KR102070529B1 - 균일한 종횡비를 갖는 노드가 있는 은 나노와이어의 신규한 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신규의 종횡비가 균일한 노드가 있는 은 나노와이어의 제조방법을 제공하였다. 분산제를 3가 알콜에 용해시켜 점성의 투명용액을 형성하고, 다음 질산은을 3가 알콜에 용해시켜 투명용액을 형성하고, 다시 질산은 용액을 분산제 용액에 전이시켜 균일하게 혼합하며, 마지막으로 혼합용액을 반응 용기로 이동시키고, 또 설정온도가 (170-200℃)인 오븐에 넣어 일정한 시간 보온하여 반응을 종료한다. Ag 나노와이어의 모액을 알코올로 희석한 후 유기물을 원심 분리하여 신규의 종횡비가 균일하고, 노드가 있는 Ag 나노와이어를 획득한다. 본 발명의 신규의 종횡비가 균일한 노드가 있는 은 나노와이어의 제조방법은 간편하고 조작이 쉽다.

Description

균일한 종횡비를 갖는 노드가 있는 은 나노와이어의 신규한 제조방법

본 발명은 은 나노와이어의 제조방법에 관한 것이고, 특히 종횡비가 균일한 노드가 있는 은 나노와이어의 신규한 제조방법에 관한 것이다.

나노와이어는 횡방향에서 100nm 이하로 한정되는 1차원 구조를 가지고, 전형적인 금속 나노와이어의 종횡비는 1000 이상이다. 은 나노와이어는 양호한 전기 전도성, 투광성과 굴곡 저항성 등 특성이 있어 가요성(flexible) 투명 전기 전도 박막을 실현할 가능성이 있다. 연구학자의 노력을 통하여 은 나노와이어의 제조방법은 이미 매우 많이 누적하였고, 예를 들면, 템플렛 방법, 수열법, 자체 조립법, 폴리올법 등이 있다. 은 나노와이어를 가요성 투명 전기 전도 박막에 응용하는 것은 이미 매우 많은 특허와 문헌의 보도가 있다. 2011년에 Liu Cai-Hong 등은 가요성 PET 상에서 은 나노와이어를 투명 전기 전도 박막으로 제조한 것을 보고하였는데, 전기 전도율이 175Ω/sq, 투과율이 75%이고, 가요성 박막의 특성을 연구하였으며, 100번의 굽힘 후, 전기 저항 변화가 2%보다 작다는 것을 보도하였다 (Nanoscale Re-search Letters, 2011, 6(75): 1-8). 2015년 중국특허 201510034152.8는 에틸렌 글리콜 환원법으로 Ag 나노와이어를 제조하고, 투명 전기 전도 전극을 제조하며 전기 저항이 0.97~95 Ω/sq임을 공개하였다. Haifei Lu등은은 나노와이어를 제조한 후, 투명 전기 전도박막을 제조하고, 다시 박막을 질산은과 구연산 나트륨을 함유한 수용액에 담그고, 빛을 비추어 은입자가 은 나노와이어의 교차점에서 선택적으로 성장하게 함으로써 투명 전기 전도박막의 전기 전도성능과 안정성을 대대적으로 향상시켰다 (Haifei Lu,DiZhang, 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). 상술한 방법은 비교적 복잡하다. 신규의 노드가 있는 종횡비가 균일한 은 나노와이어를 제조하고, 또 은 나노와이어 투명 전기 전도박막을 제조하면 은 나노와이어 교차점에 이미 노드가 존재하여 후속가공이 필요없다. 따라서, 제어요소가 적고 간편하고 신속하게 대량의 고순도 무입자, 신규의, 노드가 있는 종횡비의 은 나노와이어를 제조하는 방법을 발명하는 것이 매우 중요하다.

본 발명의 목적은 간편하고 제어가 간단하며 경제적인, 종횡비가 균일한 노드가 있는 은 나노와이어의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 아래의 기술방안을 통하여 실현한다.

은 나노와이어의 제조방법에 있어서, (1) 분산제를 3가 알콜에 용해시켜 점성의 투명용액을 형성하는 단계; (2) 질산은을 3가 알콜에 용해시켜 투명용액을 형성하는 단계; (3) 상기 질산은/3가 알콜 용액을 분산제/3가 알콜 용액에 전이시켜 균일하게 혼합하여 혼합용액을 획득하고, 마지막으로 상기 혼합용액을 반응 용기로 이동시켜 170-200℃에서 7-8시간 반응시키고, 냉수를 넣어 냉각시켜 은 나노와이어를 함유한 모액을 형성하는 단계; (4) 상기 은 나노와이어를 함유한 모액을 무수 알코올, 예를 들면 에탄올로 희석하고 원심 분리하여 제작하는 단계에 의하여 진행된다.

은 나노와이어에 노드가 존재하게 하기 위하여, 상기 제조방법의 분산제는 폴리비닐 피롤리돈(

)이고, 3가 알콜은 글리세롤인, 분석적으로 순수한 용액이다.

