JPS61106436A - 導電性材料及びその製造法 - Google Patents

導電性材料及びその製造法

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JPS61106436A
JPS61106436A JP22993984A JP22993984A JPS61106436A JP S61106436 A JPS61106436 A JP S61106436A JP 22993984 A JP22993984 A JP 22993984A JP 22993984 A JP22993984 A JP 22993984A JP S61106436 A JPS61106436 A JP S61106436A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、不導体物質を基材とする導電性材料及びその
製造法に関する。     □不導体物質に導電性を付
与する方法としては、金属粒子、炭素粒子、導電性繊維
等を不導体物質に塗布するか或いは不導体物質中に分散
させる方法、I#02.5b2o3.5 # 02、I
TO等の導電性電性を付与された不導体物質は、i気メ
ツ+が可能となシ、静電防止効果を発揮するなどの優れ
た特性を有し、また、導電性付与のための薄膜が透明性
を有するものは太陽電池、光センサ−、光−電気デバイ
ス等の透明電極として利用されるなど幅広い利用が可能
となる。
しかしながら、塗布または分散によシネ導体物質に導電
性を付与する方法では、導1!性を良くするために導電
性物質の添加量を増加させた場合には導電膜の着色が増
大し透明電極として利用することや任意の色に着色して
使用することなどができなくなる。更に比重が大きくな
るためにai化にとって好ましくないという問題もある
。また蒸着法によシ導電性薄膜を形成させる方法では、
真空系または完全り0−メト系で処理を行なう必要性か
ら生産方式がバッチ式となるのでコスト高とな9、また
大きな成形体への薄膜形成は、困難である。更に、蒸着
における薄膜形成のためには、精度のよい装置と正確な
条件コント0−ルが必要であシ、薄膜の生成効率も良く
ないという問題もある。
本発明者は、複雑な操作を要することなく、効率よく不
導体物質に導電性を付与することのできろ方法を見出す
ぺ〈鋭意研究を重ねた結果、V2O5をマトリックスと
する非晶質酸化物の溶液を不導体物質に塗布し、または
含浸させた後、乾燥させるという簡単な方法によシ、不
導体物質に導電性を付与できることを見出した。本発明
はこの知見に基づくものである。
即ち、本発明は、 V2O,をマトリックスとする非晶
質構造または層状構造を有する酸化物及び不導体物質か
らなる。導電性材料、並び6c l’205をマトリッ
クスとする非晶質酸化物の溶液を不導体物質に塗布また
は含浸させた後、乾燥させることを特徴とする導電性材
料の製造法に係る。
本発明に於いて使用するV、05をマトリックスとする
非晶質酸化物の溶液におけるV2O,をマトリックスと
する非晶質酸化物とは、一般式%式% MmOyzは、金属、非金属及び半金属の酸化物の1種
又は2種以上でらシ、0≦M<0.90である。
ζこでMvxOptとしては、例えば、l族のLi、 
Kg、K%Cz(Q酸化物、麗族)BtlMy、 Cm
、Sr、Baの酸化物、厘族のYの酸化物、y族のTi
、Zr の酸化物、V族の10、T−の酸化物、vIa
族ノCr。
M#、F(D酸化物、Vimlft、(DMIIOfl
l化物、’!h族のC#、Δy、Amの酸化物、■に族
のZ#、Cd、Hfの酸化物、厘−族OB%A1. G
a、Iya、Tlの酸化物、1族〕Si、Gt、S#、
ph ty)酸イを物、V#族のP、Ax、sb、Ei
 om化物、Vh族tQ5t、Tag)酸化等を挙げる
ことができる。
本発明の’2’5をマトリックスとする非晶質酸化物の
溶液は、例えば、次のような方法で調整することができ
る。
リ V、05をマトリックスとする非晶質物質を形成さ
せ、これを溶媒に溶解を九は分散させる方法。この場合
、非晶質物質の製法は、公知の方法でよく、例えば原料
酸化物を加熱溶融せしめ、高速回転ロールdIJtたは
冷却板上に吹き出して急冷する方法、原料鹸化物を加熱
溶融せしめ、高圧ガスにてアトマイス化せしめて急冷す
る方法、PVDまたはCVD法にょシ原料を蒸発、イオ
ン化を九は気相反応せしめて基板上に堆積させる方法等
を挙げることができる・ リ 原料酸化物を加熱溶解せしめ、溶媒中に流し込み、
急冷と同時に溶解させる方法。
l) バナジウム及び他の添加物のアルコラードから溶
液を調整する方法、バナジン酸塩よシ溶液を調整する方
法0 ζOようにして得られるr、o5をマトリックスとする
酸化物の溶液は、水溶液、水と水に可溶な有機溶媒及び
/又紘有機高分子物との混合物の溶液、水と水に分散可
能な有機溶媒及び/又は有機高分子物との分散液等とし
て調整され、水溶液、リル溶液またはゲル溶液として使
用される。
これらの溶液の濃度は、o、oot〜20重員バーtン
ト程度の濃度に調整することができるが、好まし1使用
濃度は、0.01〜5重量パーセント程度である。0.
