KR102587635B1 - 패터닝 페이스트 - Google Patents

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KR102587635B1
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피피지 인더스트리즈 오하이오 인코포레이티드
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Abstract

금속 나노와이어를 패터닝하기 위한 패터닝 페이스트가 개시되며, 패터닝 페이스트는 구아니딘 티오시아네이트를 함유하는 착화제를 포함한다. 금속 나노와이어를 갖는 기판을 선택적으로 패터닝하는 방법은 하기의 단계를 포함한다: 금속 나노와이어를 함유하는 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계; 및 금속 나노와이어가 선택적으로 패턴으로 절단되도록 패터닝 페이스트를 기판에 선택적으로 도포하는 단계. 소비자 전자 제품은 하기 제품을 포함한다: 금속 나노와이어를 함유하는 표면을 갖는 기판. 기판의 금속 나노와이어는 금속 나노와이어가 패턴으로 선택적으로 절단되도록 패터닝 페이스트를 기판에 적용함으로써 선택적으로 패터닝된다.

Description

패터닝 페이스트
본 발명은 금속 나노와이어를 패터닝하기 위한 패터닝 페이스트, 금속 나노와이어를 갖는 기판을 선택적으로 패터닝하는 방법 및 소비자 전자 제품에 관한 것이다.
은 나노와이어 필름은 전도성 필름에서 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 유연성이 중요한 응용 분야를 위한 가능한 대체품으로서 인기가 높아지고 있다.　 이러한 은 나노와이어 필름의 패터닝은 전체 처리　시간을　늦출 수 있다. 이는 현재의 기술은 복잡한 패터닝 층을 인쇄하고, 선택적으로 제거하고, 그런 다음 마스크를 최종적으로 제거하기 전에 에칭하거나 또는 레이저가 패턴을 에칭하기를 기다려야 하기 때문이다.
본 발명은 금속 나노와이어를 패터닝하기 위한 패터닝 페이스트에 관한 것으로, 상기 패터닝 페이스트는 구아니딘 티오시아네이트를 함유하는 착화제를 포함한다.
본 발명은 또한 금속 나노와이어를 갖는 기판을 제공하는 단계를 포함하는 금속 나노와이어를 함유하는 기판을 선택적으로 패터닝하는 방법에 관한 것이다. 구아니딘 티오시아네이트를 함유하는 착화제를 포함하는 패터닝 페이스트가 기판에 선택적으로 도포되어 금속 나노와이어가 패턴으로 선택적으로 절단된다.
본 발명은 또한 금속 나노와이어를 함유하는 표면을 갖는 기판을 포함하는 소비자 전자 제품에 관한 것이다. 기판의 금속 나노와이어는 금속 나노와이어가 패턴으로 선택적으로 절단되도록 기판에 패터닝 페이스트를 도포함으로써 선택적으로 패터닝된다. 패터닝 페이스트는 구아니딘 티오시아네이트를 함유하는 착화제를 포함한다.
도 1은 칼륨 티오시아네이트를 갖는 패터닝 페이스트를 사용하여 패터닝된 금속 나노와이어를 포함하는 기판의 이미지를 나타내며, 기판은 매우 가시적인 패터닝을 갖는다;
도 2a 및 도 2b는 구아니딘 티오시아네이트(도 2a) 또는 구아니딘 티오시아네이트 및 비스(헥사메틸렌) 트리아민(도 2b)을 함유하는 패터닝 페이스트를 사용하여 패터닝된 금속 나노와이어를 포함하는 기판의 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸다; 그리고
도 3a 내지 도 3c는 구아니딘 티오시아네이트를 함유하는 패터닝 페이스트를 사용하여 패터닝된 금속 나노와이어를 포함하는 기판의 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸다.
다음의 상세한 설명을 위해, 명백히 반대로 명시된 경우를 제외하고는, 본 발명은 다양한 대안적인 변형 및 단계 순서를 가정할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 임의의 작동 예시 이외, 또는 달리 지시되지 않는 경우, 명세서 및 청구범위에 사용된 성분의 양을 표현하는 모든 숫자는 모든 경우에 용어 "약(about)"에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 지시되지 않는 한, 하기 명세서 및 첨부된 청구 범위에 기재된 수치 파라미터는 본 발명에 의해 수득될 목적하는 특성에 따라 변할 수 있는 근사치이다. 적어도, 청구항의 범위에 대한 균등론의 적용을 제한하고자 하는 것은 아니며, 각각의 수치 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 수의 관점에서 및 통상의 반올림 기법을 적용함으로써 해석되어야 한다.
본 발명의 넓은 범위를 설명하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 특정 실시예에 기재된 수치 값은 가능한 한 정확하게 보고된다. 그러나, 임의의 수치 값은 본래 그들 각각의 시험 측정에서 발견되는 표준 편차로부터 필연적으로 발생하는 특정 오차를 포함한다.
또한, 본원에 인용된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함되는 모든 하위 범위를 포함하도록 의도된다는 것을 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 범위는 인용된 최소값 1과 인용된 최대값 10 사이(및 이를 포함하는)의 모든 하위 범위, 즉 1 이상의 최소값 및 10 이하의 최대값을 갖는 것으로 의도된다.
본 출원에서, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 단수의 사용은 복수를 포함하고 복수는 단수를 포함한다. 또한, 본 출원에서, 특별히 언급하지 않는 한, "또는"은 "및/또는"을 의미하고 "및/또는"은 특정한 경우에 명시적으로 사용될 수 있다. 추가로, 본 출원에서, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 단수의 사용은 "적어도 하나"를 의미한다. 예를 들어, 아민, 착화제 등은 하나 이상의 이들 항목을 지칭한다. 또한, 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "중합체"는 예비중합체, 올리고머, 및 단독중합체 및 공중합체 모두를 지칭할 수 있다. 용어 "수지"는 "중합체"와 상호교환가능하게 사용된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 과도적 용어 “포함하는(comprising)"(및 다른 유사한 용어, 예를 들어, "함유하는(containing)" 및 "포함하는(including)")은 “개방적"이고 불특정 사항의 포함에 대해 개방적이다. "포함하는(comprising)"의 관점에서 기술되었지만, 용어 “본질적으로 이루어진(consisting essentially of)" 및 "로 이루어진(consisting of)" 또한 본 발명의 범위 내에 있다.
