particles is transparent because it does not scatter visible light.
Further, the collection of nickel or aluminum fine particles has the following effects based on the size and material of the fine particles.
First, the surface is formed with irregularities based on the size of the metal fine particles. Since the total surface area of the uneven surface is an enormous number of metal fine particles forming the surface, the surface area has an enormous amount of surface area, which is close to a so-called fractal surface. When a droplet comes into contact with such a surface, the liquid does not enter the unevenness of the size of the metal fine particles due to the surface tension of the droplet, and the liquid surface of the droplet comes into contact with the convex portion of a huge number of fine particles by point contact. .. As a result, the surface of the transparent electrode exhibits super water repellency with a contact angle close to 180 degrees, and the surface is provided with water repellency, oil repellency, and stain resistance.
Secondly, it has conductivity and thermal conductivity close to those of nickel or aluminum. Therefore, the transparent electrode has an antistatic function, an electromagnetic wave shielding function, and a heat dissipation function.

12段落に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法は、
12段落に記載した金属化合物が、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、ニッケルないしはアルミニウムからなる金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体であり、12段落に記載した有機化合物が、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類に属するいずれか一種類の有機化合物であり、これら2種類の物質を用い、12段落に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法に従って、透明電極を形成する、12段落に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法である。
The method of forming a transparent electrode on the surface of the transparent conductive base material described in paragraph 12 is described.
The metal compound described in paragraph 12 is a complex composed of an inorganic metal compound having a metal complex ion in which a ligand composed of an inorganic molecule or an ion is coordinated to a metal ion composed of nickel or aluminum. The described organic compound is any one kind of organic compound belonging to carboxylic acid esters, glycols or glycol ethers, and these two kinds of substances are used to be transparent on the surface of the transparent conductive substrate described in paragraph 12. A method of forming a transparent electrode on the surface of a transparent conductive substrate described in paragraph 12, wherein a transparent electrode is formed according to a method of forming an electrode.

つまり、無機金属化合物からなる錯体は、還元雰囲気の180℃−220℃の比較的低い温度で熱分解がして金属を析出する。また、最も汎用的なアルコールであるメタノールに、10重量%に近い割合で分散する。このため、無機金属化合物からなる錯体は、12段落に記載した混合液を製造する際の原料になる。
すなわち、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体を、還元雰囲気で熱処理すると、配位結合部が最初に分断され、無機物と金属とに分解される。さらに昇温すると、無機物が気化熱を奪って気化し、すべての無機物の気化が完了した後に金属が析出する。つまり、錯体を構成するイオンの中で、分子の中央に位置する金属イオンが最も大きい。このため、金属イオンと配位子との距離が最も長い。従って、錯体を還元雰囲気で熱処理すると、金属イオンが配位子と結合する配位結合部が最初に分断され、金属と無機物とに分解する。さらに温度が上がると、無機物が気化熱を奪って気化し、気化が完了した後に、金属が析出する。この際、無機物が低分子量であるため、無機物の分子量に応じた180−220℃の低い温度で無機物の気化が完了する。このような錯体として、アンモニアNHが配位子となって金属イオンに配位結合するアンミン金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、塩素イオンClが、ないしは塩素イオンClとアンモニアNHとが配位子となって金属イオンに配位結合するクロロ金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、シアノ基CNが配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するシアノ金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、臭素イオンBrが配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するブロモ金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、沃素イオンIが配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するヨード金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体などがある。また、このような分子量が小さい無機金属化合物からなる錯体は、合成が容易で最も安価な金属錯イオンを有する金属錯体である。
また、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類に、メタ―ノールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度がメタ―ノールの粘度より高い第二の性質と、融点が20℃より低い第三の性質と、沸点が無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より低い第四の性質とを兼備する有機化合物がある。このような有機化合物は、いずれも汎用的な工業用薬品である。このため、このような有機化合物は、12段落に記載した混合液を製造する際の安価な原料になる。
従って、無機金属化合物からなる錯体のメタノール分散液に、前記した有機化合物のいずれか一種類を混合すると、錯体と有機化合物とが分子状態で均一に混ざり合って混合液が大量に製造される。これによって、安価な工業用薬品である無機金属化合物からなる錯体と、最も汎用的なアルコールであるメタノールと、汎用的な工業用薬品である有機化合物とを原料として用い、安価な費用で12段落に記載した混合液が製造される。
なお、透明フィルムを構成する合成樹脂の多くは、還元雰囲気の180℃−220℃の温度では熱分解しない。このため、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、ニッケルないしはアルミニウムからなる金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体を熱分解することで、透明フィルムを不可逆変化させることなく、透明導電基材の表面に透明電極が形成される。つまり、合成樹脂の熱分解が始まると、高分子の分子構造が不可逆変化し、合成樹脂の物性が元に戻らない。従って、無機金属化合物からなる錯体の熱分解で、合成樹脂の熱分解が始まらなければ、透明フィルムを不可逆変化させることなく、透明導電基材の表面に透明電極が形成される。
That is, the complex composed of the inorganic metal compound is thermally decomposed at a relatively low temperature of 180 ° C.-220 ° C. in the reducing atmosphere to precipitate a metal. Further, it is dispersed in methanol, which is the most general-purpose alcohol, at a ratio close to 10% by weight. Therefore, the complex composed of the inorganic metal compound becomes a raw material for producing the mixed solution described in paragraph 12.
That is, when a complex composed of an inorganic metal compound having a metal complex ion in which a ligand composed of an inorganic molecule or an ion is coordinated to a metal ion is heat-treated in a reducing atmosphere, the coordination bond portion is first divided. It is decomposed into inorganic substances and metals. When the temperature is further raised, the inorganic substances take away the heat of vaporization and vaporize, and the metal precipitates after the vaporization of all the inorganic substances is completed. That is, among the ions constituting the complex, the metal ion located in the center of the molecule is the largest. Therefore, the distance between the metal ion and the ligand is the longest. Therefore, when the complex is heat-treated in a reducing atmosphere, the coordination bond portion in which the metal ion binds to the ligand is first separated and decomposed into a metal and an inorganic substance. When the temperature rises further, the inorganic substances take away the heat of vaporization and vaporize, and after the vaporization is completed, the metal precipitates. At this time, since the inorganic substance has a low molecular weight, vaporization of the inorganic substance is completed at a low temperature of 180-220 ° C. according to the molecular weight of the inorganic substance. As such a complex, a complex composed of an inorganic metal compound having an ammine metal complex ion in which ammonia NH 3 serves as a ligand and coordinates to a metal ion, chlorine ion Cl , or chlorine ion Cl and ammonia NH A complex composed of an inorganic metal compound having a chlorometal complex ion in which 3 acts as a ligand and coordinates with a metal ion, and a cyano group CN serves as a ligand ion and coordinates with a metal ion. A complex composed of an inorganic metal compound having a complex ion, a complex composed of an inorganic metal compound having a bromometal complex ion in which a bromine ion Br becomes a ligand ion and coordinates to a metal ion, and an iodine ion I are coordinated. There are complexes composed of inorganic metal compounds having iodo metal complex ions that become child ions and coordinate-bond to metal ions. Further, such a complex composed of an inorganic metal compound having a small molecular weight is a metal complex having a metal complex ion which is easy to synthesize and is the cheapest.
In addition, the first property of dissolving or mixing in methanol with carboxylic acid esters, glycols or glycol ethers, the second property of viscosity higher than that of methanol, and melting point lower than 20 ° C. There are organic compounds having a third property and a fourth property having a boiling point lower than the thermal decomposition temperature of the complex composed of the inorganic metal compound. All of these organic compounds are general-purpose industrial chemicals. Therefore, such an organic compound becomes an inexpensive raw material for producing the mixed solution described in paragraph 12.
Therefore, when any one of the above-mentioned organic compounds is mixed with the methanol dispersion of the complex composed of the inorganic metal compound, the complex and the organic compound are uniformly mixed in the molecular state, and a large amount of the mixed solution is produced. As a result, a complex composed of an inorganic metal compound, which is an inexpensive industrial chemical, methanol, which is the most general-purpose alcohol, and an organic compound, which is a general-purpose industrial chemical, are used as raw materials, and 12 paragraphs are inexpensive. The mixed solution described in 1 is produced.
Most of the synthetic resins constituting the transparent film do not thermally decompose at a temperature of 180 ° C.-220 ° C. in a reducing atmosphere. Therefore, a ligand composed of an inorganic molecule or an ion thermally decomposes a complex composed of an inorganic metal compound having a metal complex ion coordinated to a metal ion composed of nickel or aluminum, thereby irreversibly changing the transparent film. A transparent electrode is formed on the surface of the transparent conductive base material without causing the problem. That is, when the thermal decomposition of the synthetic resin starts, the molecular structure of the polymer changes irreversibly, and the physical properties of the synthetic resin cannot be restored. Therefore, if the thermal decomposition of the synthetic resin does not start by the thermal decomposition of the complex composed of the inorganic metal compound, the transparent electrode is formed on the surface of the transparent conductive base material without irreversibly changing the transparent film.

12段落に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法は、
12段落に記載した金属化合物が、カルボン酸におけるカルボキシル基を構成する酸素イオンが、ニッケルないしはアルミニウムからなる金属イオンに共有結合する第一の特徴と、前記カルボン酸が飽和脂肪酸で構成される第二の特徴とを兼備するカルボン酸金属化合物であり、12段落に記載した有機化合物が、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類に属するいずれか一種類の有機化合物であり、これら2種類の物質を用い、12段落に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法に従って、透明電極を形成する、12段落に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法である。
The method of forming a transparent electrode on the surface of the transparent conductive base material described in paragraph 12 is described.
The metal compound described in paragraph 12 has the first characteristic that the oxygen ion constituting the carboxyl group in the carboxylic acid is covalently bonded to the metal ion composed of nickel or aluminum, and the second characteristic that the carboxylic acid is composed of a saturated fatty acid. It is a carboxylic acid metal compound having the characteristics of the above, and the organic compound described in paragraph 12 is any one kind of organic compound belonging to carboxylic acid esters, glycols or glycol ethers, and these two kinds of substances. Is a method of forming a transparent electrode on the surface of the transparent conductive base material described in paragraph 12 according to the method of forming a transparent electrode on the surface of the transparent conductive base material described in paragraph 12.