01重量≦未満では、濃度がうすすぎ、5重量襲を超え
ると溶液粘度が高く、なり、不導体への均一なコーテイ
シタまたは含浸が困難となるので好ましくない。
これらの溶液には酸化物の溶媒中での安定性を得る目的
で安定化剤、−H調整剤、乳化剤等を添加しても良い。
上記した方法によシ調整したV2O5をマトリックスと
する非晶質酸化物の溶液を不導体物質に塗布または含浸
させた後乾燥することによシ、該不導体物質に導電性を
付与させることができる0塗布方法及び含浸方法は特に
制限はなく通常の方法でよく、例えばスプレー法、コー
ター法、へヶ塗υ法、スピンナー法、浸漬法、ひき上げ
法、減圧含浸法、減圧加圧含浸法などくより処理するこ
とができる。
不導体物質上に塗布又は含浸された溶液は、通常室温〜
400℃程度までの範囲の温度、具体的には、溶解また
は分散している酸化物のカラス転移点以下の温度で熱処
理される・熱処理工程で、含有している水分を減少させ
または除去することにより、分子構造が安定化し、平滑
で均一な薄膜たものである。熱外3111N!度がガラ
ス転移点を超えると薄膜が結晶化し、電気伝導度が低下
する、ためにガラス転移点以下の温度で熱処理をするこ
とが必要である・熱処理の時間は、熱処理温度、湿度1
鴬などによって決tシ、通常は、*0分〜60できるが
、常温近くの温度で乾燥させる場合には、更に長時間を
要する場合もある。
得られる薄膜の膜厚は、使用する溶液の濃度や塗布方法
などによシ異なるが、(j、05#m〜数n程度の範囲
で容易に調整できるので、目的に応じた膜厚とすればよ
い。また、よシ厚い膜厚を必要とする場合には、この薄
膜上に再度塗布することもできる。また、非晶質酸化物
の溶液を含浸させた場合には、微縞な空隙やマクロな穴
などに充填または内部コートされたものが得られる。
得られた薄膜は熱処理温度によって非晶質構造または層
状構造を有し、その電気伝導度は、1〜10−”(Ω−
1・1−L)という高い値を示す。これに対して、ガラ
ス転移点以上の温度で熱処理することによりて結晶化し
丸薄膜は、電気伝導度が1〜3ケタ低下する・また、こ
の本発明によ〉得られる薄膜の電気伝導度は、単結晶V
、05の電気伝導度の10〜1000倍、スバッ・り法
で得られるV2O5薄膜の電気伝導度の10〜1000
0倍、蒸着法で得られるr、o5薄膜の電気伝導度の1
0000〜100000倍でToシ、更に本発明で塗布
溶液を作製するために使用し丸液体急冷法カb 11 
C) h ル(’2’5 )1−z ・(””す、 o
lHIlf)電気伝導度の100〜1oooooo倍と
いう高い値である。
また、この薄膜状400〜200011111の波長の
光の透過率が50〜90襲と高いので、太陽電池、光t
ンサー、光−電気デバイス等の透明電導膜として利用す
ることもできる。
本発明により導電性を付与できる不導体物質としては特
に制限はなく、轟無木導番も外8&%a4111へ成馬
11へ通常不導体または絶縁体として知られているゴム
・類、プラスチック類、t5ニック類、紙類−木材類、
ガラス類、桶業物等に適用でき、更にこれらの成形品、
織物、抄造物、加工品等にも処理できる。また、その形
状も限定されず、例えば板状、シート状、棒状、球状、
繊維状等の各種の形状のものに適用できる。
本発明導電性材料は、これを最終製品とする場合に限ら
れず、中間物として他の不導体物質と混合積層、ラミネ
ートするなどして、複合化した製品とすることもできる
。この複合化した製品の電気伝導度は、混合や積層の状
態によって変わるが、通常型0〜lO(Ω・1) 程度
となシ、塗布量等を変えるなどしてこの範囲内で任意の
電気伝導度に調整できる。
本発明によれば、不導体の種類、形状を問わず導電性を
付与することができ、またその電気伝導度の調節も容易
である。本発明方法は、非常に容易な方法であり、処理
費用は非常に安価であるe本発明によれば、従来困難で
あった不導体からなる大型製品や複雑な形状の製品の導
電化が可能になり、幅広い用途に使用し得るものとなる
