JPWO2021131643A5

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Publication number: JPWO2021131643A5
Application number: JP2021567168A
Authority: JP
Filing date: 2020-12-07
Publication date: 2022-07-06
Anticipated expiration: 2040-12-07

Description

本発明の１つの実施形態における導電性複合構造体を示す概略模式断面図である。本発明の１つの実施形態における導電性複合構造体に利用可能な層状材料であるＭＸｅｎｅを示す概略模式断面図である。本発明の実施例１で作製した導電性複合構造体の評価結果を示す図であって、（ａ）は軸芯巻き付け試験の結果を示し、（ｂ）はアセトン浸漬試験の結果を示し、（ｃ）はテープ剥離試験の結果を示す。本発明の実施例２で作製した導電性複合構造体の評価結果を示す図であって、（ａ）は軸芯巻き付け試験の結果を示し、（ｂ）はアセトン浸漬試験の結果を示し、（ｃ）はテープ剥離試験の結果を示す。本発明の実施例３で作製した導電性複合構造体の評価結果を示す図であって、（ａ）は軸芯巻き付け試験の結果を示し、（ｂ）はアセトン浸漬試験の結果を示し、（ｃ）はテープ剥離試験の結果を示す。本発明の実施例４で作製した導電性複合構造体の評価結果を示す図であって、（ａ）は軸芯巻き付け試験の結果を示し、（ｂ）はアセトン浸漬試験の結果を示し、（ｃ）はテープ剥離試験の結果を示す。比較例１で作製した導電性複合構造体の評価結果を示す図であって、（ａ）は軸芯巻き付け試験の結果を示し、（ｂ）はアセトン浸漬試験の結果を示し、（ｃ）はテープ剥離試験の結果を示す。

本実施形態によれば、耐屈曲性（特に柔軟性（フレキシビリティ））が高く、かつ、導電性フィルム１１と金属基材１３との間の結合力（特に、有機溶媒に対する化学的安定性、剥離強度等）が高い導電性複合構造体２０を製造することができる。より詳細には、導電性複合構造体２０を曲げても、導電性フィルム１３にひび割れが生じ難く、導電性複合構造体２０を有機溶媒に浸漬したり、テープ剥離試験に付したりしても、導電性フィルム１３が金属基材１１から剥がれ難い。本発明はいかなる理論によっても拘束されないが、導電性複合構造体２０において高い耐屈曲性が得られる理由は、ＭＸｅｎｅの表面および／または層間に反応性有機化合物に由来する残部が存在することにより、導電性フィルム１３は、従来既知のＭＸｅｎｅのみから成る導電性フィルムに比べて、ＭＸｅｎｅの密度が高くなると共に、ＭＸｅｎｅ（単層ＭＸｅｎｅおよび／または多層ＭＸｅｎｅ）同士の密着強度が高くなって、（バインダレスであっても）導電性フィルムそのものの強度、賦形性および柔軟性が向上したことによると理解され得る。また、導電性フィルム１３と金属基材１１との間において高い結合力が得られる理由は、ＭＸｅｎｅの表面および金属基材の表面の双方に反応性有機化合物に由来する残部が存在することにより、導電性フィルム１３と金属基材１１との間で、反応性有機化合物に由来する残部が接着剤のように機能することによると理解され得る。

軸芯巻き付け試験では、導電性複合構造体を直径４ｍｍのアルミニウム製丸棒に２周程度巻き付け、その状態を維持してひび割れおよび剥落の有無を目視にて確認した。
その結果、図３（ａ）に示すように、ＩＰＡ－ＭＸｅｎｅ膜におけるひび割れおよび銅箔からのＩＰＡ－ＭＸｅｎｅ膜の剥落は、いずれも全く認められなかった。

・評価
上記で作製した実施例２の導電性複合構造体を、実施例１と同様に軸芯巻き付け試験、アセトン浸漬試験、およびテープ剥離試験に付して評価した。軸芯巻き付け試験の結果、図４（ａ）に示すように、ＩＰＡ－ＭＸｅｎｅ膜におけるひび割れおよびアルミニウム箔からのＩＰＡ－ＭＸｅｎｅ膜の剥落は、いずれも全く認められなかった。アセトン浸漬試験の結果、図４（ｂ）に示すように、ＩＰＡ－ＭＸｅｎｅ膜はもとの形状を維持し、ＩＰＡ－ＭＸｅｎｅ膜とアルミニウム箔との間の剥離は全く認められなかった。テープ剥離試験の結果、図４（ｃ）に示すように、ＩＰＡ－ＭＸｅｎｅ膜は、テープによってアルミニウム箔から全く剥離しなかった。実施例２は、実施例１～４の中で最も優れた結果を示した。

・評価
上記で作製した実施例３の導電性複合構造体を、実施例１と同様に軸芯巻き付け試験、アセトン浸漬試験、およびテープ剥離試験に付して評価した。軸芯巻き付け試験の結果、図５（ａ）に示すように、ＮＭＰ－ＭＸｅｎｅ膜におけるひび割れおよびアルミニウム箔からのＮＭＰ－ＭＸｅｎｅ膜の剥落は、いずれも全く認められなかった。アセトン浸漬試験の結果、図５（ｂ）に示すように、ＮＭＰ－ＭＸｅｎｅ膜はもとの形状を維持し、ＮＭＰ－ＭＸｅｎｅ膜とアルミニウム箔との間の剥離は全く認められなかった。テープ剥離試験の結果、図５（ｃ）に示すように、ＮＭＰ－ＭＸｅｎｅ膜は、テープによってアルミニウム箔から全く剥離しなかった。

