JP7061571B2 - （半）導電性ナノ粒子に基づくインク調合物 - Google Patents
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Description
本発明は、（半）導電性ナノ粒子に基づくインク調合物に関する。特に本発明は、様々な印刷方法に好適な酸化亜鉛及びアルミニウム（半）導電性ナノ粒子に基づくインク組成物に関する。
より詳細には、本発明は多くの印刷方法に好適な（半）導電性ナノ粒子に基づくインクの分野に関する。非限定的な例として以下の印刷方法が挙げられる：インクジェット、スプレー、スクリーン印刷、輪転グラビア、フレキソ印刷、ドクターブレード、スピンコーティング、及びスロットダイコーティング。
本発明による（半）導電性ナノ粒子に基づくインクは、全ゆる種類の支持物上に印刷することができる。例として以下の支持物が挙げられる：ポリマー及びポリマー誘導体、複合材料、有機材料、無機材料。特に、プリンテッドエレクトロニクスの分野で使用される支持物、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリイミド、ガラス、ΡΕΤ／ＩＴＯ、ガラス／ＩＴＯ、ポリカーボネート、ＰＶＣ、及び光電子デバイスに使用される全ゆる種類の活性層である。
本発明による（半）導電性ナノ粒子に基づくインクは多くの利点を有する。その非限定的な例として以下のことが挙げられる：
－現行のインクと比較してより優れた経時安定性、例えば、周囲温度における保管中のそれらの安定性は６か月よりもはるかに長い；
－適用分野に関する多様性、好ましい例として、光電子技術、光起電技術、及びセキュリティが挙げられる；
－溶媒及びナノ粒子の無毒性；
－ナノ粒子の固有特性の維持；
－電子特性の維持；
－蛍光特性の維持；及び、特に、
－改良された特性、例えば改良された抵抗及び弾性（ｒｅｓｉｌｉｅｎｃｅ）特性を有する厚い導電層を製造する機会。
－現行のインクと比較してより優れた経時安定性、例えば、周囲温度における保管中のそれらの安定性は６か月よりもはるかに長い；
－適用分野に関する多様性、好ましい例として、光電子技術、光起電技術、及びセキュリティが挙げられる；
－溶媒及びナノ粒子の無毒性；
－ナノ粒子の固有特性の維持；
－電子特性の維持；
－蛍光特性の維持；及び、特に、
－改良された特性、例えば改良された抵抗及び弾性（ｒｅｓｉｌｉｅｎｃｅ）特性を有する厚い導電層を製造する機会。
本発明によるインクは、一度堆積させた後では、その仕事関数、すなわちＷＦによって特徴付けられる。仕事関数は、電子がフェルミ準位から真空準位まで移動するのに必要なエネルギーである。
本発明により得られる仕事関数は、安定で、温度によってもインクが堆積する支持物によっても変化しない。平均測定値は好ましくは、様々な用途の中でも光電子及び光起電デバイスにおける電子注入層の用途に適合可能な３．６＋／－０．５ｅＶ程度である。有機光起電セルにおける電子注入層としての使用は、ＣＶＤによって成膜されたＬｉＦの使用と比較した場合に収率の大幅な改善を可能にする。
本発明はまた、前記インクを調製するための改良された方法に関し、最終的には、本発明はまた、いわゆる「セキュリティ」分野、光起電技術、センサ（例えば、ガスセンサ）、タッチパネル、バイオセンサ、及び非接触技術の分野における前記インクの使用に関する。
近年の文献からみると、半導電性のコロイド状ナノ結晶は、その新規な光電子、光起電力、及び触媒の特性に起因して大いに注目されてきた。これによって、それらはナノエレクトロニクス、太陽電池、センサの分野及びバイオメディカル分野における将来の応用について特に有利となっている。
半導電性ナノ粒子の開発は、新規な実装の使用及び多数の新しい用途の予見を可能にする。ナノ粒子は、非常に大きな表面積／体積比を有し、その表面を界面活性剤で置換することによって、特定の特性、特に光学特性が変化し、及びそれらを分散させることが可能となる。
それらの小さな寸法は、或る場合には、量子閉じ込め効果を生む。ナノ粒子は、それらが予め規定された形態を持たない場合には、ビーズ（１～１００ｎｍ）、小さなロッド（通常長さ３００ｎｍ未満、例えば２００ｎｍ未満）、糸（通常は長さ２００～３００ナノメートル又は２～３ミクロン）、ディスク、スター、ピラミッド、テトラポッド、又は結晶であり得る。