つまり、二つの特徴を持つカルボン酸金属化合物は、大気雰囲気の290−430℃で熱分解が完了し金属を析出する。また、最も汎用的なアルコールであるメタノールに対し、10重量%に近い濃度で分散する。このため、カルボン酸金属化合物は、12段落に記載した混合液を製造する際の原料になる。なお、オクチル酸金属化合物の熱分解温度は、大気雰囲気の290℃であり、カルボン酸金属化合物の中で熱分解温度が最も低い。つまり、オクチル酸の沸点がカルボン酸の中で最も低いため、オクチル酸金属化合物の熱分解温度が最も低い。いっぽう、窒素雰囲気でのオクチル酸金属化合物の熱分解温度は、大気雰囲気より50℃高い340℃である。
すなわち、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが金属イオンに共有結合する第一の特徴と、カルボン酸が飽和脂肪酸からなる第二の特徴とを兼備するカルボン酸金属化合物においては、金属イオンが最も大きいイオンであり、カルボキシル基を構成する酸素イオンと金属イオンとの距離が、他のイオン同士の距離より長くなる。こうした分子構造上の特徴を持つカルボン酸金属化合物を大気雰囲気で熱処理すると、カルボン酸の沸点を超えると、カルボキシル基を構成する酸素イオンと金属イオンとの結合部が最初に分断され、カルボン酸と金属とに分離する。さらに、カルボン酸が飽和脂肪酸から構成される場合は、炭素原子が水素原子に対して過剰となる不飽和構造を持たないため、カルボン酸の分子量と数とに応じて、カルボン酸が気化熱を奪って気化し、気化が完了すると金属が析出する。こうしたカルボン酸金属化合物として、オクチル酸金属化合物、ラウリン酸金属化合物、ステアリン酸金属化合物などがある。なお、オクチル酸の沸点は228℃であり、ラウリン酸の沸点は296℃であり、ステアリン酸の沸点は361℃である。従って、これらのカルボン酸金属化合物は、290−430℃の大気雰囲気で熱分解が完了する。また、メタノールに10重量%に近い割合で分散する。なお、窒素雰囲気でのカルボン酸金属化合物の熱分解は、50℃程度高温側にシフトする。
さらに、カルボン酸金属化合物は、容易に合成できる安価な工業用薬品である。すなわち、最も汎用的な有機酸であるカルボン酸を、強アルカリと反応させるとカルボン酸アルカリ金属化合物が生成され、カルボン酸アルカリ金属化合物を無機金属化合物と反応させると、カルボン酸金属化合物が合成される。従って、有機金属化合物の中で最も安価な有機金属化合物である。このため、16段落で説明した無機金属化合物からなる錯体より熱処理温度が高いが、錯体より安価な金属化合物である。
また、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類に、メタノールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度がメタ―ノールの粘度より高い第二の性質と、融点が20℃より低い第三の性質と、沸点がカルボン酸金属化合物の熱分解温度より低い第四の性質とを兼備する有機化合物がある。このような有機化合物は、汎用的な工業用薬品である。このため、このような有機化合物は、12段落に記載した混合液を製造する際の安価な原料になる。
従って、カルボン酸金属化合物のメタノール分散液に、有機化合物のいずれか一種類を混合すると、カルボン酸金属化合物と有機化合物とが分子状態で均一に混ざり合って、混合液が大量に製造される。これによって、安価な工業用薬品であるカルボン酸金属化合物と、最も汎用的なアルコールであるメタノールと、汎用的な工業用薬品である有機化合物とを原料として用い、安価な費用で12段落に記載した混合液が製造される。
なお、透明フィルムを構成する合成樹脂に、窒素雰囲気の340℃で熱分解しない合成樹脂がある。つまり、合成樹脂を構成する高分子の熱分解反応は、酸素ガスが存在する雰囲気と、窒素雰囲気とでは大きく異なる。酸素ガスが存在する雰囲気での高分子の熱分解は、酸化反応に依る熱分解であるため発熱を伴う。この発熱現象が、酸化されやすい有機物質からなる高分子の熱分解を促進させる。これに対し、窒素雰囲気での熱分解では酸化反応が起こらず、吸熱反応に依る熱分解が起こり、発熱現象が生じない。このため、高分子が熱分解を開始する温度は、酸素ガスが存在する雰囲気に比べて大幅に遅れて高温側にシフトする。例えば、高密度ポリエチレン樹脂の熱分解は、大気雰囲気では250℃付近で開始するのに対し、窒素雰囲気では400℃付近で開始し、150℃も高温側にシフトする。窒素雰囲気における他の高分子の熱分解は、ポリスチレン樹脂は350℃で熱分解が始まり460℃付近で終了する。ポリエチレンテレフタレート樹脂が425℃で熱分解が始まり480℃付近で終了する。ポリプロピレン樹脂が370℃で熱分解が始まり500℃付近で終了する。高密度ポリエチレン樹脂が400℃で熱分解が始まり520℃付近で終了する。従って、窒素雰囲気の340℃で熱分解しない合成樹脂からなる透明フィルムであれば、オクチル酸金属化合物の熱分解で、透明電極が形成できる。このため、無延伸ポリプロピレンフィルム、延伸ポリスチレンフィルム、PETフィルム、PESフィルム、PTFEフィルム、ポリカーボネートフィルムなどからなる透明フィルムを用いることができる。
That is, the metal carboxylate compound having two characteristics is thermally decomposed at 290-430 ° C. in the air atmosphere to precipitate a metal. Further, it is dispersed in a concentration close to 10% by weight with respect to methanol, which is the most general-purpose alcohol. Therefore, the metal carboxylate compound becomes a raw material for producing the mixed solution described in paragraph 12. The thermal decomposition temperature of the metal octylate compound is 290 ° C. in the air atmosphere, and the thermal decomposition temperature is the lowest among the metal carboxylate compounds. That is, since the boiling point of octyl acid is the lowest among the carboxylic acids, the thermal decomposition temperature of the metal octylate compound is the lowest. On the other hand, the thermal decomposition temperature of the metal octylate compound in the nitrogen atmosphere is 340 ° C., which is 50 ° C. higher than that in the atmospheric atmosphere.
That is, in the carboxylic acid metal compound having both the first characteristic that the oxygen ion constituting the carboxyl group of the carboxylic acid is covalently bonded to the metal ion and the second characteristic that the carboxylic acid is composed of a saturated fatty acid, the metal ion is present. The distance between the oxygen ion, which is the largest ion and constitutes a carboxyl group, and the metal ion is longer than the distance between other ions. When a metal carboxylic acid compound having such molecular structural characteristics is heat-treated in an air atmosphere, when the boiling point of the carboxylic acid is exceeded, the bond portion between the oxygen ion and the metal ion constituting the carboxyl group is first separated to form the carboxylic acid. Separate into metal. Furthermore, when the carboxylic acid is composed of saturated fatty acids, the carboxylic acid does not have an unsaturated structure in which carbon atoms are excessive with respect to hydrogen atoms, so that the carboxylic acid generates heat of vaporization depending on the molecular weight and number of the carboxylic acid. It is deprived and vaporized, and when vaporization is completed, metal precipitates. Examples of such metal carboxylate compounds include metal octylate compounds, metal laurate compounds, and metal stearate compounds. The boiling point of octyl acid is 228 ° C, the boiling point of lauric acid is 296 ° C, and the boiling point of stearic acid is 361 ° C. Therefore, these metal carboxylate compounds are thermally decomposed in an air atmosphere of 290-430 ° C. Further, it is dispersed in methanol at a ratio close to 10% by weight. The thermal decomposition of the metal carboxylate compound in a nitrogen atmosphere shifts to a high temperature side of about 50 ° C.
Further, the metal carboxylate compound is an inexpensive industrial chemical that can be easily synthesized. That is, when a carboxylic acid, which is the most general-purpose organic acid, is reacted with a strong alkali, an alkali metal carboxylate compound is produced, and when the alkali metal carboxylate compound is reacted with an inorganic metal compound, a metal carboxylate compound is synthesized. To. Therefore, it is the cheapest organometallic compound among the organometallic compounds. Therefore, the heat treatment temperature is higher than that of the complex composed of the inorganic metal compound described in paragraph 16, but the metal compound is cheaper than the complex.
In addition, the first property of dissolving or mixing in methanol with carboxylic acid esters, glycols or glycol ethers, the second property of viscosity higher than that of methane, and the third property of melting point lower than 20 ° C. There is an organic compound having the above-mentioned property and a fourth property having a boiling point lower than the thermal decomposition temperature of the metal carboxylate compound. Such organic compounds are general-purpose industrial chemicals. Therefore, such an organic compound becomes an inexpensive raw material for producing the mixed solution described in paragraph 12.
Therefore, when any one of the organic compounds is mixed with the methanol dispersion of the metal carboxylate compound, the metal carboxylate compound and the organic compound are uniformly mixed in a molecular state, and a large amount of the mixed solution is produced. As a result, a metal carboxylate compound, which is an inexpensive industrial chemical, methanol, which is the most general-purpose alcohol, and an organic compound, which is a general-purpose industrial chemical, are used as raw materials, and are described in paragraph 12 at an inexpensive cost. The mixed solution is produced.
In addition, as a synthetic resin constituting a transparent film, there is a synthetic resin which does not thermally decompose at 340 ° C. in a nitrogen atmosphere. That is, the thermal decomposition reaction of the polymer constituting the synthetic resin is significantly different between the atmosphere in which oxygen gas is present and the nitrogen atmosphere. The thermal decomposition of a polymer in an atmosphere in which oxygen gas is present is accompanied by heat generation because it is a thermal decomposition due to an oxidation reaction. This heat generation phenomenon promotes the thermal decomposition of a polymer composed of an organic substance that is easily oxidized. On the other hand, in the thermal decomposition in a nitrogen atmosphere, the oxidation reaction does not occur, the thermal decomposition due to the endothermic reaction occurs, and the exothermic phenomenon does not occur. Therefore, the temperature at which the polymer starts thermal decomposition shifts to the high temperature side with a significant delay compared to the atmosphere in which the oxygen gas is present. For example, the thermal decomposition of the high-density polyethylene resin starts at around 250 ° C. in the air atmosphere, whereas it starts at around 400 ° C. in the nitrogen atmosphere, and shifts to the high temperature side by 150 ° C. As for the thermal decomposition of other polymers in the nitrogen atmosphere, the polystyrene resin starts thermal decomposition at 350 ° C. and ends at around 460 ° C. The polyethylene terephthalate resin starts thermal decomposition at 425 ° C and ends at around 480 ° C. The polypropylene resin begins thermal decomposition at 370 ° C and ends at around 500 ° C. The high-density polyethylene resin begins thermal decomposition at 400 ° C and ends at around 520 ° C. Therefore, a transparent film made of a synthetic resin that does not thermally decompose at 340 ° C. in a nitrogen atmosphere can form a transparent electrode by thermally decomposing the metal octylate compound. Therefore, a transparent film made of unstretched polypropylene film, stretched polystyrene film, PET film, PES film, PTFE film, polycarbonate film and the like can be used.

グラフェンの扁平面同士が重なり合ったグラフェン接合体の側面の一部を拡大し、模式的に表した図である。It is the figure which enlarged and schematically represented a part of the side surface of the graphene junction in which the flat planes of graphene overlapped.

実施形態1
本実施形態は、第一にメタノールに溶解ないしは混和し、第二にメタノールより粘度が高く、第三に融点が20℃より低く、第四に無機金属化合物からなる錯体とオクチル酸金属化合物のどちらか一方が熱分解する温度より沸点が低い、これら4つの性質を兼備する有機化合物に関する実施形態である。
つまり、有機化合物の沸点が、無機金属化合物からなる錯体が熱分解する180−220℃前後より低ければ、有機化合物は無機金属化合物からなる錯体のメタノール分散液と共に混合液を構成する。有機化合物の沸点が、オクチル酸金属化合物が熱分解する290℃より低ければ、オクチル酸金属化合物のメタノール分散液と共に混合液を構成する。このため、有機化合物は混合液における粘度を調整する調整剤になる。こうした4つの性質を持つ有機化合物は、カルボン酸エステル類、グリコール類、ないしは、グリコールエーテル類に属する有機化合物に多くが存在する。
Embodiment 1
In this embodiment, firstly, it is dissolved or mixed with methanol, secondly, it has a higher viscosity than methanol, thirdly, it has a melting point lower than 20 ° C., and fourthly, it is either a complex composed of an inorganic metal compound or a metal octylate compound. This is an embodiment relating to an organic compound having these four properties, which has a boiling point lower than the temperature at which one of them thermally decomposes.
That is, if the boiling point of the organic compound is lower than around 180-220 ° C. at which the complex composed of the inorganic metal compound is thermally decomposed, the organic compound constitutes a mixed solution together with the methanol dispersion of the complex composed of the inorganic metal compound. If the boiling point of the organic compound is lower than 290 ° C. at which the metal octylate is thermally decomposed, a mixed solution is formed together with the methanol dispersion of the metal octylate. Therefore, the organic compound becomes an adjusting agent for adjusting the viscosity in the mixed solution. Most of the organic compounds having these four properties are present in organic compounds belonging to carboxylic acid esters, glycols, or glycol ethers.