본 발명은 금속 나노와이어를 패터닝하기 위한 패터닝 페이스트에 관한 것이고, 패터닝 페이스트는 구아니딘 티오시아네이트를 포함하는 착화제를 포함한다. 패터닝 페이스트는 특정 영역에서 나노와이어를 절단하기 위해 금속 나노와이어를 선택적으로 열화시킴으로써 금속 나노와이어를 절단할 수 있다. 이는 금속 나노와이어와 접촉하는 리간드/릭시비안트(lixivant)를 생성하는 착화제에 의해 수행되며, 이는 이어서 기판으로부터 세척될 수 있고, 그 결과 금속 나노와이어가 절단된다. 절단된 나노와이어의 부분은 인접한 온전한 금속 나노와이어 상으로 이동 또는 재증착되거나 금속 나노입자 또는 다른 금속-함유 구조로서 이동 또는 재증착될 수 있다.
패턴 페이스트에서의 착화제로서 구아니딘 티오시아네이트를 사용하는 것은 착화제로서 구아니딘 티오시아네이트를 포함하지 않는 패터닝 페이스트에 비해 이점을 제공한다. 활성화 또는 어닐링 작업 동안 증발하는 비스(헥사메틸렌)트리아민 및 휘발성 유기 화합물과 같은, 아민을 사용하는 것은 단독 착화제로서 잘 작용하지 않는데, 나노와이어로부터 방출된 은이 전형적으로 은 나노와이어 기판 상에 다시 배치되어 원하지 않는 전기적 절연 영역을 야기하기 때문이다. 아민은 활성화 또는 어닐링 동작 동안 증발하는 휘발성 유기 화합물을 포함할 수 있으며, 이는 이어서 금속 나노와이어 기판 상에 다시 배치되어 원하지 않는 전기적 절연의 영역을 야기한다. 티오시아네이트는 염이고 은 나노와이어 기판으로부터 증발되지 않는다; 그러나, 모든 티오시아네이트가 이들의 효과에서 동일하지 않으며 특정 티오시아네이트가 구아니딘 티오시아네이트보다 열등하다는 것이 밝혀졌다. 예를 들어, 칼륨 티오시아네이트(KSCN)는 양호한 은 나노와이어 절연을 제공하지만 매우 가시적이다. 도 1은 단일 착화제로서 칼륨 티오시아네이트를 사용하는 것과 관련된 매우 가시적인 패터닝을 나타낸다. 나트륨 티오시아네이트는 또한 불리하게도 고도로 가시적인 패터닝을 나타낸다. 암모늄 티오설페이트는 60℃ 및 90% 상대 습도의 조건에서 과사멸을 제공한다. 또한, 암모늄 티오시아네이트는 다른 조건 하에서 60℃에서 사멸을 제공하지 않는다(원하는 절단을 제공하지 않음). 염화나트륨(NaCl)은 착화제로서 효과를 제공하지 않으며, 그리고 브롬화나트륨(NaBr)은 착화제로서 활성화를 방해한다. 폴리설파이드 및 암모니아는 국부적인 절단을 제공하지 않을 수 있고, 과사멸을 제공하는 경향이 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "나노와이어"는 실질적으로 고체인 가늘고 긴, 나노 크기의 물체를 지칭한다. 전형적으로, 나노와이어는 나노미터(nm) 범위의 측면 치수(예를 들어, 폭, 직경, 또는 직교 방향을 가로지르는 평균을 나타내는 폭 또는 직경), 마이크론(μm) 범위의 세로 치수(예를 들어, 길이), 및 3 이상, 예를 들어 10 이상의 종횡비를 갖는다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "나노 크기"는 nm 범위에서 적어도 하나의 치수를 갖는 물체의 치수를 지칭한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "나노미터 범위" 또는 "nm 범위"는 1 나노미터("nm") 내지 1 마이크론(μm)의 치수들의 범위를 지칭한다.
구아니딘 티오시아네이트는 패터닝 페이스트의 총 중량을 기준으로, 1 내지 35 중량%, 예를 들어 1 내지 30 중량%, 1 내지 25 중량%, 1 내지 20 중량%, 1 내지 15 중량%, 1 내지 10 중량%, 4 내지 15 중량%, 또는 4 내지 10 중량% 범위의 양으로 패터닝 페이스트에 존재할 수 있다.
구아니딘 티오시아네이트는 패터닝 페이스트의 총 고체 중량을 기준으로, 5 내지 30 중량%, 5 내지 25 중량%, 5 내지 20 중량%, 5 내지 15 중량%, 8 내지 30 중량%, 8 내지 25 중량%, 8 내지 20 중량%, 8 내지 15 중량%, 10 내지 30 중량%, 10 내지 25 중량%, 10 내지 20 중량%, 10 내지 15 중량%, 15 내지 30 중량%, 15 내지 25 중량%, 또는 15 내지 20 중량% 범위의 양으로 패터닝 페이스트에 존재할 수 있다.
구아니딘 티오시아네이트는 은과 같은, 특정 금속의 공지된 릭시비안트/리간드이기 때문에 착화제로서 유리한 특성을 제공한다. 구아니딘 티오시아네이트는, 구아니딘 티오시아네이트가 공정 조건에서 완전히 반응하지 않지만, 기판을 전기적으로 절연시키기 위해 소량의 금속 나노와이어를 남기는 점에서, 은 금속 나노와이어를 선택적으로 절단하며, 소량의 잔류 금속 나노와이어를 유지하면서도 기판의 외관이 육안으로 크게 영향을 받지 않도록 한다.
패터닝 페이스트는 구아니딘 티오시아네이트 이외에 추가의 착화제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 패터닝 페이스트는 비스(헥사메틸렌)트리아민과 같은 아민을 포함할 수 있다. 착화제로서 아민 자체가 착화제로서 구아니딘 티오시아네이트 자체보다 더 나은 결과를 제공하지 않는 반면(아민이 전기적 절연의 원하지 않는 영역을 야기할 수 있음), 아민 및 구아니딘 티오시아네이트를 모두 함유하는 패터닝 페이스트가 금속 나노와이어 패터닝에 적합할 수 있다. 아민/구아니딘 티오시아네이트 조성물 중의 아민 농도는 충분히 낮게 유지되어, 아민이 금속 나노와이어에 대해 과사멸을 유발하지 않는 반면, 유리하게는 기판에 더 양호한 시각적 특성을 부여한다. 과사멸은 의도된 처리 영역을 넘어서는 패터닝 페이스트의 원하지 않는 확산의 현상으로서 정의된다. 아민은 패터닝 페이스트의 총 중량을 기준으로, 최대 12 중량%의 양으로 패터닝 페이스트에 존재할 수 있다. 아민은 패터닝 페이스트의 총 중량을 기준으로, 0.1 내지 12 중량% 범위의 양으로 패터닝 페이스트에 존재할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 구아니딘 티오시아네이트(도 2a) 또는 구아니딘 티오시아네이트 및 비스(헥사메틸렌)트리아민(도 2b)을 포함하는 패터닝 페이스트를 사용하여 패터닝된 기판의 결과를 나타낸다. 도 2b는 이미지에서의 높은 수의 밝은 점에 의해 은 재증착 증거를 나타낸다. 은의 재증착은 기판의 패터닝된 영역과 비패터닝된 영역 사이에 유리한 굴절률 정합을 제공할 수 있다.