。また本発明により、光の透過率が高ぐ、かつ電気伝導
度の高い薄膜が得ら゛れ、太陽電池、光tンサー、光゛
−電気デバイスなどの透明電導膜などとしての利用゛も
できる。
次に実施例を示して本発明を更に詳細に説明するO 実施例1〜19 V2O3(純度99L9%)をマトリックスとして設定
組成に調整後、高速回転0−ル超急冷法により、アモル
ファス薄帯材料を得た。゛その組成及び製造条件を第1
表に示す。
このアモルファス材料を室温下で水に溶解させ、9.5
wl≦濃度とし、ガラス板上に塗布し、各条件で熱処理
した。走査電子顕微鏡によシ膜厚測定をした結果及びX
&1回折により膜構造を解析した結果を第2表に示す。
第  1  表 第  2  表 実施例20      “  ・・ 1゛ ・J II
′−・・実施例3のアモルファス薄帯材料のO・、 l
 vat%水溶液をgmし、絶縁素材であるN−BKP
クラフト紙(110f/扉)に塗布含浸させた。含浸量
は、クラフト紙110fに対して220fとし、120
℃で20分間乾燥後、200 ’Cで30秒間熱処理し
て、ld当り、0.22fの酸化物を付着させ九〇未処
理のクラフト紙の電気伝導度は6.7X 10−’ (
Ω・3)−1であるのに対して、処理後の電気伝導度は
1.5(Ω・画)−1であった。
実施例21 実施例11のアモルファス薄帯材料のQ、 l ml≦
水溶液1000sl調整し、絶縁材料であるチタ:J酸
カリ繊維(直径0.3pm、長さ5〜toam)をその
溶液の中にfj!漬した後、0過分離し、300”Cで
1時間熱処理をした。これを熱可■性ボリアtタール樹
脂中に2Qwt%添加し、押し出し成形により厚さ3M
巾15ff長さ150調のテスト試片を得た。未処理の
ボリア上タール樹脂の電気伝導度は7.5 x l O
”(Ω・clI)−1テ&ルノに対して、得られたテス
ト試片の電気伝導度は4.5X 10”” (Ω・O’
l ) −”  テh ’:) fc。
測定例1 実施例1.2.3.1!、12及び+9の溶液をガラス
基板に塗布し、熱処理温度を室温から500℃の間で変
化させて薄膜を得た。得られた薄膜の電気伝導度を2端
子法により測定した。
試料膜厚は、2.5〜5.0μmでちゃ、電極間距離3
.9111で、電圧は直流103’とし電気雰囲気中で
21〜23℃の温度で測定した。電極としては、Air
 の蒸着(よシ得た薄膜電極を用いた。結果を第1図に
示す。
ま九比較として超急冷法によシ得た実施例1.2.3、
II、12及び19のアモルファス薄帯の電気伝導度を
第1図に0 印でまた単結晶V2O5の電気伝導度はB
印で示す。図中σ111とあるのは、単結晶V2O5の
d軸方向の電気伝導度である。
更に、CVD法、Rfスパッタ法、蒸着法によシ得られ
るV2O,薄膜の電気伝導度及びV2O5−P2O5カ
ラスの電気伝導度の室温での値も第1図に示す。
参考例璽 実施例IIの溶液をガラス基板に塗布し、乾燥して得た
薄膜について、熱処理温度が興なる場合のX!1回折図
を第2図に示す。カラス転移点より低い温度である20
0℃で熱処理し九場合には、アtルファス構造であ)、
力5ス転移点である325℃で熱処理した場合には層状
構造となシ、結晶化温度よ)高温である450℃で熱処
理した場合には結晶構造となっていることが明らかでわ
るO
【図面の簡単な説明】
第1図は、測定例1で求めた熱処理温度と電気伝導度と
の関係を表わすグラフである。第2図は、参考例1のx
J1回折図である。 (以 上) 手続補正書(鮭) 昭和60年7月30日 昭和59年 特 許 願第229939  号2° 発
明0名称 導電性組成物及びその複合成形体3、補正を
する者 事件との関係  特許出願人 新技術開発事業団 (はか5名) 4、代理人 大阪市東区平野町2の10沢の鶴ビル電話06−203
−0941(代)自発 6、補正により増加する発明の数 なし 補  正  の  内  容 1 特許請求の範囲の項の記載を別紙の通シ訂正する。 2 明MI爵第3頁第16〜18行「V2O5をマトリ