カルボン酸エステル類は、飽和カルボン酸とのエステル類と、不飽和カルボン酸とのエステル類と、芳香族カルボン酸とのエステル類との3種類からなる。
飽和カルボン酸の中で分子量が小さい酢酸エステル類に、融点が20℃より低く、メタノールに溶解し、メタノールの4倍の粘性を持ち、沸点が182℃である酢酸メチルシクロヘキシルが存在する。従って、酢酸メチルシクロヘキシルより分子量が小さい酢酸エステル類に、融点が20℃より低く、メタノールに溶解し、メタノールより粘度が高く、沸点が180℃より低い酢酸エステルが存在する。
また、飽和脂肪酸の中で分子量が大きいラウリン酸とメタノールとのエステルに、ラウリン酸メチルがある。ラウリン酸メチルは、融点が20℃より低く、メタノールに溶解し、メタノールの4.4倍の粘度を持ち、沸点が262℃である。従って、酢酸メチルシクロヘキシルより分子量が大きく、かつ、ラウリン酸メチルより分子量が小さい飽和脂肪酸エステル類に、メタノールに溶解し、メタノールより粘度が高く、沸点が290℃より低いエステル類が存在する。
いっぽう、分子量が小さい不飽和カルボン酸であるアクリル酸エステル類に、粘度がメタノールの2倍で沸点が148℃のアクリル酸ブチル、粘度がメタノールの2倍で沸点が214℃のアクリル酸2−エチルヘキシルなどがある。いずれも融点が20℃より低く、メタノールに溶解する。
The carboxylic acid esters are composed of three types: esters with saturated carboxylic acids, esters with unsaturated carboxylic acids, and esters with aromatic carboxylic acids.
Among saturated carboxylic acids, acetic acid esters having a small molecular weight include methyl cyclohexyl acetate having a melting point lower than 20 ° C., dissolving in methanol, having a viscosity four times that of methanol, and having a boiling point of 182 ° C. Therefore, among acetic acid esters having a molecular weight smaller than that of methylcyclohexyl acetate, there are acetic acid esters having a melting point lower than 20 ° C., dissolving in methanol, having a viscosity higher than that of methanol, and having a boiling point lower than 180 ° C.
Further, among saturated fatty acids, methyl laurate is an ester of lauric acid and methanol having a large molecular weight. Methyl laurate has a melting point lower than 20 ° C., is soluble in methanol, has a viscosity 4.4 times that of methanol, and has a boiling point of 262 ° C. Therefore, among saturated fatty acid esters having a larger molecular weight than methyl cyclohexyl acetate and a smaller molecular weight than methyl laurate, there are esters that are soluble in methanol, have a higher viscosity than methanol, and have a boiling point lower than 290 ° C.
On the other hand, butyl acrylate, which is an unsaturated carboxylic acid with a small molecular weight, has a viscosity twice that of methanol and a boiling point of 148 ° C, and 2-ethylhexyl acrylate, which has a viscosity twice that of methanol and a boiling point of 214 ° C. and so on. Both have a melting point lower than 20 ° C. and dissolve in methanol.

グリコール類に、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールがある。
エチレングリコールは、融点が20℃より低く、メタノールに溶解し、粘度がメタノールの36倍と高く、沸点が197℃の液状モノマーである。ジエチレングリコールは、融点が20℃より低く、メタノールに溶解し、粘度がメタノールの61倍と高く、沸点が244℃の液状モノマーである。プロピレングリコールは、融点が20℃より低く、メタノールと混和し、粘度がメタノールの82倍と高く、沸点が188℃の液状モノマーである。ジプロピレングリコールは、メタノールと混和し、粘度がメタノールの127倍と高く、沸点が232℃の液状モノマーである。トリプロピレングリコールは、メタノールと混和し、粘度がメタノールの97倍と高く、沸点が265℃の液状モノマーである。なお、こうした液状モノマーには、光や熱によって重合反応を起こさせない重合禁止剤ないしは重合防止剤が添加されているため、昇温によって重合反応が起きない。
Glycols include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, and tripropylene glycol.
Ethylene glycol is a liquid monomer having a melting point lower than 20 ° C., soluble in methanol, a viscosity 36 times higher than that of methanol, and a boiling point of 197 ° C. Diethylene glycol is a liquid monomer having a melting point lower than 20 ° C., dissolved in methanol, a viscosity 61 times higher than that of methanol, and a boiling point of 244 ° C. Propylene glycol is a liquid monomer having a melting point lower than 20 ° C., miscible with methanol, a viscosity 82 times higher than that of methanol, and a boiling point of 188 ° C. Dipropylene glycol is a liquid monomer that is miscible with methanol, has a viscosity 127 times higher than that of methanol, and has a boiling point of 232 ° C. Tripropylene glycol is a liquid monomer that is miscible with methanol, has a viscosity as high as 97 times that of methanol, and has a boiling point of 265 ° C. Since a polymerization inhibitor or a polymerization inhibitor that does not cause a polymerization reaction by light or heat is added to such a liquid monomer, the polymerization reaction does not occur by raising the temperature.

グリコールエーテル類は、エチレングリコール系エーテルと、プロピレングリコール系エーテルと、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールの末端の水素をアルキル基で置換したジアルキルグリコールエーテルがある。
エチレングリコール系エーテルの中で、融点が20℃より低く、メタノールに溶解し、無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より沸点が低いグリコールエーテル類に、粘度がメタノールの3倍で沸点が125℃のメチルグリコール、粘度がメタノールの5倍で沸点が142℃のイソプロピルグリコール、粘度がメタノールの6倍で沸点が171℃のブチルグリコール、粘度がメタノールの5倍で沸点が161℃のイソブチルグリコール、粘度がメタノールの4倍で沸点が159℃のアリルグリコール、粘度がメタノールの6.6倍で沸点が194℃のメチルジグリコール、粘度がメタノールの8.8倍で沸点が208℃のヘキシルグリコールが存在する。
また、エチレングリコール系エーテルの中で、融点が20℃より低く、メタノールに溶解し、オクチル酸金属化合物の熱分解温度より沸点が低いグリコールエーテル類に、粘度がメタノールの12.7倍で沸点が249℃のメチルトリグリコール、粘度がメタノールの8.3倍で沸点が207℃のイソプロピルジグリコール、粘度がメタノールの11倍で沸点が231℃のブチルジグリコール、粘度がメタノールの13.7倍で沸点が271℃のブチルトリグリコール、粘度がメタノールの8.8倍で沸点が220℃のイソブチルジグリコール、粘度がメタノールの14.6倍で沸点が259℃ヘキシルジグリコール、粘度がメタノールの12.9倍で沸点が229℃の2−エチルヘキシルグリコール、粘度がメタノールの17.6倍で沸点が272℃の2−エチルヘキシルジグリコール、粘度がメタノールの52倍で沸点が245℃のフェニルグリコール、粘度がメタノールの20倍で沸点が256℃のベンジルグリコールが存在する。なお、粘度がメタノールの33倍で沸点が302℃のベンジルジグリコールは、メタノールに溶解しオクチル酸金属化合物の熱分解温度より沸点が高い。
次に、プロピレングリコール系エーテルの中で、融点が20℃より低く、メタノールに溶解し、無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より沸点が低いグリコールエーテル類に、粘度がメタノールの3.2倍で沸点が121℃のメチルプロピレングリコール、粘度がメタノールの2.2倍で沸点が146℃のメチルプロピレングリコールアセテート、粘度がメタノールの4.7倍で沸点が150℃のプロピルプロピレングリコール、粘度がメタノールの5.8倍で沸点が170℃のブチルプロピレンジグリコール、粘度がメタノールの6.9倍で沸点が187℃のメチルプロピレンジグリコールが存在する。
また、プロピレングリコール系エーテルの中で、融点が20℃より低く、メタノールに溶解し、オクチル酸金属化合物の熱分解温度より沸点が低いグリコールエーテル類に、粘度がメタノールの18.3倍で沸点が212℃のプロピルプロピレンジグリコール、粘度がメタノールの12.5倍で沸点が231℃のブチルプロピレンジグリコール、粘度がメタノールの39.3倍で沸点が243℃のフェニルプロピレングリコール、粘度がメタノールの13.9倍で沸点が274℃のブチルプロピレントリグリコールが存在する。
最後に、ジアルキルグリコールエーテルの中で、融点が20℃より低く、メタノールに溶解し、無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より沸点が低いグリコールエーテル類に、粘度がメタノールの1.9倍で、沸点が85℃のジメチルグリコール、粘度がメタノールの3.4倍で、沸点が162℃のジメチルジグリコール、粘度がメタノールの1.9倍で、沸点が171℃のジメチルポロピレンジグリコール、粘度がメタノールの21倍で、沸点が176℃のメチルエチルジグリコール、粘度がメタノールの2.4倍で、沸点が189℃のジエチルジグリコールが存在する。
また、ジアルキルグリコールエーテルの中で、融点が20℃より低く、メタノールに溶解し、オクチル酸金属化合物の熱分解温度より沸点が低いグリコールエーテル類に、粘度がメタノールの6.4倍で沸点が216℃のジメチルトリグリコール、粘度がメタノールの4.1倍で沸点が255℃のジブチルジグリコールが存在する。
以上に説明したように、カルボン酸エステル類、グリコール類、グリコールエーテル類の中で、20段落に説明した4つの性質を兼備する多くの有機化合物が存在する。
Glycol ethers include ethylene glycol ethers, propylene glycol ethers, and dialkyl glycol ethers in which the hydrogen at the end of ethylene glycol, diethylene glycol, or triethylene glycol is substituted with an alkyl group.
Among ethylene glycol-based ethers, glycol ethers, which have a melting point lower than 20 ° C and are soluble in methanol and have a lower boiling point than the thermal decomposition temperature of a complex composed of an inorganic metal compound, have a viscosity three times that of methanol and a boiling point of 125 ° C. Methyl glycol, isopropyl glycol with a viscosity of 5 times that of methanol and a boiling point of 142 ° C, butyl glycol with a viscosity of 6 times that of methanol and a boiling point of 171 ° C, isobutyl glycol with a viscosity of 5 times that of methanol and a boiling point of 161 ° C, viscosity. There are allyl glycols that are 4 times as thick as methanol and have a boiling point of 159 ° C, methyldiglycols that are 6.6 times as viscous as methanol and have a boiling point of 194 ° C, and hexyl glycols that are 8.8 times as viscous as methanol and have a boiling point of 208 ° C. To do.
Among ethylene glycol-based ethers, glycol ethers, which have a melting point lower than 20 ° C., are soluble in methanol, and have a lower boiling point than the thermal decomposition temperature of metal octylate, have a viscosity 12.7 times that of methanol and a boiling point. Methyltriglycol at 249 ° C, isopropyldiglycol with a viscosity of 8.3 times that of methanol and a boiling point of 207 ° C, butyldiglycol with a viscosity of 11 times that of methanol and a boiling point of 231 ° C, and a viscosity of 13.7 times that of methanol. Butyl triglycol having a boiling point of 271 ° C., isobutyl diglycol having a viscosity of 8.8 times that of methanol and having a boiling point of 220 ° C., a viscosity of 14.6 times that of methanol and having a boiling point of 259 ° C. hexyl diglycol, and a viscosity of 12. 2-ethylhexyl glycol with a viscosity of 9 times and a boiling point of 229 ° C, 2-ethylhexyldiglycol with a viscosity of 17.6 times that of methanol and a boiling point of 272 ° C, phenyl glycol with a viscosity of 52 times that of methanol and a boiling point of 245 ° C. There is a benzyl glycol that is 20 times more than methanol and has a boiling point of 256 ° C. Benzyl diglycol having a viscosity 33 times that of methanol and a boiling point of 302 ° C. is dissolved in methanol and has a boiling point higher than the thermal decomposition temperature of the metal octylate compound.
Next, among propylene glycol-based ethers, glycol ethers having a melting point lower than 20 ° C., dissolved in methanol, and having a lower boiling point than the thermal decomposition temperature of a complex composed of an inorganic metal compound have a viscosity 3.2 times that of methanol. Methylpropylene glycol with a boiling point of 121 ° C, methylpropylene glycol acetate with a viscosity of 2.2 times that of methanol and a boiling point of 146 ° C, propylpropylene glycol with a viscosity of 4.7 times that of methanol and a boiling point of 150 ° C, and a viscosity of methanol. There are butylpropylene diglycol having a viscosity of 5.8 times that of methanol and a boiling point of 170 ° C., and methylpropylene diglycol having a viscosity of 6.9 times that of methanol and having a boiling point of 187 ° C.
Among propylene glycol-based ethers, glycol ethers, which have a melting point lower than 20 ° C., dissolve in methanol, and have a lower boiling point than the thermal decomposition temperature of metal octylate, have a viscosity 18.3 times that of methanol and a boiling point. Propylpropylene diglycol at 212 ° C, butylpropylene diglycol with a viscosity of 12.5 times that of methanol and a boiling point of 231 ° C, phenylpropylene glycol with a viscosity of 39.3 times that of methanol and a boiling point of 243 ° C, and a viscosity of 13 of methanol. There is butylpropylene triglycol with a viscosity of 9.9 times and a viscosity of 274 ° C.
Finally, among dialkyl glycol ethers, glycol ethers, which have a boiling point lower than 20 ° C, dissolve in methanol, and have a boiling point lower than the thermal decomposition temperature of a complex composed of an inorganic metal compound, have a viscosity 1.9 times that of methanol. , Dimethyl glycol with boiling point 85 ° C, viscosity 3.4 times that of methanol, dimethyl diglycol with boiling point 162 ° C, viscosity 1.9 times that of methanol, boiling point 171 ° C dimethylporopylene diglycol, viscosity Is 21 times that of methanol and has a boiling point of 176 ° C., methyl ethyl diglycol, and has a viscosity of 2.4 times that of methanol and has a boiling point of 189 ° C.
Among dialkyl glycol ethers, glycol ethers having a melting point lower than 20 ° C., which dissolves in methanol and has a boiling point lower than the thermal decomposition temperature of the metal octylate compound, have a viscosity 6.4 times that of methanol and a boiling point of 216. There are dimethyltriglycols at ° C. and dibutyldiglycols having a viscosity 4.1 times that of methanol and a boiling point of 255 ° C.
As described above, among the carboxylic acid esters, glycols, and glycol ethers, there are many organic compounds having the four properties described in paragraph 20.