착화제는 구아니딘 티오시아네이트 이외에 착화제로서 사용하기에 적합한 다른 성분을 포함할 수 있다. 착화제로서 (또는 착화제 또는 리간드의 공급원으로서) 포함될 수 있는 적합한 성분의 예시는 15족 원소-함유(예를 들어, 질소-함유) 화합물 또는 루이스 염기를 포함할 수 있고, 예를 들어 올리고머 또는 중합체의 백본 구조에서, 하나 이상의 유형의 15족 원소-함유 작용기로 종결되거나, 유도체화되거나, 또는 치환된 또는 하나 이상의 유형의 15족 원소 원자 또는 15족 원소-함유 기를 포함하는 단량체, 올리고머, 및 중합체의 형태일 수 있다. 적합한 15족 원소-함유 화합물의 예시는 유기 및 무기 아민, 예를 들어 암모니아, 1차 유기 아민(환형 또는 비환형, 불포화 또는 포화) 및 폴리아민(선형, 분지형, 또는 수지상), 2차 유기 아민(환형 또는 비환형, 불포화 또는 포화) 및 폴리아민(선형, 분지형, 또는 수지상), 및 3차 유기 아민(환형 또는 비환형, 불포화 또는 포화) 및 폴리아민(선형, 분지형, 또는 수지상), 예를 들어 폴리리신, 아지리딘, 아지리딘계 화합물, 유도체화된 아지리딘계 화합물, 폴리에틸렌이민(선형, 분지형, 또는 수지상), 및 전술한 화합물의 인, 비소, 안티몬, 및 비스무스 유사체뿐만 아니라 전술한 화합물의 유도체화된 버전을 포함한다.
적합한 아민의 예시는 하기 식을 갖는 것을 포함한다: N(R)(R')(R") 식 중, R, R' 및 R"은 수소화물, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 예를 들어 선형 또는 분지형 탄화수소기(예를 들어, 1 내지 20, 1 내지 15, 1 내지 10, 1 내지 8, 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소기), 폴리(알킬렌 산화물)기, 실록산 또는 폴리실록산기, 및 이들의 유도체로부터 독립적으로 선택됨. 질소가 인, 비소, 안티몬, 또는 비스무스로 대체되는 경우와 같이, 전술한 화합물의 인, 비소, 안티몬, 및 비스무스 유사체가 또한 고려된다.
적합한 폴리아민의 예시는 하기 식을 갖는 것을 포함한다: R2N((CnR2n)xNR)a(CmR2m)yNR2, 식 중, R은 수소화물기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 예를 들어 선형 또는 분지형 탄화수소기(예를 들어, 1 내지 20, 1 내지 15, 1 내지 10, 1 내지 8, 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소기), 폴리(알킬렌 산화물)기, 실록산 또는 폴리실록산기, 또는 이들의 유도체이고, n, m, x, y 및 a는 각각 독립적으로 0 이상 또는 1 이상(예를 들어, 0 이상, 1 이상, 2 이상, 3 이상, 4 이상, 5 이상, 또는 6 이상)의 정수임. 식은 또한 RR'N((CnR"2n)xNR"')a(CnR""2m)yNR""'R"""로 일반화될 수 있고, 식 중, 다양한 R 기는 독립적으로 수소화물기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 예를 들어 선형 또는 분지형 탄화수소기(예를 들어, 1 내지 20, 1 내지 15, 1 내지 10, 1 내지 8, 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소기), 폴리(알킬렌 산화물)기, 실록산 또는 폴리실록산기, 및 이들의 유도체이고, n, m, x, y 및 a는 각각 독립적으로 0 이상 또는 1 이상(예를 들어, 0 이상, 1 이상, 2 이상, 3 이상, 4 이상, 5 이상, 또는 6 이상)의 정수이다. 적합한 폴리아민의 추가적인 예시는 하기 식을 갖는 것을 포함한다: RR'N―[(R")x―NR"'―(R"")y]z―NR'""R""", 식 중 R, R', R'", R'"", 및 R"""는 독립적으로 수소화물기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 예를 들어 선형 또는 분지형 탄화수소기 1 내지 20, 1 내지 15, 1 내지 10, 1 내지 8, 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소기), 폴리(알킬렌 산화물)기, 실록산 또는 폴리실록산기, 및 이들의 유도체로부터 선택되고, R" 및 R""기는 독립적으로 알킬렌기(예를 들어, 메틸렌 또는 ―CH2― 및 에틸렌 또는 ―CH2―CH2―), 알케닐렌기, 알키닐렌기, 아릴렌기, 예를 들어 선형 또는 분지형 탄화수소기(예를 들어, 1 내지 20, 1 내지 15, 1 내지 10, 1 내지 8, 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소기), 폴리(알킬렌 산화물)기, 실록산 또는 폴리실록산기, 및 이들의 유도체이고, x, y, z는 각각 독립적으로 0 이상 또는 1 이상(예를 들어, 0 이상, 1 이상, 2 이상, 3 이상, 4 이상, 5 이상, 또는 6 이상)의 정수임. 전술한 화합물의 인, 비소, 안티몬, 및 비스무스 유사체가 또한 고려되며, 전술한 식에서 적어도 하나의 질소는 인, 비소, 안티몬 또는 비스무스로 대체된다.