半導電性ナノ粒子を合成する目的のために幾つかのプロセスが開発されてきた。これらのうち、以下の非包括的リストを挙げることができる。
－物理的プロセス：
・化学蒸着（「ＣＶＤ」の名称でも知られる）、基板が、その表面上で反応又は分解する気化された化学前駆体に曝露される場合。このプロセスは一般に、使用される条件に依存する形態を有するナノ粒子の形成をもたらす；
・熱蒸着；
・分子ビームエピタキシ、ナノ粒子を形成することになる原子を（それらが付着する）基板上にガス流の形で高速で衝突させる場合；
－化学的又は物理化学的プロセス：
・マイクロエマルション；
・溶液中レーザーパルス、前駆体を含有する溶液にレーザービームを照射する場合。ナノ粒子は溶液中に光ビームに沿って形成される；
・マイクロ波照射による合成；
・界面活性剤に補助される指向型合成；
・超音波下での合成；
・電気化学的合成；
・有機金属合成；
・アルコール媒体中での合成。
－物理的プロセス：
・化学蒸着（「ＣＶＤ」の名称でも知られる）、基板が、その表面上で反応又は分解する気化された化学前駆体に曝露される場合。このプロセスは一般に、使用される条件に依存する形態を有するナノ粒子の形成をもたらす；
・熱蒸着；
・分子ビームエピタキシ、ナノ粒子を形成することになる原子を（それらが付着する）基板上にガス流の形で高速で衝突させる場合；
－化学的又は物理化学的プロセス：
・マイクロエマルション；
・溶液中レーザーパルス、前駆体を含有する溶液にレーザービームを照射する場合。ナノ粒子は溶液中に光ビームに沿って形成される；
・マイクロ波照射による合成；
・界面活性剤に補助される指向型合成；
・超音波下での合成；
・電気化学的合成；
・有機金属合成；
・アルコール媒体中での合成。
物理的合成は一般に高温を要し、そのため産業規模の製造への転換にあまり適さない。更に、このため特定の基板、例えばフレキシブル基板に適さない。
化学的合成については、それらはナノ粒子の製造に大きな利点を有し、半導電性ナノ粒子は溶媒中に分散されて、殆どの場合、基板には付着しない。最終的に、ナノ粒子の形状を制御することが可能である。
本発明の目的は、安定で汎用性のある改良されたインクを提供することによって、先行技術の１つ以上の欠点を克服することであり、これによりナノ粒子の固有の特性、特にそれらの電子特性を維持すること、及びより詳細には改良された特性、例えば改良された抵抗及び弾性特性を有する厚い導電層を製造する機会を維持することが可能となる。
本発明の一実施形態によれば、この目的はその組成が少なくとも以下を含むインクによって達成される：
ａ．アルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子からなる化合物「ａ」、
ｂ．アルコール溶媒からなる化合物「ｂ」、
ｃ．化合物「ｂ」とは異なるアルコール共溶媒からなる任意の化合物「ｃ」、
ｄ．分散剤からなる化合物「ｄ」、及び
ｅ．増粘剤又は安定剤からなる任意の化合物「ｅ」。
ａ．アルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子からなる化合物「ａ」、
ｂ．アルコール溶媒からなる化合物「ｂ」、
ｃ．化合物「ｂ」とは異なるアルコール共溶媒からなる任意の化合物「ｃ」、
ｄ．分散剤からなる化合物「ｄ」、及び
ｅ．増粘剤又は安定剤からなる任意の化合物「ｅ」。
本発明はまた、２０ｎｍよりも大きな、好ましくは５０ｎｍよりも大きな、例えば８０ｎｍよりも大きな厚さを有する導電層を製造するための、前記特許請求されるインク及び／又はナノ粒子の使用にも関する。本発明の一実施形態によれば、２０ｎｍよりも大きな、好ましくは５０ｎｍよりも大きな、例えば８０ｎｍよりも大きな厚さを有する導電層であって、前記層は前記特許請求されるインクを含み及び／又はそれからなり、並びに／又は前記特許請求されるナノ粒子を含むことを特徴とする導電層もまた提供される。かなりの厚さを有する前記層は、優れた堅牢性、抵抗、弾性、及び寿命特性と組み合わされた改良された導電性によって特徴付けられ、これらの利点は本発明によるナノ粒子及び／又はインクの使用の分野を広げることを可能にし、特にフレキシブル材料上でのフォトダイオードの製造はその代表例である。