実施形態2
本実施形態は、16段落で説明した無機金属化合物からなる錯体の実施形態であり、低温で熱分解して金属を析出する金属化合物として、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する金属錯体が適切であることを説明する。すなわち、金属錯体は無機物の分子量が小さいため、還元雰囲気での熱処理温度が相対的に低い温度で熱分解する。ここでは、金属をニッケルとし、熱分解でニッケルを析出するニッケル化合物について説明する。
最初にメタノールに分散するニッケル化合物を説明する。硫酸ニッケルと塩化ニッケルは水に溶け、ニッケルイオンが溶解し、多くのニッケルイオンがニッケルの析出に参加できない。また、水酸化ニッケルと酸化ニッケルはメタノールに分散しない。このため、こうした分子量が低い無機ニッケル化合物は、ニッケルを析出する原料として適切でない。
次に熱分解でニッケルを析出するニッケル化合物を説明する。ニッケル化合物からニッケルが生成される化学反応の中で、最も簡単な処理による化学反応に熱分解反応がある。つまり、ニッケル化合物を昇温するだけで、ニッケル化合物が熱分解してニッケルが析出する。さらに、ニッケル化合物の熱分解温度が低ければ、熱処理温度が低いため、安価な費用で透明電極が形成できる。無機物からなる分子ないしはイオンが配位子となって、分子構造の中央に位置するニッケルイオンに配位結合したニッケル錯イオンを有する無機ニッケル錯体は、無機物の分子量が小さければ、還元雰囲気で熱分解する温度は、分子量がより大きい有機物が配位子を形成する有機ニッケル錯体が大気雰囲気で熱分解する温度より低い。このため、無機ニッケル錯体は、有機ニッケル錯体より相対的に高価な物質ではあるが、より低い温度でニッケルを析出するため、安価な費用で透明電極が形成できる。
すなわち、無機ニッケル錯体を構成する分子の中でニッケルイオンが最も大きい。ちなみに、ニッケル原子の共有結合半径は101pmであり、一方、窒素原子の共有結合半径の71pmであり、酸素原子の共有結合半径は66pmである。このため、無機ニッケル錯体の分子構造においては、配位子がニッケルイオンに配位結合する配位結合部の距離が最も長い。従って、還元雰囲気の熱処理で、最初に配位結合部が分断され、ニッケルと無機物とに分解し、無機物の気化が完了した後にニッケルが析出する。
このような無機ニッケル錯体の中で、アンモニアNHが配位子となってニッケルイオンに配位結合するアンミン錯体、塩素イオンClが、ないしは、塩素イオンClとアンモニアNHとが配位子となってニッケルイオンに配位結合するクロロ錯体は、他のニッケル錯体に比べて相対的に合成が容易であるため、相対的に安価な製造費用で製造できる。また、こうした無機ニッケル錯体は、アンモニアガスや水素ガスなどの還元性雰囲気で熱処理すると、配位子の分子量が小さいため、200℃より低い温度で配位結合部位が最初に分断され、この後、200℃前後の温度でニッケルが析出する。さらに、メタノールに10重量%近くまで分散する。このようなニッケル錯イオンとして、例えば、ヘキサアンミンニッケルイオン[Ni(NH2+があり、ニッケル錯体として、例えば、ヘキサアンミンニッケル塩化物[Ni(NH]Clやヘキサアンミンニッケル硝酸塩[Ni(NH](NOがある。
Embodiment 2
This embodiment is an embodiment of a complex composed of an inorganic metal compound described in paragraph 16, and as a metal compound that thermally decomposes at a low temperature to precipitate a metal, a ligand composed of an inorganic molecule or an ion is a metal ion. Explain that a metal complex having a metal complex ion coordinated to is suitable. That is, since the metal complex has a small molecular weight of the inorganic substance, it is thermally decomposed at a temperature at which the heat treatment temperature in the reducing atmosphere is relatively low. Here, a nickel compound in which nickel is used as a metal and nickel is precipitated by thermal decomposition will be described.
First, a nickel compound dispersed in methanol will be described. Nickel sulfate and nickel chloride are soluble in water, nickel ions are dissolved, and many nickel ions cannot participate in nickel precipitation. Also, nickel hydroxide and nickel oxide do not disperse in methanol. Therefore, such an inorganic nickel compound having a low molecular weight is not suitable as a raw material for precipitating nickel.
Next, a nickel compound that precipitates nickel by thermal decomposition will be described. Among the chemical reactions in which nickel is produced from nickel compounds, the chemical reaction by the simplest treatment is the thermal decomposition reaction. That is, just by raising the temperature of the nickel compound, the nickel compound is thermally decomposed and nickel is precipitated. Further, if the thermal decomposition temperature of the nickel compound is low, the heat treatment temperature is low, so that the transparent electrode can be formed at low cost. An inorganic nickel complex having a nickel complex ion coordinated to a nickel ion located in the center of the molecular structure with a molecule or ion composed of an inorganic substance as a ligand is thermally decomposed in a reducing atmosphere if the molecular weight of the inorganic substance is small. The temperature at which the organic nickel complex having a larger molecular weight forms a ligand is lower than the temperature at which the organic nickel complex thermally decomposes in an atmospheric atmosphere. Therefore, although the inorganic nickel complex is a relatively expensive substance as compared with the organic nickel complex, nickel is precipitated at a lower temperature, so that a transparent electrode can be formed at a low cost.
That is, the nickel ion is the largest among the molecules constituting the inorganic nickel complex. By the way, the covalent radius of the nickel atom is 101 pm, while the covalent radius of the nitrogen atom is 71 pm, and the covalent radius of the oxygen atom is 66 pm. Therefore, in the molecular structure of the inorganic nickel complex, the distance of the coordination bond portion where the ligand is coordinated to the nickel ion is the longest. Therefore, in the heat treatment of the reducing atmosphere, the coordination bond portion is first separated, decomposed into nickel and an inorganic substance, and nickel is precipitated after the vaporization of the inorganic substance is completed.
Among such inorganic nickel complexes, ammonia NH 3 serves as a ligand to coordinate bond with nickel ions, an ammine complex, chlorine ion Cl , or chlorine ion Cl and ammonia NH 3 are coordinated. A chloro complex that becomes a child and coordinates with a nickel ion is relatively easy to synthesize as compared with other nickel complexes, and therefore can be produced at a relatively low production cost. Further, when such an inorganic nickel complex is heat-treated in a reducing atmosphere such as ammonia gas or hydrogen gas, the coordination bond site is first divided at a temperature lower than 200 ° C. because the molecular weight of the ligand is small, and then Nickel precipitates at a temperature of around 200 ° C. Further, it is dispersed in methanol to nearly 10% by weight. Such nickel complex ions include, for example, hexaammine nickel ion [Ni (NH 3 ) 6 ] 2+ , and nickel complexes include, for example, hexaammine nickel chloride [Ni (NH 3 ) 6 ] Cl 2 and hexaammin. There is nickel nitrate [Ni (NH 3 ) 6 ] (NO 3 ) 2 .

