JP6735342B2 - 新規のアスペクト比が均一でノードを有する銀ナノワイヤの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、銀ナノワイヤの製造方法に関し、特に新規のノードを有する銀ナノワイヤの製造方法に関する。

ナノワイヤは、横方向で１００ｎｍ以下に制限された一次元構造を具え、典型的な金属ナノワイヤのアスペクト比は１０００以上である。銀ナノワイヤは良好な導電性、透光性と耐屈曲性などの特徴を有し、フレキシブル透明導電性薄膜の実現を可能なものとする。学者の研究努力を経て、銀ナノワイヤの製造方法は、たとえばテンプレート法、水熱法、自己組織化法、ポリオール法など既にたくさん蓄積されている。銀ナノワイヤをフレキシブル透明導電性薄膜に応用することは、すでに数多くの特許や文献で報告されている。２０１１年、Ｌｉｕ Ｃａｉ−Ｈｏｎｇ等は、銀ナノワイヤをフレキシブルＰＥＴ上で透明導電性薄膜を製造することを報告しており、その導電率は１７５Ω／ｓｑ、透過率は７５％に達し、またフレキシブル薄膜の特性についても併せて研究し、１００回の湾曲を経た後の電気抵抗の変化は２％より小さいことが報告されている。（Ｎａｎｏｓｃａｌｅ Ｒｅ−ｓｅａｒｃｈ Ｌｅｔｔｅｒｓ、２０１１、６（７５）：１−８）。２０１５年、中国特許第２０１５１００３４１５２．８号では、エチレングリコール還元法でＡｇナノワイヤを製造するとともに、透明導電性電極を製造し、その電気抵抗は０．９７〜９５Ω／ｓｑであることを公開している。Ｈａｉｆｅｉ Ｌｕ等は、銀ナノワイヤを製造した後、透明導電性薄膜を製造し、薄膜を硝酸銀とクエン酸ナトリウムを含む水溶液中に浸漬させ、光照射し、銀粒子を銀ナノワイヤとの交差箇所で選択的に成長させることにより、透明導電性薄膜の導電性能と安定性を大幅に向上させた。（Ｈａｉｆｅｉ Ｌｕ， Ｄｉ Ｚｈａｎｇ， Ｘｉｎｇａｎｇ Ｒｅｎ， Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｖｅｒ Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｎ Ｓｉｌｖｅｒ Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ ａｔ Ｒｏｏｍ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｎａｎｏ−Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ，ＡＣＳ Ｎａｎｏ， ２０１４， ８ （１０）， ｐｐ １０９８０−１０９８７）。上記の方法は比較的複雑である。新規のノードを有するアスペクト比が均一な銀ナノワイヤを製造し、それから銀ナノワイヤ透明導電性薄膜を製造すると、このような銀ナノワイヤの交差箇所にはすでにノードが存在しており、後続の加工を必要としない。よって制御要素が少なく、簡単快速で、高純度で顆粒のない、新規のノードを有する、アスペクト比が均一な銀ナノワイヤを大量製造する方法及びそれ自体を発明することが重要である。

本発明の目的は、制御が簡単で、コストが低い新規のアスペクト比が均一な、ノードを有する銀ナノワイヤの製造方法を提供することである。

本発明の目的は次の技術案により実現される。
銀ナノワイヤの製造方法は次の工程に沿って進行されることを特徴とする。
（１）分散剤をトリオールに溶解して、粘性透明溶液とする。
（２）硝酸銀をトリオールに溶解して、透明溶液とする。
（３）前記硝酸銀／トリオール溶液を分散剤／トリオール溶液中に入れて均等に混合して混合溶液を得て、最後に前記混合溶液を反応器中に移し入れ、１７０〜２００℃で７〜８時間反応させ、冷水中に入れて冷却し、銀ナノワイヤを含む母液を得る。
（４）前記銀ナノワイヤを含む母液を無水エタノールで希釈して遠心分離して得る。この方法で得られる銀ナノワイヤは純度が高い。