本発明によるインクの粘度は好ましくは１～５００ｍＰａ．ｓであり、本発明によるインクの粘度は好ましくは１～５０ｍＰａ．ｓであり、例えば８～４０ｍＰａ．ｓである。これらの粘度範囲の後者２つは化合物「ｅ」の不存在化において好ましい。この粘度は好ましくは以下の方法を用いて測定することができる。
装置：ＴＡインスツルメント（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）製レオメーターＡＲ－Ｇ２
調整時間：１分
試験タイプ：連続勾配
勾配：せん断速度（１／ｓ）
測定範囲：０．００１～４０（１／ｓ）
時間：１０分
モード：線形
測定：１０秒間隔
温度：２０℃
曲線再処理法：ニュートン法
再処理領域：曲線全体
装置：ＴＡインスツルメント（ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）製レオメーターＡＲ－Ｇ２
調整時間：１分
試験タイプ：連続勾配
勾配：せん断速度（１／ｓ）
測定範囲：０．００１～４０（１／ｓ）
時間：１０分
モード：線形
測定：１０秒間隔
温度：２０℃
曲線再処理法：ニュートン法
再処理領域：曲線全体
本発明による化合物「ａ」はこのように、アルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子からなる。
本発明の一変形実施形態によれば、前記ナノ粒子は１～５０ｎｍ、好ましくは２～２０ｎｍの大きさを有する。
本発明の一変形実施形態によれば、前記ナノ粒子は楕円体及び／又は球体形状を有する。本発明及び後述の特許請求の範囲については、用語「楕円体形状」とは、その形状が球の形に近いが完全に円形ではない（「準球形」）、例えば長円形状であることを意味する。前記ナノ粒子の形状は、一般に顕微鏡を用いて撮影された写真によって特定される。このように、本発明のこの変形実施形態によれば、前記ナノ粒子は１～５０ｎｍ、好ましくは２～２０ｎｍの粒径を有する。
本発明の特定の実施形態によれば、前記アルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子は化学合成によって予め合成されている。好ましくは本発明の文脈における、いかなる化学合成も使用できる。例えば、前駆体としての酢酸亜鉛［Ｚｎ（ＣＨ３ＣＯＯ）２］と、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、及び／又はアルミニウムイソプロピラート（アルミニウムイソプロポキシド）［Ａｌ［ＯＣＨ（ＣＨ３）２］３］から選択されるアルミニウム前駆体とを使用する化学合成が挙げられる。一般に、前記前駆体は、溶媒、例えば１～８個の炭素原子を有する一級パラフィン系脂肪族一価アルコール又は前記アルコールの２種以上の混合物中に溶解され、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、及び／又は前記アルコールの混合物が例示され、この溶液を加熱した後、それに水酸化カリウム（ＫＯＨ）及び／又は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）の溶液を加え、これによって所望のナノ粒子を得ることができる。一般に、前記ナノ粒子はその後洗浄に供され、これによってナノ粒子に化学的又は物理的に結合していない全ゆるものを除去することができる。
本出願人は予期せずして、アルミニウム前駆体（特にアルミニウムイソプロピラート）と組み合わされた酢酸亜鉛前駆体から合成されたナノ粒子を含むインク組成物が、改良された特性を有するということを発見した。本出願人は予期せずして、メタノールの存在下でアルミニウム前駆体（特にアルミニウムイソプロピラート）と組み合わされた酢酸亜鉛前駆体から合成されたナノ粒子を含む前記インク組成物が、さらに改良された特性を有することもまた発見した。出願人は本説明を限定することを望まないが、本出願人はこの改良が、酢酸亜鉛前駆体に由来し、かつナノ粒子に結合したままの酢酸リガンドの存在に起因し得ると考えている。従って、本発明の特定の実施形態によれば、前記アルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子は、メタノール中で酢酸亜鉛［Ｚｎ（ＣＨ３ＣＯＯ）２］とアルミニウム前駆体とを反応させることによる化学合成によって予め合成されている。