実施形態3
本実施形態は、熱分解で金属を析出する第二の原料として、熱分解温度は前記した無機金属化合物からなる錯体より高いが錯体より安価な材料として、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが金属イオンに共有結合する第一の特徴と、カルボン酸が飽和脂肪酸からなる第二の特徴とを兼備するカルボン酸金属化合物が適切であることを説明する。なお、カルボン酸金属化合物の中で、オクチル酸金属化合物の熱分解温度は、大気雰囲気の290℃と最も低い。いっぽう、窒素雰囲気でのオクチル酸金属化合物の熱分解温度は、大気雰囲気より50℃高い340℃である。ここでは金属をアルミニウムとし、カルボン酸アルミニウム化合物について説明する。
前記したニッケル錯体と同様に、熱分解でアルミニウムを析出するアルミニウム化合物は、第一にメタノールに分散し、第二に熱分解でアルミニウムを析出するこれら2つの性質を兼備する必要がある。
最初に、メタノールに分散するアルミニウム化合物を説明する。塩化アルミニウムは水に溶け、水酸化アルミニウムと塩酸に加水分解する。また、水酸化アルミニウムはメタノールに分散しない。さらに、硫酸アルミニウムはメタノールに溶解し、アルミニウムイオンが溶出する。また、酸化アルミニウムは、メタノールに分散しない。このため、これらの分子量が小さい無機アルミニウム化合物は、メタノールに分散しない。
次に有機アルミニウム化合物は、熱分解でアルミニウムを析出する性質を持つ。有機アルミニウム化合物からアルミニウムが生成される化学反応の中で、最も簡単な化学反応に熱分解反応がある。つまり、有機アルミニウム化合物を昇温するだけで、アルミニウムが析出する。さらに、有機アルミニウム化合物の合成が容易でれば安価に製造できる。こうした性質を兼備する有機アルミニウム化合物に、カルボン酸アルミニウム化合物がある。
すなわち、カルボン酸アルミニウム化合物の組成式は、Al(COOR)で表わせられる。Rは炭化水素で、この組成式はCである(ここでmとnとは整数)。カルボン酸アルミニウム化合物を構成するイオンの中で、分子の中央に位置するアルミニウムイオンAl3+が最も大きい。従って、アルミニウムイオンAl3+とカルボキシル基を構成する酸素イオンOとが共有結合する場合は、アルミニウムイオンAl3+と酸素イオンOとの距離が最大になる。この理由は、アルミニウムイオン原子の共有結合半径は121pmであり、酸素イオン原子の共有結合半径は66pmであり、炭素原子の共有結合半径は73pmであることによる。このため、アルミニウムイオンとカルボキシル基を構成する酸素イオンとが共有結合するカルボン酸アルミニウム化合物は、カルボン酸の沸点において、結合距離が最も長いアルミニウムイオンとカルボキシル基を構成する酸素イオンとの結合部が最初に分断され、アルミニウムとカルボン酸とに分離する。さらに昇温すると、カルボン酸が飽和脂肪酸であれば、カルボン酸が気化熱を奪って気化し、カルボン酸の気化が完了した後にアルミニウムが析出する。こうしたカルボン酸アルミニウム化合物として、オクチル酸アルミニウム、ラウリン酸アルミニウム、ステアリン酸アルミニウムなどがある。このようなカルボン酸アルミニウム化合物の多くは、金属石鹸として市販されている安価な工業用薬品である。
さらに、飽和脂肪酸の沸点が低ければ、カルボン酸アルミニウム化合物は低い温度で熱分解し、アルミニウムが析出する熱処理費用が安価で済む。飽和脂肪酸を構成する炭化水素が長鎖構造である場合は、長鎖が長いほど、つまり、飽和脂肪酸の分子量が大きいほど、飽和脂肪酸の沸点が高い。ちなみに、分子量が200.3であるラウリン酸の大気圧での沸点は296℃であり、分子量が284.5であるステアリン酸の大気圧での沸点は361℃である。
さらに、飽和脂肪酸が分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸である場合は、直鎖構造の飽和脂肪酸より鎖の長さが短く、沸点は低くなる。これによって、分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸からなるカルボン酸アルミニウム化合物は、相対的に低い温度で熱分解温度する。さらに、分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸は極性を持つため、分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸からなるカルボン酸アルミニウム化合物も極性を持ち、メタノールなどの極性を持つ有機溶剤に相対的に高い割合で分散する。このような分岐構造の飽和脂肪酸としてオクチル酸がある。オクチル酸の大気圧での沸点は228℃で、ラウリン酸より沸点が68℃低い。このため、アルミニウムを析出する原料として、熱分解温度が低いオクチル酸アルミニウムが望ましい。オクチル酸アルミニウムは、大気雰囲気において290℃で熱分解が完了してアルミニウムが析出し、メタノールに10重量%まで分散する。
また、カルボン酸アルミニウム化合物は合成が容易で、安価な有機アルミニウム化合物である。つまり、カルボン酸を水酸化ナトリウムなどの強アルカリ溶液中で反応させると、カルボン酸アルカリ金属化合物が生成される。このカルボン酸アルカリ金属化合物を、硫酸アルミニウムなどの無機アルミニウム化合物と反応させると、カルボン酸アルミニウム化合物が生成される。
以上に説明したように、オクチル酸アルミニウムAl(C15COO)は、熱分解温度が低いため、熱分解でアルミニウムを析出する原料として適している。
Embodiment 3
In this embodiment, as a second raw material for precipitating a metal by thermal decomposition, the thermal decomposition temperature is higher than that of the complex composed of the above-mentioned inorganic metal compound, but cheaper than the complex, and the oxygen ion constituting the carboxyl group of the carboxylic acid is used. Explain that a carboxylic acid metal compound having both the first characteristic of covalently bonding to a metal ion and the second characteristic of a carboxylic acid consisting of a saturated fatty acid is appropriate. Among the metal carboxylate compounds, the thermal decomposition temperature of the metal carboxylate compound is the lowest at 290 ° C. in the atmospheric atmosphere. On the other hand, the thermal decomposition temperature of the metal octylate compound in the nitrogen atmosphere is 340 ° C., which is 50 ° C. higher than that in the atmospheric atmosphere. Here, the metal is aluminum, and an aluminum carboxylate compound will be described.
Similar to the nickel complex described above, the aluminum compound that precipitates aluminum by thermal decomposition must first disperse in methanol and secondly have these two properties of precipitating aluminum by thermal decomposition.
First, an aluminum compound dispersed in methanol will be described. Aluminum chloride dissolves in water and hydrolyzes to aluminum hydroxide and hydrochloric acid. Also, aluminum hydroxide does not disperse in methanol. Furthermore, aluminum sulfate dissolves in methanol and aluminum ions elute. Also, aluminum oxide does not disperse in methanol. Therefore, these inorganic aluminum compounds having a small molecular weight do not disperse in methanol.
Next, the organoaluminum compound has a property of precipitating aluminum by thermal decomposition. Among the chemical reactions that produce aluminum from organoaluminum compounds, the simplest chemical reaction is the thermal decomposition reaction. That is, aluminum is precipitated only by raising the temperature of the organoaluminum compound. Further, if the organoaluminum compound can be easily synthesized, it can be produced at low cost. An organoaluminum compound having these properties is an aluminum carboxylate compound.
That is, the composition formula of the aluminum carboxylate compound is represented by Al (COOR) 3 . R is a hydrocarbon, and the composition formula is C m H n (where m and n are integers). Among the ions constituting the aluminum carboxylate compound, the aluminum ion Al 3+ located in the center of the molecule is the largest. Therefore, when the aluminum ion Al 3+ and the oxygen ion O constituting the carboxyl group are covalently bonded, the distance between the aluminum ion Al 3+ and the oxygen ion O is maximized. The reason for this is that the covalent radius of the aluminum ion atom is 121 pm, the covalent radius of the oxygen ion atom is 66 pm, and the covalent radius of the carbon atom is 73 pm. Therefore, in the aluminum carboxylate compound in which the aluminum ion and the oxygen ion constituting the carboxyl group are covalently bonded, the bonding portion between the aluminum ion having the longest bonding distance and the oxygen ion constituting the carboxyl group at the boiling point of the carboxylic acid is formed. It is first split and separated into aluminum and carboxylic acid. When the temperature is further raised, if the carboxylic acid is a saturated fatty acid, the carboxylic acid takes away the heat of vaporization and vaporizes, and aluminum precipitates after the vaporization of the carboxylic acid is completed. Examples of such an aluminum carboxylate compound include aluminum octylate, aluminum laurate, and aluminum stearate. Most of such aluminum carboxylate compounds are inexpensive industrial chemicals commercially available as metal soaps.
Further, if the boiling point of the saturated fatty acid is low, the aluminum carboxylate compound is thermally decomposed at a low temperature, and the heat treatment cost for precipitating aluminum can be reduced. When the hydrocarbon constituting the saturated fatty acid has a long chain structure, the longer the long chain, that is, the larger the molecular weight of the saturated fatty acid, the higher the boiling point of the saturated fatty acid. By the way, the boiling point of lauric acid having a molecular weight of 200.3 at atmospheric pressure is 296 ° C., and the boiling point of stearic acid having a molecular weight of 284.5 at atmospheric pressure is 361 ° C.
Further, when the saturated fatty acid is a saturated fatty acid having a branched chain structure, the chain length is shorter and the boiling point is lower than that of the saturated fatty acid having a linear structure. As a result, the aluminum carboxylate compound composed of saturated fatty acids having a branched chain structure is thermally decomposed at a relatively low temperature. Furthermore, since saturated fatty acids having a branched chain structure have polarity, aluminum carboxylate compounds composed of saturated fatty acids having a branched chain structure also have polarity and are dispersed in a relatively high proportion in polar organic solvents such as methanol. .. Octylic acid is a saturated fatty acid having such a branched structure. The boiling point of octyl acid at atmospheric pressure is 228 ° C, which is 68 ° C lower than that of lauric acid. Therefore, aluminum octylate having a low thermal decomposition temperature is desirable as a raw material for precipitating aluminum. Aluminum octylate is thermally decomposed at 290 ° C. in the air atmosphere to precipitate aluminum, which is dispersed in methanol up to 10% by weight.
Further, the aluminum carboxylate compound is an inexpensive organic aluminum compound that is easy to synthesize. That is, when a carboxylic acid is reacted in a strong alkaline solution such as sodium hydroxide, an alkali metal carboxylate compound is produced. When this alkali metal carboxylate compound is reacted with an inorganic aluminum compound such as aluminum sulfate, an aluminum carboxylate compound is produced.
As described above, aluminum octylate Al (C 7 H 15 COO) 3 has a low thermal decomposition temperature and is therefore suitable as a raw material for precipitating aluminum by thermal decomposition.