적합한 폴리아민 및 폴리아민의 15족 원소 유사체의 추가적인 예는 하기 식을 갖는 것을 포함한다:
식 중, R1, R2, R3, 및 S는 수소화물기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 예를 들어 선형 또는 분지형 탄화수소기(예를 들어, 1 내지 20, 1 내지 15, 1 내지 10, 1 내지 8, 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소기), 폴리(알킬렌 산화물)기, 실록산 또는 폴리실록산기, 및 이들의 유도체로부터 독립적으로 선택되고, L은 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, 아릴렌기, 예를 들어 선형 또는 분지형 탄화수소기(예를 들어, 1 내지 20, 1 내지 15, 1 내지 10, 1 내지 8, 또는 1 내지 5개의 탄소 원자를 포함하는 탄화수소기), 폴리(알킬렌 산화물)기, 실록산 또는 폴리실록산기, 및 이들의 유도체로부터 선택되고, A 및 B는 질소, 인, 비소, 안티몬 및 비스무스로부터 독립적으로 선택되고, n은 0 이상 또는 1 이상(예를 들어, 0 이상, 1 이상, 2 이상, 3 이상, 4 이상, 5 이상, 또는 6 이상)이고,
n>1인 경우:
n개 유닛의 상이한 유닛의 L은 동일하거나 상이할 수 있고, 알킬렌기, 알케닐렌기, 알키닐렌기, 아릴렌기, 예를 들어 선형 또는 분지형 탄화수소기, 폴리(알킬렌 산화물)기, 실록산 또는 폴리실록산기, 및 이들의 유도체로부터 독립적으로 선택되고,
n개의 유닛의 상이한 유닛의 S는 동일하거나 상이할 수 있고, 수소화물기, 알킬기, 알케닐기, 알키닐기, 아릴기, 예를 들어 선형 또는 분지형 탄화수소기, 폴리(알킬렌 산화물)기, 실록산 또는 폴리실록산기, 및 이들의 유도체로부터 독립적으로 선택되며, 그리고
n개의 유닛의 상이한 유닛의 B는 동일하거나 상이할 수 있고, 질소, 인, 비소, 안티몬, 및 비스무스로부터 독립적으로 선택됨.
아민 및 폴리아민의 구체적인 예시는 암모니아, 에틸렌디아민(또는 H2N―(CH2)2―NH2), 디에틸렌트리아민(또는 H2N―(CH2)2―NH―(CH2)2―NH2), 옥틸아민(또는 CH3―(CH2)7―NH2), 데실아민(또는 CH3―(CH2)9―NH2), 트리에틸렌테트라아민(또는 H2N―(CH2)2―NH―(CH2)2―NH―(CH2)2―NH2), N-메틸에틸렌디아민(또는 CH3―NH―(CH2)2―NH2), N,N'-디메틸에틸렌디아민(또는 (CH3)2N―(CH2)2―NH2), N,N,N'-트리에틸에틸렌디아민(또는 CH3―NH―(CH2)2―N(CH3)2), N,N'-디이소프로필에틸렌디아민(또는 (CH3)2CH―NH―(CH2)2―N―CH(CH3)2), 및 테트라에틸펜타아민(또는 H2N―(CH2)2―NH―(CH2)2―NH―(CH2)2―NH―(CH2)2―NH2)을 포함한다. 아민 및 폴리아민의 다른 구체적인 예시는 에틸렌디아민 테트라아세트산, 이미다졸(예를 들어, 디-이미다졸 및 트리-이미다졸), 피리미딘, 퓨린, 스페르민, 우레아, 리신, 에탄올아민 히드로클로라이드, 히단토인, 티오우레아, 및 아민-옥사이드(또는 산화 아민)를 포함한다. 추가의 예시는 폴리(비닐아민) 및 관련 공중합체와 같은 아민화된 중합체를 포함한다. 일부 양태에서, 적합한 아민 및 폴리아민은 카르복시기가 결여(또는 카르보닐기 결여 또는 ―(C=S)― 결여)된 것을 포함하고, 또는 분자당 2개 이하의 카르복시기(또는 분자당 2개 이하의 카르보닐기 또는 2개 이하 ―(C=S)―), 또는 분자당 1개 이하의 카르복시기(또는 분자당 1개 이하의 카르보닐기 또는 1개 이하 ―(C=S)―)를 포함한다.
폴리아민의 추가의 구체적인 예시는 폴리아지리딘 또는 폴리(이미노에틸렌)로도 지칭될 수 있는, 폴리에틸렌이민을 포함한다. 폴리에틸렌이민은 여러 가지 분자량으로 사용될 수 있고, 분지형, 선형, 또는 수지상일 수 있고, 다양한 측쇄 또는 작용기로 유도된 폴리에틸렌이민과 같은 유도체로 사용될 수 있다. 폴리에틸렌이민에 적합한 분자량은 100,000 이하, 50,000 이하, 25,000 이하, 20,000 이하, 10,000 이하, 5,000 이하, 또는 1,000 이하, 및 500 이하와 같은 다른 분자량을 고려하지만, 800 내지 25,000(수 또는 중량 평균)을 포함한다.
착화제로서 작용할 수 있는 성분의 추가의 예시는 전이 금속 또는 암모늄 할라이드(예를 들어, 은 클로라이드 또는 은 브로마이드와 같은 은 할라이드), 전이 금속 또는 암모늄 산화물(예를 들어, 은 산화물), 전이 금속 또는 암모늄 설파이드(예를 들어, 은 설파이드), 다른 은(예를 들어, Ag+)-함유 화학 제제, 알칼리 금속(예를 들어, 나트륨 또는 칼륨) 또는 암모늄 티오시아네이트, 알칼리 금속(예를 들어, 나트륨 또는 칼륨), 또는 암모늄 폴리설파이드, 알칼리 금속(예를 들어, 나트륨 또는 칼륨) 설파이드, 알칼리 금속(예를 들어, 나트륨 또는 칼륨), 또는 암모늄 티오설페이트, 알칼리 금속(예를 들어, 나트륨 또는 칼륨) 할라이드(예를 들어, 클로라이드 또는 브로마이드), 금속 또는 암모늄 시아나이드, 암모늄 카보네이트, 및 암모늄 카바메이트를 포함한다.
패터닝 페이스트는 담체를 추가로 포함할 수 있다. 담체는 증점제를 포함할 수 있다. 증점제는 패터닝 페이스트의 총 중량을 기준으로, 10 중량% 이하, 예를 들어 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하, 또는 1 중량% 이하의 양으로 패터닝 페이스트에 존재할 수 있다. 증점제는 2-히드록시에틸 셀룰로오스를 포함할 수 있다. 그러나, 히드록실 에틸 셀룰로스, 메틸 셀룰로스, 에틸 메틸 셀룰로스, 알칼리 팽윤성 에멀젼, HEUR 증점제(비이온성 폴리우레탄 회합 증점제), 및 점토와 같은 다른 증점제가 사용될 수 있다. 이들 증점제의 조합이 사용될 수 있다. 증점제는 폴리(비닐피롤리돈), 폴리비닐 알콜, 폴리(비닐 알콜-공-비닐아민), 에틸렌-비닐 알콜 공중합체, 나트륨 폴리아크릴레이트와 같은 수용성 중합체 결합제를 포함하는, 중합체 결합제, 및 탄수화물, 예를 들어 나트륨 카르복시메틸셀룰로오스와 같은 수용성 셀룰로스 유도체, 및 전분, 전분 페이스트, 가용성 전분 및 덱스트린과 같은 수용성 천연 중합체를 포함할 수 있다. 폴리스티렌이 또한 적합한 증점제일 수 있다.