ックスとする・・・・・・・・・導電性材料、」とある
のを[不導体物質基材とV2O5をマトリックスとする
非晶質構造または層状構造を有する酸化物とからなる導
電性材料、」と訂正する。 3 明細tIt第8頁第17〜18行[その電気伝導度
は、・・・・・高い値を示す。」とあるのを「その電気
伝導度は、処理条件によシ1−10(Ω・α)  とい
う高い値とすることができる。」と訂正する。 4 明細*第璽8頁第7行「電気算囲気中」とあるのを
「大気雰囲気中」と訂正する。 5 明細口筒19頁第9〜10行「明らかである。」と
あるのを下記の通シ訂正する。 「明らかでちる。 実施例22〜26 V2O,(純度99.9%)3℃ルと第3表に示す酸化
物1℃ルとを均一に混合し、成品に4fl(j) x 
0.2 tg (W)のスリット状に穴を開けた白金製
チューブ中に充填した後、高周波加熱炉で1+00°a
tで加熱し、試料を融液化させた。 次いで、この融液を25℃の水中へ0.519/d・G
の圧縮空気により吹き出した。融液試料は、水中にて塊
状物となり、これを攪拌し、分散溶屏させた後不溶解物
を濾過分離し、褐色のp液をフjラス基板へ塗布し、2
00°Cで1時間熱処理して導電性皮膜を形成させた。 この皮膜表面に金蒸着によシ、電極間距離3.9絹で面
積11.9−の電極を設け、直流電圧10Fを印加して
、25°Cで電気伝導度を測定した。測定には、横河ヒ
l−レットバツカード社14414(l PAメーター
を使用した。結果を第3表に示す。 第3表 笑顔例27 実施例3のアモルファス薄帯材料の0.5ωI%水li
表(酢酸で、1’H3〜lとする)1000禽lをij
4製し、1− F1203bm性扮体(長さ1〜3μm
、径0.5〜Iμm)lktiをこの溶液中に浸漬した
後、V過分陽し、+00°Cで1詩間熱処理を行なった
。次いで、フェノール樹脂、植化じニル共重合体及びア
クリル樹脂を5:3:1(重量比)で混合し、更に分散
剤としてレシチンを1ωI%添加した混合バイジター中
に、上記処理を行なったFz203粉体を50ν#1%
となるように添加し、混合して塗工剤とした。 この塗工剤を4本リバースロールコータ−にて、6Qm
/miy*の速度でポリエステルデーづ表面上にコーテ
イングし、乾燥硬化させて、厚さ5##lO磁性層を形
成させた。この磁気テープの電気伝導度唸3.7 X 
I O”−’ (Ω・α)″1でちった。これに対して
上記処理を行なってないy −pg2o3m粉体を使用
し、上記方法と同様にして磁性層を形成させた場合には
、電気伝導度は、2X10  (Ω・aM)  であっ
た。 実施例28 実施例12のアモルファス薄帯材料(−−0,20)を
用いて、2.0tIII≦水溶故を調製し、この水溶液
100ノに、スチレシーブタジエンjムラテックスエマ
ルジョン(固形分50%)100Fを添加してエマルジ
ョン溶液とした・このエマルジョン溶液をポリカーボネ
ート樹脂板上に塗布し、70℃で乾燥してs 25 u
=の塗膜とした。この塗膜の電気伝導度は3.2×10
 (Ω・1) であった。これに対して、スチレシーブ
タジェンjムラテックスエマルジョンのみから形成させ
た塗膜の1に気侭導度は、5XIO(Ω・傷)  であ
った。」 (以 上) 特許請求の軛凹 からなる導電性材料。 ■ r205゜をマトリックスとする非晶j!1ffi
化物の溶液を不導体物質に塗布または含浸させた後、乾
燥させることを特徴とする導電性材料の製造法O

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)V_2O_5をマトリックスとする非晶質構造ま
    たは層状構造を有する酸化物及び不導体物質からなる導
    電性材料。
  2. (2)V_2O_5をマトリックスとする非晶質酸化物
    の溶液を不導体物質に塗布または含浸させた後、乾燥さ
    せることを特徴とする導電性材料の製造法。
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