実施例1
本実施例は、グラフェンの扁平面同士が重なり合って接合したグラフェン接合体を、容器の底面に形成する実施例である。
最初に、2リットルのメタノールを、1.2m×1.2mの底面をもち、底が浅い容器に充填した。
次に、2枚の平行平板電極の間隙に電界が発生する電極の有効面積が、1m×1mである平行平板電極を用意し、2枚の平行平板電極を100μmの間隙で重ね合わせ、この間隙に黒鉛粒子を満遍なく引き詰める。なお、黒鉛粒子を粒径が25μmの球と仮定し、黒鉛粒子の厚みの平均値が10μmと仮定した場合、2枚の平行平板電極で作られる100μmの間隙に、黒鉛粒子を満遍なく引き詰めた場合、6.4×10個の黒鉛粒子が存在する。この黒鉛粒子の集まりに、10.6キロボルト以上の直流電圧を印加すると、全ての黒鉛粒子の基底面の層間結合が同時に破壊される。この際、1.9×1013個のグラフェンの集まりが得られ、用いる黒鉛粒子の集まりは、僅かに1.18gである。
このため、電界が発生する電極の有効面積が1m×1mである平行平板電極の表面に、鱗片状黒鉛粒子(例えば、伊藤黒鉛工業株式会社のXD100)の5gを重ねて引き詰めた。この平行平板電極を、メタノールが充填された容器に浸漬し、さらに、もう一方の平行平板電極を前記の平行平板電極の上に重ね合わせ、2枚の平行平板電極を100μmの間隙で離間させ、12キロボルトの直流電圧を電極間に加えた。次に、2枚の平行平板電極の間隙を拡大し、さらに、2枚の平行平板電極をメタノール中で傾斜させ、0.2Gからなる3方向の振動加速度を容器に繰り返し加え、この後、容器から2枚の平行平板電極を取り出した。これによって、容器内にグラフェンの集まりがメタノール中に析出した懸濁体を製造した。
さらに、再度、0.2Gからなる3方向の振動加速度を容器に繰り返し加えた。次に、容器を65℃に昇温し、メタノールを気化した。さらに、容器の底面に形成された試料の上方の平面に、1.2m×1.2mのアルミニウム板を載せ、この後、アルミニウム板の上に60kgの重りを載せ、試料の上方の平面を均等に圧縮した。重りとアルミニウム板とを取り除いた後に、容器に0.2Gからなる3方向の振動加速度を加え、容器から試料を取り出した。取り出した試料の上に再度アルミニウム板を載せ、さらに、20kgの重りを載せたが、試料の状態は変わらなかった。
次に、試料の2つの平面と側面とを、電子顕微鏡を用いて観察と分析を行なった。電子顕微鏡は、JFEテクノリサーチ株式会社の極低加速電圧SEMを用いた。この装置は、100ボルトからの極低加速電圧による表面観察が可能で、試料に導電性の被膜を形成せずに直接試料の表面が観察できる特徴を持つ。最初に、試料の平面からの反射電子線の900−1000ボルトの間にある2次電子線を取り出して画像処理を行った。試料の平面に、極めて厚みが薄い段差が確認できた。次に、試料の側面からの反射電子線の900−1000ボルトの間にある2次電子線を取り出して画像処理を行った。厚みが極めて薄い物質が、5層重なり合っていた。さらに、特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理した結果、炭素原子のみ存在し、試料は、グラフェンの扁平面同士が重なり合ったグラフェン接合体であることが確認できた。なお、容器からグラフェン接合体を取り出し、グラフェン接合体に20kgの重りを載せても、グラフェン接合体は破壊されなかったので、一定の接合力でグラフェンの扁平面同士が接合されている。図1に、グラフェンの扁平面同士が重なり合ったグラフェン接合体の側面の一部を拡大し、模式的に表した。
次に、グラフェン接合体の平面の複数の部位に関わる光学性能を、光線透過率とヘイズ値とから調べた。分光光度計(株式会社島津製作所の製品UV−1280)に依る可視光線の波長領域(380−750nm)での光線透過率は、88−90%と高い値を持った。また、ヘーズメータ(スガ試験株式会社のヘーズメータHZ−V3)によるヘイズ値は1%未満であった。この結果、グラフェン接合体は高い透明性を持った。
Example 1
This embodiment is an example in which a graphene junction in which the flat surfaces of graphene are overlapped and bonded is formed on the bottom surface of the container.
First, 2 liters of methanol was filled into a container having a bottom surface of 1.2 m × 1.2 m and a shallow bottom.
Next, a parallel plate electrode having an effective area of 1 m × 1 m in which an electric field is generated in the gap between the two parallel plate electrodes is prepared, and the two parallel plate electrodes are superposed with a gap of 100 μm, and this gap is formed. The graphite particles are evenly squeezed into the parallel. Assuming that the graphite particles are spheres having a particle size of 25 μm and the average thickness of the graphite particles is 10 μm, the graphite particles are evenly packed in the gap of 100 μm formed by the two parallel plate electrodes. In the case, there are 6.4 × 10 7 graphite particles. When a DC voltage of 10.6 kilovolts or more is applied to this group of graphite particles, the interlayer bond between the basal planes of all the graphite particles is broken at the same time. At this time, an aggregate of 1.9 × 10 13 graphenes was obtained, and the aggregate of graphite particles used was only 1.18 g.
Therefore, 5 g of scaly graphite particles (for example, XD100 manufactured by Ito Graphite Industry Co., Ltd.) were stacked and pulled on the surface of a parallel plate electrode having an effective area of an electrode in which an electric field is generated of 1 m × 1 m. This parallel plate electrode was immersed in a container filled with methanol, and the other parallel plate electrode was superposed on the parallel plate electrode, and the two parallel plate electrodes were separated by a gap of 100 μm. A DC voltage of 12 kilovolts was applied between the electrodes. Next, the gap between the two parallel plate electrodes is expanded, the two parallel plate electrodes are tilted in methanol, and vibration acceleration in three directions consisting of 0.2 G is repeatedly applied to the container, and then the container is used. Two parallel plate electrodes were taken out from. As a result, a suspension in which a collection of graphene was precipitated in methanol was produced in the container.
Further, again, vibration acceleration in three directions consisting of 0.2 G was repeatedly applied to the container. Next, the temperature of the container was raised to 65 ° C., and methanol was vaporized. Further, a 1.2 m × 1.2 m aluminum plate is placed on the upper flat surface of the sample formed on the bottom surface of the container, and then a 60 kg weight is placed on the aluminum plate to equalize the upper flat surface of the sample. Compressed to. After removing the weight and the aluminum plate, a vibration acceleration of 0.2 G in three directions was applied to the container, and the sample was taken out from the container. An aluminum plate was placed on the sample taken out again, and a weight of 20 kg was placed on the sample, but the state of the sample did not change.
Next, the two planes and sides of the sample were observed and analyzed using an electron microscope. As the electron microscope, an extremely low accelerating voltage SEM manufactured by JFE Techno Research Co., Ltd. was used. This device can observe the surface with an extremely low accelerating voltage from 100 volts, and has the feature that the surface of the sample can be directly observed without forming a conductive film on the sample. First, the secondary electron beam between 900 and 1000 volts of the backscattered electron beam from the plane of the sample was taken out and image processed. An extremely thin step was confirmed on the flat surface of the sample. Next, the secondary electron beam between 900 and 1000 volts of the backscattered electron beam from the side surface of the sample was taken out and image processing was performed. Five layers of extremely thin substances were stacked. Furthermore, as a result of image processing of the energy of the characteristic X-ray and its intensity, it was confirmed that only carbon atoms were present and the sample was a graphene conjugate in which the flat planes of graphene overlapped with each other. Even if the graphene joint was taken out from the container and a weight of 20 kg was placed on the graphene joint, the graphene joint was not destroyed, so that the flat surfaces of the graphene were joined with a constant joining force. In FIG. 1, a part of the side surface of the graphene junction in which the flat surfaces of graphene overlap each other is enlarged and schematically shown.
Next, the optical performance related to a plurality of parts on the plane of the graphene junction was investigated from the light transmittance and the haze value. The light transmittance in the wavelength region (380-750 nm) of visible light by a spectrophotometer (UV-1280 product of Shimadzu Corporation) was as high as 88-90%. The haze value by the haze meter (Haze meter HZ-V3 manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.) was less than 1%. As a result, the graphene conjugate had high transparency.

実施例2
本実施例は、10段落に記載した製造方法に従って、グラフェンの扁平面同士が重なり合って接合したグラフェン接合体を、合成樹脂の透明フィルムに熱圧着させた構成からなる透明導電基材を、容器の底面に形成する実施例である。
透明フィルムとして、フィルム厚が50μmからなるアクリル樹脂の透明フィルム(例えば、三菱レイヨン株式会社の製品で品番HBS006)を、1.2m×1.2mの大きさに切断し、容器の底面に配置した。この後、実施例1の方法に従って懸濁体を製造し、この懸濁体の10gを容器に充填し、さらに、0.2Gからなる3方向の振動加速度を容器に繰り返し加えた。次に、容器を65℃に昇温し、メタノールを気化した。さらに、容器の底面に形成された試料の上方の平面に、1.2m×1.2mのアルミニウム板を載せ、この後、アルミニウム板の上に60kgの重りを載せ、試料の上方の平面を均等に圧縮した。重りとアルミニウム板とを取り除いた後に、容器に0.2Gからなる3方向の振動加速度を加え、容器から試料を取り出した。取り出した試料の上に再度アルミニウム板を載せ、さらに、20kgの重りを載せたが、試料の状態は変わらなかった。
次に、試料の複数の部位に関わる光学性能を、実施例1と同様に、光線透過率とヘイズ値とから調べた。分光光度計に依る可視光線の波長領域(380−750nm)での光線透過率は、86−88%と高い値を持った。また、ヘーズメータによるヘイズ値は2%未満であった。この結果、グラフェン接合体は高い透明性を持った。
Example 2
In this embodiment, a transparent conductive base material having a structure in which a graphene bonded body in which flat planes of graphene are overlapped and bonded according to the manufacturing method described in paragraph 10 is thermocompression bonded to a transparent film of synthetic resin is used as a container. This is an example of forming on the bottom surface.
As a transparent film, an acrylic resin transparent film having a film thickness of 50 μm (for example, product number HBS006 of Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) was cut into a size of 1.2 m × 1.2 m and placed on the bottom surface of the container. .. After that, a suspension was produced according to the method of Example 1, 10 g of the suspension was filled in a container, and vibration acceleration in three directions consisting of 0.2 G was repeatedly applied to the container. Next, the temperature of the container was raised to 65 ° C., and methanol was vaporized. Further, a 1.2 m × 1.2 m aluminum plate is placed on the upper flat surface of the sample formed on the bottom surface of the container, and then a 60 kg weight is placed on the aluminum plate to equalize the upper flat surface of the sample. Compressed to. After removing the weight and the aluminum plate, a vibration acceleration of 0.2 G in three directions was applied to the container, and the sample was taken out from the container. An aluminum plate was placed on the sample taken out again, and a weight of 20 kg was placed on the sample, but the state of the sample did not change.
Next, the optical performance related to a plurality of parts of the sample was examined from the light transmittance and the haze value as in Example 1. The light transmittance of visible light in the wavelength region (380-750 nm) according to the spectrophotometer had a high value of 86-88%. Moreover, the haze value by the haze meter was less than 2%. As a result, the graphene conjugate had high transparency.