담체는 또한 용매를 포함할 수 있다. 용매는 착화제를 용액에 유지하기 위한 습윤제(예를 들어, 용매로서 작용하는 습윤제)를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "습윤제"는 수분을 보유하는데 사용되는 물질을 의미한다. 습윤제는 용매로서 작용하지 않는 패터닝 페이스트에 포함될 수 있다. 습윤제는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 허니, 부틸렌 글리콜, 글리세린, 우레아, 트레멜라 추출물, 나트륨 락테이트, 소르비톨, 피롤리돈 탄산의 나트륨염, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 습윤제는 패터닝 페이스트의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이하, 예를 들어 45 중량% 이하, 40 중량% 이하, 또는 35 중량% 이하의 양으로 패터닝 페이스트에 존재할 수 있다. 습윤제는 1 내지 50 중량%, 예를 들어 10 내지 45 중량%, 15 내지 40 중량%, 20 내지 35 범위의 양으로 패터닝 페이스트에 존재할 수 있다.
패터닝 페이스트는 추가로 불활성 충전제, 예를 들어 황산 바륨, 카올린 점토, 이산화티탄, 중공 구체, 실리카, 운모, 또는 패터닝 페이스트에 벌크를 제공하고, 유리한 유동학적 특성을 부여하며, 및/또는 금속 나노와이어와 비반응성인 임의의 다른 물질을 포함할 수 있다.
패터닝 페이스트는 금속 나노와이어 필름의 특정 표면 장력으로 제형을 조절하기 위해 습윤제를 추가로 포함할 수 있다.
패터닝 페이스트는 금속 나노와이어로 덮이는 표면을 갖는 기판에 도포될 수 있다. 기판은 임의의 형상 및 크기를 가질 수 있고, 투명, 반투명 또는 불투명할 수 있다. 기판은 신축성있고, 구부릴 수 있고, 접힐 수 있고, 신장 가능하거나, 강성일 수 있다. 기판은 전기 전도성, 반전도성 또는 절연성일 수 있다.
기판에 적합한 재료의 예시는 유기 재료, 무기 재료, 및 하이브리드 유기-무기 재료를 포함한다. 예를 들어, 기판은 예를 들어 폴리올레핀(예를 들어, 폴리에틸렌(또는 PE), 폴리프로필렌(또는 PP), 폴리부텐 및 폴리이소부텐), 아크릴레이트 중합체(예를 들어, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(또는 PMMA) 유형 1 및 유형 2), 시클릭 올레핀 기반 중합체(예를 들어, 시클릭 올레핀 중합체(또는 COP) 및 공중합체(또는 COC), 예를 들어 상표 ARTON 및 ZEONORFILM으로 시판), 방향족 중합체(예를 들어, 폴리스티렌), 폴리카보네이트(또는 PC), 에틸렌 비닐 아세테이트(또는 EVA), 이오노머, 폴리비닐 부티랄(또는 PVB), 폴리에스테르, 폴리설폰, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리우레탄, 비닐 중합체(예를 들어, 폴리염화비닐(또는 PVC)), 플루오로중합체, 폴리술폰, 폴리락트산, 알릴 디글리콜 카보네이트 기반 중합체, 니트릴계 중합체, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(또는 ABS), 셀룰로오스 트리아세테이트(또는 TAC), 페녹시계 중합체, 페닐렌 에테르/옥사이드, 플라스티졸, 오가노졸, 플라스타치 물질, 폴리아세탈, 방향족 폴리아미드, 폴리아미드-이미드, 폴리아릴에테르, 폴리에테르이미드, 폴리아릴설폰, 폴리부틸렌, 폴리케톤, 폴리메틸펜텐, 폴리페닐렌, 스티렌 말레산 무수물 기반 중합체, 폴리알릴 디글리콜 카보네이트 단량체 기반 중합체, 비스말레이미드계 중합체, 폴리알릴 프탈레이트, 열가소성 폴리우레탄, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 코폴리에스테르(예를 들어, 상표명 TRITAN으로 시판), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(또는 PETG), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(또는 PET), 에폭시, 에폭시-함유 수지, 멜라민계 중합체, 실리콘 및 다른 실리콘-함유 중합체(예를 들어, 폴리실란 및 폴리실세스퀴옥산), 아세테이트 기반 중합체, 폴리(프로필렌 푸마레이트), 폴리(비닐리덴 플루오라이드-트리플루오로에틸렌), 폴리-3-히드록시부티레이트 폴리에스테르, 폴리카프로락톤, 폴리글리콜산(또는 PGA), 폴리글리콜라이드, 폴리페닐렌 비닐렌, 전기 전도성 중합체, 액정 중합체, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 공중합체, 테트라플루오로에틸렌계 중합체, 설폰화 테트라플루오로에틸렌 공중합체, 플루오르화 이오노머, 중합체 전해질 막에 상응하거나 포함되는 중합체, 에탄술포닐 플루오라이드 계 중합체, 테트라플루오로 에틸렌을 갖는, 2-[1-[디플루오로-[(트리플루오로에테닐)옥시]메틸]-1,2,2,2-테트라플루오로에톡시]-1,1,2,2,-테트라플루오로-기반 중합체, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로-3,6-디옥사-4-메틸-7-옥텐설폰산 공중합체, 폴리이소프렌, 폴리글리콜라이드, 폴리글리콜산, 폴리카프로락톤, 비닐리덴 플루오라이드 기반 중합체, 트리플루오로에틸렌 기반 중합체, 폴리(비닐리덴 플루오라이드-트리플루오로에틸렌), 폴리(페닐렌 