제작한 은 나노와이어 노드가 더욱 균일하게 분포되고, 순도가 더 높고, 종횡비가 균일하게 하기 위하여, 진일보로 바람직하게, 상기 단계(3)에서, 40ml, 0.05M 질산은/3가 알콜 용액을 60ml, 0.67M 폴리비닐 피롤리돈/3가 알콜 용액에 추가하여 균일하게 교반 혼합한다.

더 바람직하게, 상기 원심 분리는 2회 수행된다.

본 발명은 아래와 같은 유익한 효과가 있다.

본 발명을 사용하여 은 나노와이어를 제조하는 것은 품질이 우수한 ITO 대체 재료이고, 본 발명의 은 나노와이어에는 노드가 균일하게 분포되어 있어 후속가공원가를 현저하게 감소하였고; 종횡비가 균일하고, 본 은 나노와이어 슬러리가 투명박막에 균일하게 도포되어 제조된 투명 전기 전도 박막의 투과율은 85% 이상이고, 은 나노와이어의 길이 지름은 직경이 30~60nm, 길이는 10~20μm에 분포되어 후속 전기 전도성능의 향상에 대대적으로 유리하며, 입자가 없고 순도가 높다. 본 발명의 제조방법은 간편하고 쉽게 제어하고, 원가가 낮아 공업화 규모생산에 적합하다.

도 1은 본 발명의 실시예 1이 합성한 은 나노와이어 주사형 전자 현미경(SEM) 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1이 합성한 은 나노와이어 투과 전자 현미경(TEM) 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2가 합성한 은 나노와이어 주사형 전자 현미경(SEM) 사진이다.

아래에 구체적 실시예를 결합하여 본 발명의 기술에 대하여 진일보로 설명한다.

실시예 1

40ml, 0.05M 질산은/3가 알콜 용액을 60ml, 0.67M 폴리비닐 피롤리돈/3가 알콜 용액에 추가하여 균일하게 교반 혼합하고, 다음 혼합용액을 반응 용기에 옮기고, 마지막으로 반응 용기를 온도가 이미 170℃인 오븐에 넣어 8시간 보온시킨 후 추출하여 실험을 종료한다.

반응 용기의 Ag나노와이어 모액을 무수 에탄올로 희석하고 원심 분리하며 2회 반복 수행하여 직경이 30~60nm, 길이가 10~20μm인 신규의 종횡비가 균일한 노드가 있는 은 나노와이어를 획득하여 콜로이드 또는 무수 에탄올에 분산시키고, 도 1은 본 실시예가 획득한 은 나노와이어 주사형 전자 현미경(SEM) 사진이고, 도 2는 본 실시예가 획득한 은 나노와이어 투과 전자 현미경(TEM) 사진이다.

실시예 2

40ml, 0.05M 질산은/3가 알콜 용액을 60ml, 0.67M 폴리비닐 피롤리돈/3가 알콜 용액에 추가하여 균일하게 교반 혼합하고, 다음 혼합용액을 반응 용기로 이동시키고, 마지막으로 반응 용기를 온도가 이미 200℃인 오븐에 넣어 8시간 보온시킨 후 추출하여 실험을 종료한다.

반응 용기의 Ag나노와이어 모액을 무수 에탄올로 희석하고 원심 분리하며 2회 반복 수행하여 직경이 30~60nm, 길이가 10~20μm인 신규의 종횡비가 균일한 노드가 있는 은 나노와이어를 획득하여 콜로이드 또는 무수 에탄올에 분산시키고, 도 2는 본 실시예가 획득한 은 나노와이어 주사형 전자 현미경(SEM) 사진이다.

Claims (7)

1. 은 나노와이어 제조방법으로서, 상기 제조방법은
   (1) 폴리비닐피롤리돈을 글리세롤 중에 용해시켜 점성의 투명한 폴리비닐피롤리돈/글리세롤 용액을 형성하는 단계;
   (2) 질산은을 글리세롤 중에 용해시켜 투명한 질산은/글리세롤 용액을 형성하는 단계;
   (3) 균일하게 혼합하면서, 40 ml의 0.05M의 상기 질산은/글리세롤 용액을 60 ml의 0.67M의 폴리비닐피롤리돈/글리세롤 용액에 첨가하고, 마지막으로 혼합된 용액을 반응 용기에 이동시켜 170-200℃에서 7-8시간 반응시키고, 냉수 중에서 냉각시켜 은 나노와이어를 함유한 모액을 형성하는 단계; 및
   (4) 상기 은 나노와이어를 함유한 모액을 무수 알코올로 희석하고 원심 분리하여 균일한 종횡비 및 노드를 갖는 은 나노와이어를 제조하는 단계로서, 이 때 상기 은 나노와이어는 30 내지 60 nm의 직경 및 10 내지 20 ㎛의 길이를 갖는 것인, 단계
   를 포함하는, 은 나노와이어 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 원심 분리는 2회 수행되는 것인, 은 나노와이어 제조방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

Images