選択された合成溶媒としてのメタノールの効果の例を示すために、ナノ粒子合成のためのメタノール及びエタノールの使用の比較を以下の表に示す。ここで、他の全ての合成条件は同じである。
本出願人は本説明を限定することを望まないが、本出願人は、このリガンド含有量の増加が、特許請求されるインク調合物の溶媒中へのナノ材料の可溶性の向上だけでなく、前記インクの安定性の向上をももたらすと考えている。
本発明の特定の実施形態によれば、本発明による化学合成によって合成された前記ナノ粒子は、５～１５重量％の酢酸リガンド、例えば７～１４重量％、好ましくは９～１３重量％、例えば１０～１２重量％の酢酸リガンドを含有する。前記ナノ粒子におけるこのリガンド含有量は好ましくは以下の方法によって測定できる。
熱重量分析
装置：ＴＡインスツルメント製ＴＧＡ Ｑ５０
るつぼ：アルミナ
方法：勾配
測定範囲：周囲温度～６００℃
昇温：２０℃／分
熱重量分析
装置：ＴＡインスツルメント製ＴＧＡ Ｑ５０
るつぼ：アルミナ
方法：勾配
測定範囲：周囲温度～６００℃
昇温：２０℃／分
本発明の特定の実施形態によれば、本発明による化学合成によって合成された前記ナノ粒子は、好ましくは０．１～５％、例えば０．５～２．５％となるアルミニウムと亜鉛とのモル比によって特徴付けられる。アルミニウムにおける及び亜鉛における濃度測定のための何れの適切な方法を使用してもよく、質量分析測定法が好ましい（ＩＣＰ－ＭＳ／ＩＣＰ質量分析法）。
前記アルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子の結晶構造はＸ線回折（ＸＲＤ）によって測定した。得られた結果をドープされていない酸化亜鉛のナノ粒子の結晶構造と比較する。２つの材料間でウルツ鉱型の結晶構造における変化は観察されず、ある程度の亜鉛原子のアルミニウム原子による置換が確認される。
本発明の一実施形態によれば、５％以上、好ましくは７％以上、例えば９％以上の酢酸リガンドの重量含有量によって特徴付けられるアルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子（好ましくは特許請求されるインク中で使用される）もまた提供される。
また、本発明の一実施形態によれば、前記アルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子（好ましくは特許請求されるインク中で使用される）は、１５％以下、好ましくは１３％以下、例えば１２％以下の酢酸リガンドの重量含有量によって特徴付けられる。
また、本発明の一実施形態によれば、前記アルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子（好ましくは特許請求されるインク中で使用される）は、０．１％以上、例えば０．５％以上であるアルミニウムと亜鉛とのモル比によって特徴付けられる。
また、本発明の一実施形態によれば、前記アルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子（好ましくは特許請求されるインク中で使用される）は、５％以下、例えば２．５％以下のアルミニウムと亜鉛とのモル比によって特徴付けられる。
以下に、本発明によるナノ粒子の合成の特定例を例示として記載する。容器中で水酸化カリウムとメタノールとの混合物を、微細な分散物が得られるまで磁気撹拌下で調製する。別の容器中で磁気撹拌下及び周囲温度で、酢酸亜鉛及びアルミニウムプロピラートをメタノールと水との混合物中に溶解する。次いで、不活性雰囲気中及び６０℃で磁気撹拌しながら、前記水酸化カリウム溶液を前記酢酸亜鉛及びアルミニウムプロピラート溶液に滴下し、それによって（デカント及び洗浄後に）当該アルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子を得ることができる。この合成は、良好に制御された粒径分布を有するアルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ球体の獲得を可能とし、このようにして、合成工程の持続時間に依存して２～１０ｎｍの間で変更し得る直径を有する球体のナノ粒子を得ることが可能である。