비닐렌), 구리 프탈로시아닌 기반 중합체, 셀로판, 큐프암모늄계 중합체, 레이온, 및 바이오중합체(예를 들어, 셀룰로스 아세테이트(또는 CA), 셀룰로스 아세테이트 부티레이트(또는 CAB), 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트(또는 CAP), 셀룰로스 프로피오네이트(또는 CP), 우레아, 목재, 콜라겐, 케라틴, 엘라스틴, 니트로셀룰로오스, 플라스타치, 셀룰로이드, 대나무, 생물-유래 폴리에틸렌, 카르보디이미드, 연골, 셀룰로오스 질산염, 셀룰로오스, 키틴, 키토산, 결합 조직, 구리 프탈로시아닌, 면 셀룰로오스, 엘라스틴, 글리코사미노글리칸, 린넨, 히알루론산, 니트로셀룰로오스, 종이, 양피지, 플라스타치, 전분, 전분계 플라스틱, 비닐리덴 플루오라이드 및 비스코스 기반 중합체, 또는 임의의 단량체, 공중합체, 블렌드, 또는 이들의 다른 조합으로부터 선택된, 열가소성 중합체, 열경화성 중합체, 탄성 중합체, 또는 이들의 공중합체 또는 다른 조합을 포함할 수 있다. 적합한 기판들의 추가적인 예시는 유전체 또는 비전도성 세라믹들과 같은 세라믹(예를 들어, Si02-계 유리; SiOx-계 유리; TiOx-계 유리; 다른 SiOx-계 유리의 티타늄, 세륨 및 마그네슘 유사체; 스핀-온 유리; 졸-겔 가공으로부터 형성된 유리; 실란 전구체, 실록산 전구체, 실리케이트 전구체, 테트라에틸 오르토실리케이트, 실란, 실록산, 포스포실리케이트, 스핀-온 유리, 실리케이트, 규산나트륨, 규산칼륨, 유리 전구체, 세라믹 전구체, 실세스퀴옥산, 메탈라실세스퀴옥산, 다면체 올리고머 실세스퀴옥산, 할로실란, 졸-겔, 실리콘-산소 수소화물, 실리콘, 스탠녹산, 실라티안, 실라잔, 폴리실라잔, 메탈로센, 티타노센 디클로라이드, 바나도센 디클로라이드; 및 다른 유형의 유리), 전도성 세라믹(예를 들어, 임의적으로 도핑되고 투명한 전도성 산화물 및 칼코켄화물, 예를 들어 임의적으로 도핑되고 투명한 금속 산화물 및 칼코켄화물), 및 이들의 임의의 조합을 포함한다. 적합한 기판의 추가의 예시는 전기 전도성 물질 및 반도체, 예를 들어 폴리(아닐린), PEDOT, PSS, PEDOT-PSS 등과 같은 전기 전도성 중합체를 포함한다. 기판은, 예를 들어, n-도핑된, p-도핑된, 또는 도핑되지 않은 일 수 있다. 기판 재료의 추가의 예시는 중합체-세라믹 복합체, 중합체-목재 복합체, 중합체-탄소 복합체(예를 들어, 케첸 블랙, 활성탄, 카본 블랙, 그래 핀 및 기타 형태의 탄소로 형성됨), 중합체-금속 복합체, 중합체-산화물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 기판 재료는 또한 환원제, 부식 억제제, 수분 장벽 물질, 또는 다른 유기 또는 무기 화학 제제(예를 들어, 아스코르브산을 갖는 PMMA, 수분 장벽 물질을 갖는 COP, 또는 디설파이드-타입 부식 억제제를 갖는 PMMA)을 포함할 수 있다.
금속 나노와이어를 함유하는 기판은 투명 전도체 또는 다른 유형의 장치로서 사용될 수 있다. 기판은 개선된 성능(예를 들어, 더 높은 전기 및 열 전도도 및 더 높은 광 투과율)을 나타낼 뿐만 아니라, 이들의 조성물 및 제조 방법으로부터 발생하는 비용 이점을 제공할 수 있다. 기판은 기판의 바람직한 특성(예를 들어, 투명도)을 보존하고 생성 기판에 추가적인 원하는 특성(예를 들어, 전기 전도성)을 부여하면서, 금속 나노와이어가 기판에 물리적으로 임베딩되는(embedded) 표면 임베딩 프로세스에 의해 제조될 수 있다. 금속 나노와이어는 금속 나노와이어를 건조 조성물에 매립하거나 금속 나노와이어를 습식 조성물에 매립하여 완전 건조와 완전 습윤 사이의 다양한 습윤 정도(완전 건조와 완전 습윤 사이의 연속성)로 기판에 임베딩될 수 있다. 기판은 오버 코팅 공정과 같은 다른 공정에 의해 제조될 수 있다.
금속 나노와이어는 은 나노와이어를 포함할 수 있다. 금속 나노와이어는 금속(예를 들어, 니켈(또는 Ni), 팔라듐(또는 Pd), 백금(또는 Pt), 구리(또는 Cu), 및 금(또는 Au)), 금속 합금, 반도체(예를 들어, 실리콘(또는 Si), 인듐 인화물(또는 InP), 및 갈륨 질화물(또는 GaN)), 준금속(예를 들어, 텔루륨(또는 Te), 임의적으로 도핑되고 투명한 칼코겐화물(예를 들어, 산화아연(또는 ZnO)과 같은 임의적으로 도핑되고 투명한 금속 산화물 및 칼코겐화물), 전기 전도성 중합체(예를 들어, 폴리(아닐린), 폴리(아세틸렌), 폴리(피롤), 폴리(티오펜), 폴리(p-페닐렌 설파이드), 폴리(p-페닐렌 비닐렌), 폴리(3-알킬티오펜), 올리인돌, 폴리(피렌), 폴리(카바졸), 폴리(아줄렌), 폴리(아제핀), 폴리(플루오렌), 폴리(나프탈렌), 멜라닌, 폴리(3,4-에틸렌디옥시 티오펜)(또는 PEDOT), 폴리(스티렌설포네이트)(또는 PSS), PEDOT-PSS, PEDOT-폴리(메타크릴산), 폴리(3-헥실티오펜), 폴리(3-옥틸티오펜), 폴리(C-61-부티르산-메틸 에스테르), 폴리[2-메톡시-5-(2'-에틸-헥실옥시)-1,4-페닐렌 비닐렌], 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 다양한 다른 전기 전도성 또는 반도체 물질로 형성될 수 있다. 나노와이어는 코어-쉘 구조 또는 코어-멀티-쉘 구성을 가질 수 있고, 금속 할라이드 쉘 또는 금속 산화물 쉘, 또는 다른 금속 할라이드 또는 금속 산화물 부분을 포함할 수 있다.