・評価
上記で作製した実施例４の導電性複合構造体を、実施例１と同様に軸芯巻き付け試験、アセトン浸漬試験、およびテープ剥離試験に付して評価した。軸芯巻き付け試験の結果、図６（ａ）に示すように、ＭＥＫ－ＭＸｅｎｅ膜におけるひび割れおよびアルミニウム箔からのＭＥＫ－ＭＸｅｎｅ膜の剥落は、いずれも全く認められなかった。アセトン浸漬試験の結果、図６（ｂ）に示すように、ＭＥＫ－ＭＸｅｎｅ膜はもとの形状を維持し、ＭＥＫ－ＭＸｅｎｅ膜とアルミニウム箔との間の剥離は全く認められなかった。テープ剥離試験の結果、図６（ｃ）に示すように、ＭＥＫ－ＭＸｅｎｅ膜は、テープによって、その貼付領域のうち合計約２０％程度の部分がアルミニウム箔から剥離したに過ぎなかった。

・評価
上記で作製した比較例１の導電性複合構造体を、実施例１と同様に軸芯巻き付け試験、アセトン浸漬試験、およびテープ剥離試験に付して評価した。軸芯巻き付け試験の結果、図７（ａ）に示すように、水－ＭＸｅｎｅ膜にひび割れが生じて、水－ＭＸｅｎｅ膜がアルミニウム箔から剥落し、曲げに弱いことが認められた。アセトン浸漬試験の結果、図７（ｂ）に示すように、水－ＭＸｅｎｅ膜とアルミニウム箔との間の剥離は認められなかった。テープ剥離試験の結果、図７（ｃ）に示すように、水－ＭＸｅｎｅ膜は、テープによって、その貼付領域のうち約７０％を超える大面積部分に亘ってアルミニウム箔から剥離し、水－ＭＸｅｎｅ膜とアルミニウム箔との間の結合力が低かった。

Claims

金属基材と、該金属基材の表面に設けられた導電性フィルムとを含む導電性複合構造体であって、
前記導電性フィルムが、１つまたは複数の層を含む層状材料を含み、
前記層が、以下の式：
Ｍ_ｍＸ_ｎ
（式中、Ｍは、少なくとも１種の第３、４、５、６、７族金属であり、
Ｘは、炭素原子、窒素原子またはそれらの組み合わせであり、
ｎは、１以上４以下であり、
ｍは、ｎより大きく、５以下である）
で表される層本体と、該層本体の表面に存在する修飾または終端Ｔ（Ｔは、水酸基、酸素原子またはそれらの組み合わせである）とを含み、
前記金属基材の前記表面および前記層本体の前記表面のそれぞれに、水酸基、カルボニル基またはそれらの組み合わせを有する炭素数２以上８以下の有機化合物に由来する残部が結合しており、
前記導電性複合構造体が、下記（１）および（２）を満たす、導電性複合構造体。
（１）軸芯巻き付け試験として、前記導電性複合構造体を直径４ｍｍのアルミニウム製丸棒に２周程度巻き付け、その状態を維持して目視にて確認したときに、該導電性フィルムにおけるひび割れおよび該金属基材からの該導電性フィルムの剥落が、いずれも認められないこと
（２）テープ剥離試験として、前記導電性複合構造体の前記導電性フィルムの上面の一部に、セロハン粘着テープを貼付し、その後、引き剥がして目視にて確認したときに、該テープによって剥離された該導電性フィルムの領域の合計が、該テープを貼付した該導電性フィルムの領域の２０％以下であること
前記有機化合物が、イソプロピルアルコール、Ｎ－メチルピロリドンおよびメチルエチルケトンからなる群より選択される少なくとも１つを含む、請求項１に記載の導電性複合構造体。
前記金属基材が、シート状の形態を有する、請求項１または２に記載の導電性複合構造体。
前記金属基材が、アルミニウム基材、銅基材またはステンレス鋼基材である、請求項１～３のいずれかに記載の導電性複合構造体。
電極として使用される、請求項１～４のいずれかに記載の導電性複合構造体。
金属基材と、該金属基材の表面に設けられた導電性フィルムとを含む導電性複合構造体の製造方法であって、
（ａ）１つまたは複数の層を含む層状材料であって、
前記層が、以下の式：
Ｍ_ｍＸ_ｎ
（式中、Ｍは、少なくとも１種の第３、４、５、６、７族金属であり、
Ｘは、炭素原子、窒素原子またはそれらの組み合わせであり、
ｎは、１以上４以下であり、
ｍは、ｎより大きく、５以下である）
で表される層本体と、該層本体の表面に存在する修飾または終端Ｔ（Ｔは、水酸基、酸素原子またはそれらの組み合わせである）とを含む、層状材料が、水酸基、カルボニル基またはそれらの組み合わせを有する炭素数２以上８以下の有機化合物を含む液状媒体中で分散した分散液を準備すること、
（ｂ）前記分散液を金属基材の表面に適用すること、および
（ｃ）前記分散液が適用された前記金属基材を熱処理に付すこと
を含む、製造方法。
前記熱処理が、７０℃以上２００℃以下の温度で実施される、請求項６に記載の製造方法。
前記有機化合物が、イソプロピルアルコール、Ｎ－メチルピロリドンおよびメチルエチルケトンからなる群より選択される少なくとも１つを含む、請求項６または７に記載の製造方法。
前記金属基材が、シート状の形態を有する、請求項６～８のいずれかに記載の製造方法。
前記金属基材が、アルミニウム基材、銅基材またはステンレス鋼基材である、請求項６～９のいずれかに記載の製造方法。