本発明の好ましい実施形態によれば、前記アルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子（好ましくは特許請求されるインク中で使用される）は、このように前記酢酸亜鉛及び前記アルミニウム前駆体を合成溶媒の存在下で、還元剤により還元することによる化学合成によって合成される。この合成は好ましくは、本明細書中に規定されるような圧力及び温度の非拘束条件下で行われる。前記圧力及び／又は温度の非拘束条件とは、例えば通常又は周囲条件に近い圧力及び／又は温度条件である。通常又は周囲条件の４０％以内の圧力に、温度については、一般には８０℃未満、好ましくは７０℃未満に留まるのが好ましい。例えば、ナノ粒子の調製中の圧力条件を、通常又は周囲圧力条件の最大３０％、好ましくは１５％程度だけ変動する値、好ましくは大気圧に近い値に維持するのが好ましいことを、本出願人は見い出した。圧力及び／又は温度のこれらの条件を満たすために、これらの条件のための制御は好ましくは、ナノ粒子の調製装置に含まれてよい。本発明の特定の実施形態によれば、前記アルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子（好ましくは特許請求されるインク中で使用される）の化学合成の還元工程の前記持続時間は、前記酸化亜鉛ナノ粒子の適切なアルミニウムドーピングレベルを可能にするのに十分な長さである必要があり、例えば、少なくとも１時間、好ましくは少なくとも２時間、最も好ましくは少なくとも３時間、又は更には少なくとも５時間の還元工程持続時間を合成中に使用するのが好ましい。
本発明の特定の実施形態によれば、前駆体の還元工程だけでなく、ナノ粒子と特許請求されるインクの追加の構成成分との配合に先立つ全ての工程（例えば、上述の洗浄及び精製工程）において、常に液相が存在する。言い換えれば、本発明による１つの好ましい特徴は、前記ナノ粒子が単離も乾燥もされないということにあり、ナノ粒子はしたがって常に、それらが分散されている液相（例えば、溶媒）と接触状態にあるのが好ましい。本明細書中で上述したように、この特徴によってナノ粒子の特定の特性（単分散、均質性、安定性、及び非常に低い温度でのアニーリング）を大幅に改善することが可能である。このアプローチはナノ粒子の単離工程を無くすことができ、製造コスト、及び人々の健康及び安全という点でよい影響をもたらす。
本発明による化合物「ａ」はこのように、アルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子からなる。
本発明による化合物「ｂ」はこのように、アルコール溶媒からなる。前記アルコールは好ましくは脂肪族一価アルコール又はそれらの混合物から、好ましくは１０個未満の炭素原子を有する一級パラフィン系脂肪族一価アルコールから選択される。例として、エタノール、イソプロパノール、及び／又はブタノール、好ましくはｎ－ブタノールが挙げられる。
本発明による任意の化合物「ｃ」はこのように、化合物「ｂ」とは異なるアルコール溶媒からなる。前記アルコールは、好ましくは不飽和一価アルコール又はそれらの混合物から選択される。例として、テルペンアルコール、好ましくはテルピネオール、好ましくはα－テルピネオールが挙げられる。