実施例3
本実施例は、実施例2で作成した透明導電基材に、ニッケル微粒子の集まりからなる透明電極を形成する事例である。ニッケル微粒子の原料として、27段落に記載したヘキサアンミンニッケル硝酸塩[Ni(NH](NO(例えば、三津和化学薬品株式会社の製品)を用いた。有機化合物は、25段落で説明した沸点が197℃で、融点が−12.6℃で、粘度が20℃で21mPa秒の性質を持つエチレングリコール(例えば、株式会社日本触媒の製品)を用いた。
最初に、ヘキサアンミンニッケル硝酸塩の29g(0.1モルに相当する)が、10重量%になるようにメタノールに分散し、この分散液にエチレングリコールが10重量%になるように混合して混合液を作成した。この混合液を、幅が3mmからなる塗膜を2mmの間隔で、実施例2で作成した透明導電基材の表面に印刷し、アンモニア雰囲気の熱処理炉に配置し、20℃/分の昇温速度で210℃まで昇温して熱処理した。この後、透明導電基材の上方の平面に、1.2m×1.2mのアルミニウム板を載せ、さらに、アルミニウム板の上に20kgの重りを載せ、透明導電基材の上方の平面を均等に圧縮し、試料を作成した。重りとアルミニウム板とを取り除いた後に、容器に0.2Gからなる3方向の振動加速度を加え、容器から試料を取り出した。
最初に、塗膜を形成した試料の複数の部位における光学性能を、実施例1と同様に、光線透過率とヘイズ値とから調べた。分光光度計に依る可視光線の波長領域での光線透過率は、88−90%と高い値を持った。また、ヘーズメータによるヘイズ値は2%未満であった。この結果、塗膜を形成した部位は高い透明性を持った。
次に、塗膜を形成した試料の部位と透明導電基材との結合力を、JIS Z0237に規定された粘着力の試験方法に基づいて測定した結果、200gの荷重に耐えた。このため、塗膜は、一定の結合力でグラフェン接合体に結合されていた。
また、塗膜を形成した試料の複数個所を、表面抵抗を表面抵抗計によって測定した(例えば、シムコジャパン株式会社の表面抵抗計ST−4)。表面抵抗値は1×10Ω/□であったため、金属に近い表面抵抗を有した。
さらに、塗膜が形成された試料の表面を、実施例1と同様に、電子顕微鏡で観察した。最初に、塗膜が形成された部位の表面からの反射電子線について、900−1000ボルトの間にある2次電子線を取り出して画像処理を行った。表面は40−60nmの大きさの粒状微粒子の集まりが覆っていた。
次に、表面からの反射電子線について、900−1000ボルトの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、画像の濃淡で微粒子の材質を分析した。いずれの粒状微粒子にも濃淡が認められず、微粒子は単一原子から構成されていることが分かった。
さらに、表面からの特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理し、微粒子を構成する元素の種類を分析した。粒状微粒子はニッケル原子のみで構成されていたため、粒状微粒子は、ニッケルの粒状微粒子である。
以上の結果から、混合液の塗膜を熱処理した結果、ニッケルの粒状微粒子の集まりが透明導電基材に析出し、この透明導電基材の上方の平面を均等に圧縮すると、ニッケル微粒子の集まりが、一定の強度で透明導電基材に結合した。また、このニッケル微粒子の集まりは透明性を示した。
Example 3
This example is an example of forming a transparent electrode made of a collection of nickel fine particles on the transparent conductive base material prepared in Example 2. Hexammine nickel nitrate [Ni (NH 3 ) 6 ] (NO 3 ) 2 (for example, a product of Mitsuwa Chemical Co., Ltd.) described in paragraph 27 was used as a raw material for the nickel fine particles. As the organic compound, ethylene glycol having a boiling point of 197 ° C., a melting point of -12.6 ° C., a viscosity of 20 ° C. and a viscosity of 21 mPa seconds (for example, a product of Nippon Shokubai Co., Ltd.) described in paragraph 25 was used. ..
First, 29 g (corresponding to 0.1 mol) of hexaammine nickel nitrate is dispersed in methanol so as to be 10% by weight, and then mixed and mixed with this dispersion so that ethylene glycol is 10% by weight. The liquid was prepared. This mixed solution is printed on the surface of the transparent conductive substrate prepared in Example 2 at intervals of 2 mm with a coating film having a width of 3 mm, placed in a heat treatment furnace in an ammonia atmosphere, and heated at 20 ° C./min. The temperature was raised to 210 ° C. at a rate and heat treatment was performed. After that, a 1.2 m × 1.2 m aluminum plate is placed on the upper flat surface of the transparent conductive base material, and a 20 kg weight is placed on the aluminum plate to evenly cover the upper flat surface of the transparent conductive base material. It was compressed to prepare a sample. After removing the weight and the aluminum plate, a vibration acceleration of 0.2 G in three directions was applied to the container, and the sample was taken out from the container.
First, the optical performance at a plurality of parts of the sample on which the coating film was formed was examined from the light transmittance and the haze value as in Example 1. The light transmittance of visible light in the wavelength region according to the spectrophotometer had a high value of 88-90%. Moreover, the haze value by the haze meter was less than 2%. As a result, the portion where the coating film was formed had high transparency.
Next, as a result of measuring the bonding force between the site of the sample on which the coating film was formed and the transparent conductive base material based on the adhesive force test method specified in JIS Z0237, a load of 200 g was withstood. Therefore, the coating film was bonded to the graphene conjugate with a constant bonding force.
In addition, the surface resistance of a plurality of samples on which a coating film was formed was measured with a surface resistance tester (for example, surface resistance tester ST-4 of Simco Japan Co., Ltd.). Since the surface resistance value was 1 × 10 3 Ω / □, it had a surface resistance close to that of metal.
Further, the surface of the sample on which the coating film was formed was observed with an electron microscope in the same manner as in Example 1. First, with respect to the backscattered electron beam from the surface of the portion where the coating film was formed, the secondary electron beam between 900 and 1000 volts was taken out and image processing was performed. The surface was covered with a collection of granular fine particles with a size of 40-60 nm.
Next, with respect to the reflected electron beam from the surface, the energy between 900 and 1000 volts was extracted and image processing was performed, and the material of the fine particles was analyzed by the shade of the image. No shading was observed in any of the granular fine particles, indicating that the fine particles were composed of a single atom.
Furthermore, the energy of characteristic X-rays from the surface and its intensity were image-processed, and the types of elements constituting the fine particles were analyzed. Since the granular fine particles were composed of only nickel atoms, the granular fine particles are nickel granular fine particles.
From the above results, as a result of heat-treating the coating film of the mixed solution, a collection of nickel granular fine particles is deposited on the transparent conductive base material, and when the plane above the transparent conductive base material is evenly compressed, the nickel fine particles are collected. , Bonded to a transparent conductive substrate with constant strength. In addition, this collection of nickel fine particles showed transparency.

実施例4
本実施例は、実施例2で作成した透明導電基材に、アルミニウム微粒子の集まりからなる透明電極を形成する事例である。アルミニウム微粒子の原料は、28段落で説明したオクチル酸アルミニウムAl(C15COO)(例えば、ホープ製薬株式会社の製品)を用いた。オクチル酸アルミニウムの46g(0.1モルに相当する)を、10重量%になるようにメタノールに分散し、この分散液に、実施例3で用いたエチレングリコールが10重量%になるように混合して混合液を作成した。この混合液を、幅が3mmからなる塗膜を2mmの間隔で、実施例2で作成した透明導電基材の表面に印刷し、大気雰囲気の290℃まで昇温し、1分間放置した。この後、透明導電基材の上方の平面に、1.2m×1.2mのアルミニウム板を載せ、さらに、アルミニウム板の上に15kgの重りを載せ、透明導電基材の上方の平面を均等に圧縮し、試料を作成した。重りとアルミニウム板とを取り除いた後に、容器に0.2Gからなる3方向の振動加速度を加え、容器から試料を取り出した。
最初に、実施例3と同様に、塗膜を形成した試料の部位における光学性能を、光線透過率とヘイズ値とから調べた。分光光度計に依る可視光線の波長領域での光線透過率は、88−90%と高い値を持った。また、ヘーズメータによるヘイズ値は2%未満であった。この結果、塗膜を形成した部位は高い透明性を持った。
次に、塗膜を形成した試料の部位と透明導電基材との結合力を、実施例3と同様に、粘着力の試験方法に基づいて測定した結果、200gの荷重に耐えた。このため、塗膜は、一定の結合力でグラフェン接合体に結合されていた。
また、塗膜を形成した試料の部位の複数個所を、実施例3と同様に、表面抵抗を表面抵抗計によって測定した。表面抵抗値は1×10Ω/□であったため、金属に近い表面抵抗を有した。
さらに、塗膜が形成された試料の表面を、実施例3と同様に、電子顕微鏡で観察した。40−60nmからなるアルミニウムの粒状微粒子で、表面が覆われていた。
以上の結果から、混合液の塗膜を熱処理した結果、アルミニウムの粒状微粒子の集まりが透明導電基材に析出し、この透明導電基材の上方の平面を均等に圧縮すると、アルミニウム微粒子の集まりが、一定の強度で透明導電基材に結合した。また、このアルミニウム微粒子の集まりは透明性を示した。
Example 4
This example is an example in which a transparent electrode made of a collection of aluminum fine particles is formed on the transparent conductive base material prepared in Example 2. As the raw material of the aluminum fine particles, aluminum Al (C 7 H 15 COO) 3 (for example, a product of Hope Pharmaceutical Co., Ltd.) described in paragraph 28 was used. 46 g (corresponding to 0.1 mol) of aluminum octylate was dispersed in methanol so as to be 10% by weight, and the ethylene glycol used in Example 3 was mixed with this dispersion so as to be 10% by weight. To prepare a mixed solution. This mixed solution was printed on the surface of the transparent conductive substrate prepared in Example 2 at intervals of 2 mm with a coating film having a width of 3 mm, heated to 290 ° C. in the air atmosphere, and left for 1 minute. After that, a 1.2 m × 1.2 m aluminum plate is placed on the upper flat surface of the transparent conductive base material, and a 15 kg weight is placed on the aluminum plate so that the upper flat surface of the transparent conductive base material is evenly placed. It was compressed to prepare a sample. After removing the weight and the aluminum plate, a vibration acceleration of 0.2 G in three directions was applied to the container, and the sample was taken out from the container.
First, as in Example 3, the optical performance at the site of the sample on which the coating film was formed was examined from the light transmittance and the haze value. The light transmittance of visible light in the wavelength region according to the spectrophotometer had a high value of 88-90%. Moreover, the haze value by the haze meter was less than 2%. As a result, the portion where the coating film was formed had high transparency.
Next, as a result of measuring the bonding force between the site of the sample on which the coating film was formed and the transparent conductive substrate based on the adhesive force test method in the same manner as in Example 3, a load of 200 g was withstood. Therefore, the coating film was bonded to the graphene conjugate with a constant bonding force.
In addition, the surface resistance of a plurality of sites of the sample on which the coating film was formed was measured with a surface resistance meter in the same manner as in Example 3. Since the surface resistance value was 1 × 10 3 Ω / □, it had a surface resistance close to that of metal.
Further, the surface of the sample on which the coating film was formed was observed with an electron microscope in the same manner as in Example 3. The surface was covered with granular aluminum particles consisting of 40-60 nm.
From the above results, as a result of heat-treating the coating film of the mixed solution, a collection of aluminum granular fine particles is deposited on the transparent conductive base material, and when the plane above the transparent conductive base material is evenly compressed, the collection of aluminum fine particles is formed. , Bonded to a transparent conductive substrate with constant strength. In addition, this collection of aluminum fine particles showed transparency.

Claims (5)