나노와이어를 대신하여 또는 나노와이어와 조합하여 다른 구조가 사용될 수 있다. 예시는 나노와이어 대신에 또는 나노와이어와 조합하는 나노-크기 또는 마이크론-크기의 금속 구조(또는 미세구조)를 포함한다. 적합한 구조의 비제한적인 예시는 인쇄 또는 증착된 금속 메쉬 그리드를 포함한다. 인쇄된 또는 증착된 금속 메쉬 그리드는 단일 증착 합금 또는 이중 증착물일 수 있다. 금속 메쉬 그리드는 나노 크기의 직경을 가질 수 있고, 치수가 마이크론 크기일 수 있고, 또는 완전히 소결 또는 인쇄될 때, 금속 메쉬 그리드는 나노 크기일 필요는 없다. 일반적으로, 구조(예를 들어, 나노구조 및 미세구조)는 금속, 금속 합금, 반도체, 메탈로이드, 전도성 산화물 및 칼코겐화물을 포함하는 다양한 재료로 형성될 수 있으며, 이들은 임의적으로 도핑되고 투명한, 전기 전도성 중합체, 절연체, 및 이들의 임의의 조합을 포함한다. 전기 전도성을 부여하기 위해, 나노구조 및 미세구조는 전기 전도성 재료, 반도체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
전기 전도성 물질의 예시는 금속(예를 들어, 은, 구리 및 금, 은 나노와이어, 구리 나노와이어 및 금 나노와이어 형태의 금), 은-니켈, 은 산화물, 중합체 캡핑제를 가진 은, 은-구리, 구리-니켈, 탄소계 물질(예를 들어, 탄소 나노튜브, 그래핀 및 버클볼의 형태), 전도성 세라믹(예를 들어, 전도성 산화물 및 임의적으로 도핑되고 투명한 칼코겐화물), 전기 전도성 중합체, 및 이들의 임의의 조합을 포함한다.
반도체의 예시는 반도체성 중합체, IVB 족 원소(예를 들어, 탄소(또는 C), 실리콘(또는 Si) 및 게르마늄(또는 Ge), IVB-IVB 족 2원 합금(예를 들어, 실리콘 카바이드(또는 SiC) 및 실리콘 게르마늄(또는 SiGe)), IIB-VIB 족 2원 합금(예를 들어, 카드뮴 셀레나이드(또는 CdSe), 카드뮴 설파이드(또는 CdS), 카드뮴 텔루라이드(또는 CdTe), 아연 산화물(또는 ZnO), 아연 셀레나이드(또는 ZnSe), 아연 텔루라이드(또는 ZnTe), 및 아연 설파이드(또는 ZnS)), IIB-VIB 족 3원 합금(예를 들어, 카드뮴 아연 텔루라이드(또는 CdZnTe), 수은 카드뮴 텔루라이드(또는 HgCdTe), 수은 아연 텔루라이드(또는 HgZnTe), 및 수은 아연 셀레나이드(또는 HgZnSe), IIIB-VB 족 2원 합금(예를 들어, 알루미늄 안티모나이드(또는 AlSb), 알루미늄 비화물(또는 AlAs), 질화알루미늄(또는 MN), 질화알루미늄(또는 AIP), 붕소 질화물(또는 BN), 붕소 인화물(또는 BP), 붕소 비화물(또는 BAs), 갈륨 안티모나이드(또는 GaSb), 갈륨 비소(또는 GaAs), 갈륨 질화물(또는 GaN), 갈륨 인화물(또는 GaP), 인듐 안티모나이드(또는 InSb), 인듐 비화물(또는 InAs), 인듐 질화물(또는 InN), 및 인듐 인화물(또는 InP), IIIB-VB 족 3원 합금(예를 들어, 알루미늄 갈륨 아르세나이드(또는 AlGaAs 또는 AlxGai-xAs)), 인듐 갈륨 비소(또는 InGaAs 또는 InxGai-xAs), 인듐 갈륨 인화물(또는 InGaP), 알루미늄 인듐 비화물(또는 AlInAs), 알루미늄 인듐 안티모나이드(또는 AlInSb), 갈륨 아르세나이드 질화물(또는 GaAsN), 갈륨 비소 인화물(또는 GaAsP), 알루미늄 갈륨 질화물(또는 AlGaN), 알루미늄 갈륨 인화물(또는 AlGaP), 인듐 갈륨 질화물(또는 InGaN), 인듐 비화물 안티모나이드(또는 InAsSb), 및 인듐 갈륨 안티모나이드(또는 InGaSb), IIIB-VB 족 4원 합금(예를 들어, 알루미늄 갈륨 인듐 인화물(또는 AlGaInP), 알루미늄 갈륨 비소 인화물(또는 AlGaAsP), 인듐 갈륨 비소 인화물(또는 InGaAsP), 알루미늄 인듐 비화물 인화물(또는 AlInAsP), 알루미늄 갈륨 비소 질화물(또는 AlGaAsN), 인듐 갈륨 비소 질화물(또는 InGaAsN), 인듐 알루미늄 비소 질화물(또는 InAlAsN), 및 갈륨 비소 안티모나이드 질화물(또는 GaAsSbN)), 및 IIIB-VB 족 4원 합금(예를 들어, 갈륨 인듐 질화물 비소 안티모나이드(또는 GaInNAsSb) 및 갈륨 인듐 비화물 안티모나이드 포스파이드(또는 GalnAsSbP)), IB-VIIB 족 2원 합금(예를 들어, 제 1 구리 클로라이드(또는 CuCl)), IVB-VIB 족 2원 합금(예를 들어, 납 셀레나이드(또는 PbSe), 납 설파이드(또는 PbS), 납 텔루라이드(또는 PbTe), 주석 설파이드(또는 SnS), 및 주석 텔루라이드(또는 SnTe)), IVB-VIB 족 3원 합금(예를 들어, 납 주석 텔루라이드(또는 PbSnTe)), 탈륨 주석 텔루라이드(또는 TI2SnTe5), 및 탈륨 게르마늄 텔루라이드(또는 TI2GeTe5)), VB-VIB 족 2원 합금(예를 들어, 비스무스 텔루라이드(또는 Bi2Te3)), IIB-VB 족 2원 합금(예를 들어, 카드뮴 포스파이드(또는 Cd3P2), 카드뮴 비소(또는 Cd3As2), 카드뮴 안티모나이드(또는 Cd3Sb2), 아연 인화물(또는 Zn3P2), 아연 비화물(또는 Zn3As2), 및 아연 안티모나이드(또는 Zn3Sb2)), 및 IB 족(또는 11족), IIB 족(또는 12족) 원소, IIIB 족(또는 13족) 원소, IVB 족(또는 14족) 원소, VB 족(또는 15족) 원소, VIB 족(또는 16족) 원소, 및 VIIB 족(또는 17족) 원소의 2원, 3원, 4원, 또는 고차 합금, 예를 들어 및 구리 인듐 갈륨 셀레나이드(또는 CIGS), 뿐만 아니라 이들의 임의의 조합을 포함한다.