本発明による化合物「ｄ」はこのように、分散剤からなる。上述の化合物「ｂ」及び「ｃ」の溶媒としての機能とはこのように異なるその分散剤としての機能以上に、化合物「ｄ」は組成物中で使用される化合物「ｂ」及び「ｃ」とは異なる。この分散剤は好ましくはアルコールアミン族、ポリアルコール族、ポリアルコールエーテル族、又はこれらの混合物から選択することができる。アルコールアミンの例として、ジメタノールアミン、ジエタノールアミン、及び／又はエタノールアミン、及びそれらの混合物、好ましくはエタノールアミンが挙げられる。また、ポリアルコールの例として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、及び／又はそれらの混合物、好ましくはエチレングリコールが挙げられる。また、ポリアルコールエーテルの例として、エチレングリコールエーテル、ジエチレングリコールエーテル、プロピレングリコールエーテル、及び／又はそれらの混合物、好ましくはエチレングリコールエーテルが挙げられる。
本発明による任意の化合物「ｅ」はこのように、増粘剤又は安定剤からなる。上述の化合物「ｄ」の分散剤機能及び上述の化合物「ｂ」及び（任意の）「ｃ」の溶媒機能とはこのように異なるその増粘剤又は安定剤としての機能以上に、化合物「ｅ」は組成物中で使用される化合物「ｂ」、「ｃ」、及び「ｄ」とは異なる。例として、アルキルセルロース、好ましくはエチルセルロース、及び変性尿素、好ましくはポリ尿素、並びに／又はそれらの混合物が挙げられる。例として、ポリエチレンイミン系、例えばポリエチレンイミン及び／又はエトキシル化ポリエチレンイミンも挙げられる。
本発明の一実施形態によれば、前記インクは以下を含む：
・０．１～１５重量％、好ましくは１５重量％未満、好ましくは０．５～８重量％、例えば０．５～２重量％の含有量の化合物「ａ」、
・９～９９重量％、好ましくは９～５０重量％の含有量の化合物「ｂ」、
・０．５～９０重量％、好ましくは５重量％超、好ましくは１５重量％超、好ましくは５０～９０重量％の含有量の任意の化合物「ｃ」、
・５重量％未満、好ましくは０．０５～２重量％の含有量の化合物「ｄ」、及び
・４重量％未満、好ましくは０．５～２重量％の含有量の任意の化合物「ｅ」。
・０．１～１５重量％、好ましくは１５重量％未満、好ましくは０．５～８重量％、例えば０．５～２重量％の含有量の化合物「ａ」、
・９～９９重量％、好ましくは９～５０重量％の含有量の化合物「ｂ」、
・０．５～９０重量％、好ましくは５重量％超、好ましくは１５重量％超、好ましくは５０～９０重量％の含有量の任意の化合物「ｃ」、
・５重量％未満、好ましくは０．０５～２重量％の含有量の化合物「ｄ」、及び
・４重量％未満、好ましくは０．５～２重量％の含有量の任意の化合物「ｅ」。
本発明の一実施形態によれば、前記インクはまたその組成中に、例として溶媒（例えば、水、アルコール）、及び／又は界面活性剤、並びに／又はポリマーが挙げられるが、他の化合物を含むこともできる。
しかしながら、化合物「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」、及び「ｅ」（上述した割合の範囲内の）が好ましくは最終インクの少なくとも５０重量％、好ましくは少なくとも７５重量％、例えば最終インクの少なくとも９０重量％、少なくとも９５重量％、少なくとも９９重量％、又は更には１００重量％を構成することになる。
本発明はまた、以下の工程を含む、本発明によるインク調合物を調製するための方法にも関する：
ａ）前記ナノ粒子（化合物「ａ」）を前記溶媒（化合物「ｂ」）と撹拌下で混合する工程、
ｂ）先行する工程からの前記混合物に前記分散剤（化合物「ｄ」）及び（任意の）化合物「ｃ」を添加して撹拌する工程、及び
ｃ）任意で、工程ｂ）から得られた混合物と化合物「ｅ」とを混合し（この混合は化合物「ｅ」を工程ｂ）から得られた混合物に加えることにより行われてもよいし、又は工程ｂ）からの混合物を化合物「ｅ」に加えることにより行われてもよい）、撹拌する工程、及び
ｄ）インクを得る工程。
ａ）前記ナノ粒子（化合物「ａ」）を前記溶媒（化合物「ｂ」）と撹拌下で混合する工程、
ｂ）先行する工程からの前記混合物に前記分散剤（化合物「ｄ」）及び（任意の）化合物「ｃ」を添加して撹拌する工程、及び
ｃ）任意で、工程ｂ）から得られた混合物と化合物「ｅ」とを混合し（この混合は化合物「ｅ」を工程ｂ）から得られた混合物に加えることにより行われてもよいし、又は工程ｂ）からの混合物を化合物「ｅ」に加えることにより行われてもよい）、撹拌する工程、及び
ｄ）インクを得る工程。