グラフェンの扁平面同士が重なり合った該扁平面同士を接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェン接合体を、合成樹脂の透明フィルムに熱圧着させた構成からなる透明導電基材を製造する方法は、
2枚の平行平板電極のうちの一方の平行平板電極の表面に、鱗片状黒鉛粒子の集まりないしは塊状黒鉛粒子の集まりを平坦に引き詰め、該平行平板電極を容器に充填されたメタノール中に浸漬させ、さらに、他方の平行平板電極を前記一方の平行平板電極の上に重ね合わせ、前記鱗片状黒鉛粒子の集まりないしは前記塊状黒鉛粒子の集まりを介して、前記2枚の平行平板電極を離間させ、該離間させた2枚の平行平板電極を前記メタノール中に浸漬させる、この後、該2枚の平行平板電極の間隙に直流の電位差を印加する、これによって、該電位差の大きさを前記2枚の平行平板電極の間隙の大きさで割った値に相当する電界が、前記鱗片状黒鉛粒子の集まりないしは前記塊状黒鉛粒子の集まりに印加され、該電界の印加によって、前記鱗片状黒鉛粒子ないしは前記塊状黒鉛粒子を形成する基底面の層間結合の全てが同時に破壊され、前記2枚の平行平板電極の間隙に、前記基底面に相当するグラフェンの集まりが製造される、この後、前記2枚の平行平板電極の間隙を拡大し、該2枚の平行平板電極を前記メタノール中で傾斜させ、さらに、前記容器に左右、前後、上下の3方向の振動を繰り返し加え、前記グラフェンの集まりを、前記2枚の平行平板電極の間隙から前記メタノール中に移動させ、この後、前記容器から前記2枚の平行平板電極を取り出す、これによって、前記容器内に前記グラフェンの集まりが前記メタノール中に析出した懸濁体が製造される、
次に、透明導電基材を製造する容器の底面に、該容器の底面の形状からなる合成樹脂の透明フィルムを配置し、さらに、前記した方法で製造した懸濁体を、透明導電基材を製造する際に必要な量として前記容器に充填し、この後、該容器に前後、左右、上下の3方向の振動を繰り返し加える、これによって、前記懸濁体を構成する前記グラフェンの集まりが、該グラフェンの扁平面を上にして前記懸濁液を構成するメタノール中を移動し、前記容器の全体に前記グラフェンが拡散し、前記グラフェンの扁平面同士がメタノールを介して重なり合った該グラフェンの集まりが、前記合成樹脂の透明フィルムの上に、前記容器の底面の形状として形成される、この後、前記グラフェンの集まりの上に該グラフェンの集まりの大きさからなる板材を載せ、さらに、前記容器をメタノールの沸点に昇温し該メタノールを気化させ、この後、前記板材を圧縮するとともに、前記容器を、前記透明フィルムを構成する合成樹脂のビカット軟化温度まで昇温する、
これによって、前記メタノールが気化した後に、前記グラフェンの扁平面同士が重なり合った該グラフェンの集まりが、前記合成樹脂の透明フィルムの上に前記容器の底面の形状として形成され、次に、前記グラフェンの集まりが圧縮され、前記グラフェンの扁平面同士が重なり合った部位に摩擦熱が発生し、該摩擦熱によって該グラフェンの扁平面同士が接合し、該グラフェンの扁平面同士が重なり合った該扁平面同士が接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェン接合体が形成されるとともに、前記合成樹脂の透明フィルムが軟化し、該軟化した合成樹脂の透明フィルムの表面に前記グラフェン接合体が圧着し、前記グラフェン接合体が前記合成樹脂の透明フィルムに熱圧着した透明導電基材が、前記容器の底面に該底面の形状からなる透明導電基材として形成される、この後、前記容器に前後、左右、上下の3方向の振動を繰り返し加え、該容器から、前記透明導電基材を取り出すことによって、グラフェンの扁平面同士が重なり合った該扁平面同士を接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェン接合体を、合成樹脂の透明フィルムに熱圧着させた構成からなる透明導電基材が製造される、透明導電基材の方法である。
A method for producing a transparent conductive base material having a structure in which a graphene junction composed of a collection of graphene obtained by joining the graphene flat surfaces on which the graphene flat surfaces are overlapped is thermocompression bonded to a synthetic resin transparent film is used.
A collection of scaly graphite particles or a collection of massive graphite particles is flatly packed on the surface of one of the two parallel plate electrodes, and the parallel plate electrode is immersed in methanol filled in a container. Further, the other parallel plate electrode is superposed on the one parallel plate electrode, and the two parallel plate electrodes are separated from each other through a collection of the scaly graphite particles or a collection of the massive graphite particles. , The two separated parallel plate electrodes are immersed in the methanol, and then a DC potential difference is applied to the gap between the two parallel plate electrodes, whereby the magnitude of the potential difference is increased to the above 2. An electric field corresponding to the value divided by the size of the gap between the parallel plate electrodes is applied to the collection of scaly graphite particles or the collection of lump graphite particles, and the application of the electric field causes the scaly graphite particles or All of the interlayer bonds of the basal plane forming the massive graphite particles are simultaneously destroyed, and a collection of graphenes corresponding to the basal plane is produced in the gap between the two parallel plate electrodes. The gap between the parallel plate electrodes is expanded, the two parallel plate electrodes are tilted in the methanol, and vibrations in three directions of left and right, front and back, and up and down are repeatedly applied to the container to collect the graphite particles. The two parallel plate electrodes are moved into the methanol through the gap between the two parallel plate electrodes, and then the two parallel plate electrodes are taken out from the container, whereby a collection of the graphite is deposited in the methanol in the container. Graphite is produced,
Next, a transparent film of synthetic resin having the shape of the bottom surface of the container is placed on the bottom surface of the container for producing the transparent conductive base material, and the suspension produced by the above method is further subjected to the transparent conductive base material. The container is filled in an amount required for production, and then vibrations in three directions of front-back, left-right, and up-down are repeatedly applied to the container, whereby a collection of graphenes constituting the suspension is formed. The graphene moves in the methanol constituting the suspension with the flat surface of the graphene facing up, the graphene is diffused throughout the container, and the flat surfaces of the graphene are overlapped with each other via methanol. Is formed on the transparent film of the synthetic resin as the shape of the bottom surface of the container, and then a plate material having the size of the group of graphene is placed on the group of graphene, and further, the container is further placed. Is heated to the boiling point of methanol to vaporize the methanol, and then the plate material is compressed and the container is heated to the Vicat softening temperature of the synthetic resin constituting the transparent film.
As a result, after the methanol is vaporized, a collection of graphenes in which the flat surfaces of the graphenes are overlapped with each other is formed on the transparent film of the synthetic resin as the shape of the bottom surface of the container, and then the graphenes are formed. The collection is compressed, and frictional heat is generated at the portion where the flat surfaces of the graphene overlap each other. The frictional heat causes the flat surfaces of the graphene to join each other, and the flat surfaces of the graphene overlap each other. A graphene joint composed of a collection of the bonded graphenes is formed, the transparent film of the synthetic resin is softened, and the graphene joint is pressure-bonded to the surface of the transparent film of the softened synthetic resin, and the graphene joint is formed. Is heat-bonded to the transparent film of the synthetic resin to form a transparent conductive base material having the shape of the bottom surface on the bottom surface of the container. By repeatedly applying vibration in the direction and taking out the transparent conductive base material from the container, a graphene joint composed of a collection of the graphenes in which the flat surfaces of the graphenes overlap each other is formed of a synthetic resin. This is a method of a transparent conductive base material for producing a transparent conductive base material having a structure in which a transparent film is heat-bonded.
請求項1に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法は、
可視光線の波長領域での屈折率が0.4以上で2.4以下の性質を持つ金属を熱分解で析出する金属化合物を、メタノールに分散し、該金属化合物が分子状態で前記メタノールに分散したメタノール分散液を作成し、前記メタノールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度が前記メタノールの粘度より高い第二の性質と、融点が20℃より低い第三の性質と、沸点が前記金属化合物の熱分解温度より低い第四の性質とを兼備する有機化合物を、前記メタノール分散液に混合し、該有機化合物が前記メタノール分散液と均一に混ざり合った混合液を作成し、該混合液を、請求項1に記載した製造方法で製造した透明導電基材を構成するグラフェン接合体の表面に塗布ないしは印刷し、該透明導電基材を熱処理して前記金属化合物を熱分解する、これによって、可視光線の波長領域での屈折率が0.4以上で2.4以下の性質を持つ金属からなる第一の特徴と、粒子の大きさが可視光線の波長より1桁小さい粒状の微粒子からなる第二の特徴を兼備する金属微粒子の集まりが、前記混合液を塗布ないしは印刷した前記グラフェン接合体の表面に一斉に析出し、該金属微粒子同士が互いに接触する部位で金属結合し、該金属結合した金属微粒子の集まりが、前記混合液を塗布ないしは印刷した前記グラフェン接合体の表面に形成される、この後、該金属微粒子の集まりが形成されたグラフェン接合体の表面を均等に圧縮し、前記金属結合した金属微粒子の集まりを塑性変形させるとともに、該塑性変形した金属微粒子の集まりが前記グラフェン接合体の表面と接触する部位に摩擦熱を発生させ、該摩擦熱によって、前記塑性変形した金属微粒子の集まりが前記グラフェン接合体の表面に接合する、これによって、前記透明導電基材を構成する前記グラフェン接合体の表面に、前記金属微粒子の集まりからなる透明電極が形成される、請求項1に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法である。
The method for forming a transparent electrode on the surface of the transparent conductive base material according to claim 1 is
A metal compound that precipitates a metal having a refractive index of 0.4 or more and 2.4 or less by thermal decomposition in the wavelength region of visible light is dispersed in methanol, and the metal compound is dispersed in the methanol in a molecular state. The first property of dissolving or mixing in the methanol, the second property having a viscosity higher than that of the methanol, the third property having a melting point lower than 20 ° C., and the boiling point are described above. An organic compound having a fourth property lower than the thermal decomposition temperature of the metal compound is mixed with the methanol dispersion to prepare a mixed solution in which the organic compound is uniformly mixed with the methanol dispersion, and the mixture is prepared. The liquid is applied or printed on the surface of the graphene conjugate constituting the transparent conductive base material produced by the production method according to claim 1, and the transparent conductive base material is heat-treated to thermally decompose the metal compound. The first feature is that it is made of a metal having a refractive index of 0.4 or more and 2.4 or less in the visible light wavelength region, and granular fine particles whose particle size is an order of magnitude smaller than that of the visible light wavelength. A collection of metal fine particles having the second characteristic, which is composed of, is deposited all at once on the surface of the graphene junction to which the mixed solution is applied or printed, and the metal fine particles are metal-bonded at a portion where they come into contact with each other. A collection of metal-bonded metal fine particles is formed on the surface of the graphene joint to which the mixed solution is applied or printed, and then the surface of the graphene joint on which the metal fine particles are formed is evenly compressed. The collection of metal-bonded metal fine particles is plastically deformed, and frictional heat is generated at a portion where the plastically deformed collection of metal fine particles comes into contact with the surface of the graphene joint, and the frictional heat causes the plastic deformation. The claim that a collection of metal fine particles is bonded to the surface of the graphene junction, whereby a transparent electrode composed of the collection of metal fine particles is formed on the surface of the graphene junction constituting the transparent conductive substrate. This is a method of forming a transparent electrode on the surface of the transparent conductive base material according to 1.
請求項2に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法は、
請求項2に記載した金属化合物が、金属がニッケルないしはアルミニウムからなる第1の特徴と、微粒子の大きさが可視光線の波長より1桁小さい第2の特徴を兼備する金属の粒状微粒子を熱分解で析出する金属化合物であり、該金属化合物を、請求項2に記載した金属化合物として用い、請求項2に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法に従って、透明電極を形成する、請求項2に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法である。
The method for forming a transparent electrode on the surface of the transparent conductive base material according to claim 2 is
The metal compound according to claim 2 thermally decomposes granular fine particles of a metal having both the first characteristic that the metal is nickel or aluminum and the second characteristic that the size of the fine particles is one order of magnitude smaller than the wavelength of visible light. The transparent electrode is formed according to the method of forming a transparent electrode on the surface of the transparent conductive base material according to claim 2, using the metal compound as the metal compound according to claim 2. This is a method of forming a transparent electrode on the surface of the transparent conductive base material according to claim 2.
請求項2に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法は、
請求項2に記載した金属化合物が、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、ニッケルないしはアルミニウムからなる金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体であり、請求項2に記載した有機化合物が、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類に属するいずれか一種類の有機化合物であり、これら2種類の物質を用い、請求項2に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法に従って、透明電極を形成する、請求項2に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法である。
The method for forming a transparent electrode on the surface of the transparent conductive base material according to claim 2 is
The metal compound according to claim 2 is a complex composed of an inorganic metal compound having a metal complex ion in which a ligand composed of an inorganic molecule or an ion is coordinated to a metal ion composed of nickel or aluminum. The organic compound described in 2 is any one kind of organic compound belonging to carboxylic acid esters, glycols or glycol ethers, and the transparent conductive base material according to claim 2 is made by using these two kinds of substances. The method of forming a transparent electrode on the surface of the transparent conductive base material according to claim 2, wherein the transparent electrode is formed according to the method of forming the transparent electrode on the surface.
請求項2に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法は、
請求項2に記載した金属化合物が、カルボン酸におけるカルボキシル基を構成する酸素イオンが、ニッケルないしはアルミニウムからなる金属イオンに共有結合する第一の特徴と、前記カルボン酸が飽和脂肪酸で構成される第二の特徴とを兼備するカルボン酸金属化合物であり、請求項2に記載した有機化合物が、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類に属するいずれか一種類の有機化合物であり、これら2種類の物質を用い、請求項2に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法に従って、透明電極を形成する、請求項2に記載した透明導電基材の表面に透明電極を形成する方法である。
The method for forming a transparent electrode on the surface of the transparent conductive base material according to claim 2 is
The second characteristic of the metal compound according to claim 2 is that the oxygen ion constituting the carboxyl group in the carboxylic acid is covalently bonded to the metal ion composed of nickel or aluminum, and the carboxylic acid is composed of a saturated fatty acid. It is a carboxylic acid metal compound having two characteristics, and the organic compound according to claim 2 is any one kind of organic compound belonging to carboxylic acid esters, glycols or glycol ethers, and these two kinds A transparent electrode is formed on the surface of the transparent conductive base material according to claim 2, according to the method of forming a transparent electrode on the surface of the transparent conductive base material according to claim 2. The method.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014200926A (en) * 2013-04-01 2014-10-27 株式会社東芝 Transparent conductive film and electrical element
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012108371A1 (en) * 2011-02-09 2012-08-16 株式会社インキュベーション・アライアンス Method for producing multilayer graphene coated substrate
JP2014200926A (en) * 2013-04-01 2014-10-27 株式会社東芝 Transparent conductive film and electrical element
JP2017220436A (en) * 2016-06-06 2017-12-14 小林 博 Formation of transparent conductive layer made of assembly of metal-bonded metal fine particle into transparent base material

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