銀ナノワイヤにノードを具えさせるため、前記製造方法中では、分散剤はポリビニルピロリドン（Ｍｗ≒１３０００００）、トリオールはグリセリンである。

ノードがさらに均等に分布し、純度がさらに高く、アスペクト比が均一である銀ナノワイヤを製造するために、更に好ましくは、前記工程（３）では、０．０５Ｍの硝酸銀／トリオール溶液４０ｍｌを０．６７Ｍのポリビニルピロリドン／トリオール溶液６０ｍｌ中に加え入れて均一に撹拌混合する。

更に好ましくは、前記遠心分離の回数は２回である。

本発明は次のような有益な効果を有する。本発明で製造する銀ナノワイヤを採用することにより、高品質なＩＴＯの代替材料とすることができ、本発明の銀ナノワイヤは均等に分布したノードを有し、後続の加工コストを顕著に減少させることができる。アスペクト比が均一であり、前記銀ナノワイヤスラリーを透明薄膜上に均等に塗布して製造された透明導電性薄膜の透光率は８５％以上に達し、銀ナノワイヤの長径分布は、直径が３０〜６０ｎｍ、長さが１０〜２０μｍであり、後続の導電性能の向上に大いに貢献することができ、顆粒が存在せず、純度が高いものである。本発明の製造方法は制御が簡単で、コストが低く、工業化規模での生産に適している。

本発明の実施例１で合成された銀ナノワイヤの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）図である。 本発明の実施例１で合成された銀ナノワイヤの透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）図である。 本発明の実施例２で合成された銀ナノワイヤの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）図である。

以下において、具体的な実施例と併せて本発明の技術について更に詳細に説明する。

実施例１
０．０５Ｍの硝酸銀／トリオール溶液４０ｍｌを０．６７Ｍのポリビニルピロリドン／トリオール溶液６０ｍｌ中に加え入れて均一に撹拌混合し、その後混合溶液を反応器に移し入れ、最後に既に温度が１７０℃まで上昇しているオーブン中に反応器を入れ、８時間保温した後に取り出して反応を終了させる。

反応器中のＡｇナノワイヤ母液を無水エタノールで希釈して遠心分離を行い、２度繰り返して、イソプロピルアルコール或いは無水エタノール中に分散する直径３０〜６０ｎｍ、長さ１０〜２０μｍの新規のアスペクト比が均一なノードを有する銀ナノワイヤを得る。図１は本実施例で得られた銀ナノワイヤの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）図であり、図２は本実施例で得られた銀ナノワイヤの透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）図である。

実施例２
０．０５Ｍの硝酸銀／トリオール溶液４０ｍｌを０．６７Ｍのポリビニルピロリドン／トリオール溶液６０ｍｌ中に加え入れて均一に撹拌混合し、その後混合溶液を反応器に移し入れ、最後に既に温度が２００℃まで上昇しているオーブン中に反応器を入れ、８時間保温した後に取り出して反応を終了させる。

反応器中のＡｇナノワイヤ母液を無水エタノールで希釈して遠心分離を行い、２度繰り返して、イソプロピルアルコール或いは無水エタノール中に分散する直径３０〜６０ｎｍ、長さ１０〜２０μｍの新規のアスペクト比が均一なノードを有する銀ナノワイヤを得る。図２は本実施例で得られた銀ナノワイヤの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）図である。

Claims (2)

1. 次の工程に沿って進行される、（１）ポリビニルピロリドンをグリセリンに溶解して、粘性透明なポリビニルピロリドン／グリセリン溶液とし、（２）硝酸銀をグリセリンに溶解して、透明な硝酸銀／グリセリン溶液とし、（３）０．０５Ｍの硝酸銀／グリセリン溶液４０ｍｌを０．６７Ｍのポリビニルピロリドン／グリセリン溶液中に加え、均一になるように混合して混合溶液を得て、最後に前記混合溶液を反応器中に移し入れ、１７０〜２００℃で７〜８時間反応させ、冷水中に入れて冷却し、銀ナノワイヤを含む母液を得て、（４）前記銀ナノワイヤを含む母液を無水エタノールで希釈して遠心分離して直径３０〜６０ｎｍ及び長さ１０〜２０μｍにより画定される長径分布と、ノードとを有する銀ナノワイヤを得る
   ことを特徴とする銀ナノワイヤの製造方法。
2. 前記遠心分離の回数が２回である請求項１に記載の銀ナノワイヤの製造方法。