本発明によるインク調合物を調製するためのこの方法の代替法は、任意の化合物「ｅ」が存在する場合には、好ましくは以下の工程を含む：
ａ）前記ナノ粒子（化合物「ａ」）を溶媒（化合物「ｂ」）と撹拌下で混合する工程、
ｂ）先行する工程からの前記混合物に分散剤（化合物「ｄ」）を加えて撹拌する工程、
ｃ）化合物「ｃ」（任意の）及び「ｅ」を混合する工程、
ｄ）工程ｂ）で得られた混合物及び工程ｃ）で得られた混合物を混合し（この混合は工程ｃ）で得られた混合物を工程ｂ）で得られた混合物に加えることにより行われてもよいし、又は工程ｂ）で得られた混合物を工程ｃ）で得られた混合物に加えることにより行われてもよい）、撹拌する工程、及び
ｅ）インクを得る工程。
ａ）前記ナノ粒子（化合物「ａ」）を溶媒（化合物「ｂ」）と撹拌下で混合する工程、
ｂ）先行する工程からの前記混合物に分散剤（化合物「ｄ」）を加えて撹拌する工程、
ｃ）化合物「ｃ」（任意の）及び「ｅ」を混合する工程、
ｄ）工程ｂ）で得られた混合物及び工程ｃ）で得られた混合物を混合し（この混合は工程ｃ）で得られた混合物を工程ｂ）で得られた混合物に加えることにより行われてもよいし、又は工程ｂ）で得られた混合物を工程ｃ）で得られた混合物に加えることにより行われてもよい）、撹拌する工程、及び
ｅ）インクを得る工程。
こうして得られたインクは直接使用されてもよく、又は所望の特性を得るために希釈されてもよい。
本発明によるインクの更なる利点は、その調製が、制限されない圧力及び／又は温度条件、例えば、通常又は周囲条件に近いか同じ圧力及び／又は温度条件で行うことができるという事実にある。通常又は周囲圧力及び／又は温度条件の値の少なくとも４０％（高い又は低い）値に固定することが好ましい。例えば、本出願人は、インクの調製中の圧力及び／又は温度条件を通常又は周囲条件の値を中心として最大３０％、好ましくは１５％だけ変動する値に維持することが好ましいということを観測した。これらの圧力及び／又は温度条件を満たすように、これらの条件の制御が、好ましくは前記インクを調製するための装置に含まれ得る。
非制限条件下でのインクの調製に関するこの利点はまた、前記インクの使用促進に反映されることも全く明らかである。本発明の好ましい実施形態によれば、前記インクは、何れの印刷方法でも有利に使用でき、特に以下の印刷方法：インクジェット、スプレー、スクリーン印刷、輪転グラビア、フレキソ印刷、ドクターブレード、スピンコーティング、及びスロットダイコーティングにおいて有利に使用できる。
上述のように本発明は、いわゆる「セキュリティ」分野、光起電技術、センサ（例えば、ガスセンサ）、タッチパネル、バイオセンサ、及び非接触技術の分野における前記インクの使用にも関する。
ゆえに、本発明が、特許請求される本発明の応用分野から逸脱することなく多数の他の特定の形態における実施形態を可能にするということは、当業者には自明である。従って、本実施形態は例示とみなすべきであって、添付の特許請求の範囲によって規定される範囲内で改変することができる。
以下の表は本発明による３つのインクの組成を示している。組成物の各々について化合物「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、及び「ｄ」の種類がそれらの重量濃度と共に表に示されている。３つの組成物のために使用された前記アルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子は同一であり、上述の文書内で記載した特定の合成例を用いて得られた。前記アルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子は、球体の形態（走査型電子顕微鏡分析により確認される）によって、１％の［アルミニウム：亜鉛］モル比によって、及び９．５重量％の残存酢酸リガンド含有量によって、特徴づけられる。
本発明及びそれに続く特許請求の範囲について、化合物「ａ」の重量パーセントは、それらのリガンドを有するナノ粒子の重量に基づいて計算される。
Claims (14)
- ａ．酢酸リガンドを含むアルミニウムドープ酸化亜鉛ナノ粒子からなり、前記ナノ粒子は、５～１５重量％の前記酢酸リガンドを含有し、アルミニウムのモル数／亜鉛のモル数×１００が０．１～５％となる化合物「ａ」と、
ｂ．脂肪族一価アルコール又はそれらの混合物から選択されるアルコール溶媒からなる化合物「ｂ」と、
ｃ．前記化合物「ｂ」とは異なり、不飽和一価アルコール又はそれらの混合物から選択されるアルコール共溶媒からなる任意の化合物「ｃ」と、
ｄ．分散剤からなる化合物「ｄ」と、
ｅ．増粘剤又は安定剤からなる任意の化合物「ｅ」と、
を含む、インク組成物。 - 前記化合物「ａ」が、７～１４重量％の前記酢酸リガンドを含有することを特徴とする、請求項１に記載のインク組成物。
- 前記化合物「ａ」が、アルミニウムのモル数／亜鉛のモル数×１００が０．５～２．５％となることを特徴とする、請求項１又は２に記載のインク組成物。
- 前記インク組成物の粘度が、１～５０ｍＰａ．ｓであることを特徴とする、請求項１～３の何れか１項に記載のインク組成物。
- 前記化合物「ｂ」が、１０個未満の炭素原子を有する一級パラフィン系脂肪族一価アルコール又はそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項１～４の何れか１項に記載のインク組成物。
- 前記化合物「ｂ」が、エタノール、イソプロパノール若しくはブタノール又はそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項１～５の何れか１項に記載のインク組成物。
- 前記化合物「ｃ」が存在し、当該化合物「ｃ」が、テルペンアルコール、テルピネオール若しくはα－テルピネオール又はそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項１～６の何れか１項に記載のインク組成物。
- 前記化合物「ｄ」が、アルコールアミン族、ポリアルコール族若しくはポリアルコールエーテル族又はそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項１～７の何れか１項に記載のインク組成物。
- 前記化合物「ｅ」が存在し、当該化合物「ｅ」が、アルキルセルロース、ポリエチレンイミン系若しくは変性尿素又はそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項１～８の何れか１項に記載のインク組成物。
- 前記インク組成物において、
・０．１～１５重量％の含有量の前記化合物「ａ」と、
・９～９９重量％の含有量の前記化合物「ｂ」と、
・０．５～９０重量％の含有量の任意の前記化合物「ｃ」と、
・０．０５～２重量％の含有量の前記化合物「ｄ」と、
・０．５～２重量％の含有量の任意の前記化合物「ｅ」と、
を含む、請求項１～９の何れか１項に記載のインク組成物。 - 前記インク組成物において、前記化合物「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」及び「ｅ」が、最終インクの少なくとも５０重量％を構成することを特徴とする、請求項１～１０の何れか１項に記載のインク組成物。
- ２０ｎｍよりも大きな厚さを有する導電層であって、前記層が請求項１～１１の何れか１項に記載のインク組成物を含むか、又は請求項１～１１の何れか１項に記載のインク組成物からなることを特徴とする、導電層。
- 前記化合物「ａ」が、酢酸亜鉛［Ｚｎ（ＣＨ ３ ＣＯＯ） ２ ］と、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム若しくはアルミニウムイソプロピラート［Ａｌ［ＯＣＨ（ＣＨ３） ２ ］ ３ ］又はそれらの混合物から選択されるアルミニウム前駆体とを、１～８個の炭素原子を有する一級パラフィン系脂肪族一価アルコール又はそれらの混合物から選択される溶媒中で反応させることによる化学合成によって合成されることを特徴とする、請求項１～１１の何れか１項に記載のインク調合物を調製するための方法。
- 前記溶媒がメタノールであることを特徴とする、請求項１３に記載のインク調合物を調製するための方法。
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