나노구조 및 미세구조는, 예를 들어, 금속 또는 반도체 나노입자, 금속 또는 반도체 나노와이어(예를 들어, 은, 구리 또는 아연), 금속 또는 반도체 나노판, 금속 또는 반도체 나노로드, 나노튜브(예를 들어, 탄소 나노튜브, 다중벽 나노튜브(("MWNT"), 단일벽 나노튜브("SWNT"), 이중벽 나노튜브("DWNT"), 및 흑연화 또는 개질된 나노튜브), 풀러렌, 벌키볼, 그래핀, 마이크로입자, 마이크로와이어, 마이크로튜브, 코어-쉘 나노입자 또는 마이크로입자, 코어-멀티-쉘 나노입자 또는 마이크로입자, 코어-쉘 나노와이어, 및 일반적으로 또는 실질적으로 튜브형, 입방체, 구형, 또는 피라미드형인, 및 무정형, 단일 또는 폴리-결정질, 사각형, 육각형, 삼각형, 사방정계, 단사정계, 또는 삼사정계, 또는 이들의 임의의 조합으로 특징지어지는 형상을 갖는 다른 나노-크기 또는 마이크론-크기의 구조를 포함할 수 있다.
코어-쉘 나노입자 및 코어-쉘 나노와이어의 예시는 강자성 코어(예를 들어, 철, 코발트, 니켈, 망간, 뿐만 아니라 이들 원소 중 하나 이상으로 형성된 이들의 산화물 및 합금), 금속, 금속 합금, 금속 산화물, 탄소, 또는 이들의 임의의 조합(예를 들어, 은, 구리, 금, 백금, 전도성 산화물 또는 칼코겐화물, 그래핀, 및 본원에서 적절한 물질로서 열거된 다른 물질)으로 형성된 쉘을 갖는 것들을 포함한다. 코어-쉘 나노와이어의 특정 예시는 은 코어 및 은 코어의 산화를 감소시키거나 방지하기 위해 은 코어를 둘러싸는 금 쉘(또는 백금 쉘 또는 다른 유형의 쉘)을 갖는 것이다. 코어-쉘 나노와이어의 다른 예시는 쉘 또는 다른 코팅이 하기 중 하나 이상으로 형성된, 은 코어(또는 다른 금속 또는 다른 전기 전도성 재료로 형성된 코어)이다: (a) 전기 전도성 중합체, 예를 들어 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(또는 PEDOT) 및 폴리아닐린(또는 PANI); (b) 전도성 산화물, 칼코겐화물, 및 세라믹(예를 들어, 졸-겔, 화학 증기 증착, 물리 증기 증착, 플라즈마 강화 화학 증기 증착, 또는 화학적 배스 증착에 의해 증착됨); (c) 초박층 형태의 절연체, 예를 들어 중합체, SiO2, BaTiO 및 TiO2; 및 (d) 금속의 박층, 예를 들어 금, 구리, 니켈, 크롬, 몰리브덴 및 텅스텐. 이러한 나노와이어의 코팅 또는 코어-쉘 형태는 전기 전도성을 부여하는데 바람직할 수 있는 반면, 은과 같은 금속의 존재 하에서 잠재적인 황변 또는 다른 변색, 산화(예를 들어, 은/금 코어/쉘 나노와이어는 금 쉘로 인해 실질적으로 더 낮은 산화를 가질 수 있음), 및 황화(예를 들어, 즉, 은/백금 코어/쉘 나노와이어는 백금 쉘로 인해 실질적으로 더 낮은 황화를 가질 수 있다)와 같은, 기판과의 불리한 상호작용을 회피하거나 감소시킨다.
특정 구현예에 대해, 나노와이어, 나노튜브, 및 이들의 조합의 형태와 같이, 높은 종횡비 나노구조가 바람직하다. 예를 들어, 바람직한 나노구조는 탄소 또는 다른 재료(예를 들어, MWNT, SWNT, 흑연화된 MWNT, 흑연화된 SWNT, 개질된 MWNT, 개질된 SWNT, 및 중합체-함유 나노튜브), 금속, 금속 산화물, 금속 합금, 또는 다른 물질로 형성된 나노와이어(예를 들어, 은 나노와이어, 구리 나노와이어, 아연 산화물 나노와이어(예를 들어, 알루미늄, 붕소, 불소 등에 의해 도핑되지 않거나 도핑됨), 주석 산화물 나노와이어(예를 들어, 불소 등에 의해 도핑되지 않거나 도핑됨), 카드뮴 주석 산화물 나노와이어, ITO 나노와이어, 중합체-함유 나노와이어, 및 금 나노와이어) 뿐만 아니라, 원통형, 구형, 피라미드형, 또는 다른 것인지에 관계없이 다양한 형상들을 갖는, 전기 전도성 또는 반도체성인 다른 재료를 포함한다. 적합한 전도성 구조의 추가적인 예시는 활성 탄소, 그래핀, 카본 블랙, 또는 케첸 블랙으로 형성된 것들, 및 금속, 금속 산화물, 금속 합금, 또는 다른 재료(예를 들어, 은 나노입자, 구리 나노입자, 아연 산화물 나노입자, ITO 나노입자, 및 금 나노입자)로 형성된 나노입자를 포함한다.
금속 나노와이어는 단층 또는 다층 기판에 통합될 수 있다.
금속 나노와이어는 임베딩 표면 내로 금속 나노와이어의 10 부피%(또는 예를 들어 0.1% 이하)부터 임베딩 표면 내로 금속 나노와이어의 100 부피%까지 기판의 적어도 일부에 임베딩되거나 그렇지 않으면 통합될 수 있고, 다양한 표면적 범위, 예를 들어 0.1%(또는 예를 들어 임베딩된 영역이 완전히 표면 아래이거나, 구조물이 기판에 의해 완전히 캡슐화된 경우 0% 이하) 노출 표면적 범위에서 최대 99.9%(또는 그 이상) 노출 표면적 범위, 예를 들어 0.1% 내지 10%, 0.1% 내지 8%, 또는 0.1% 내지 5% 노출된 표면적 범위에서 노출된 금속 나노와이어를 가질 수 있다. 예를 들어, 구조물의 총 부피에 대해 임베딩 표면 아래에 임베딩된 금속 나노와이어의 부피 측면에서, 적어도 하나의 금속 나노와이어는 0% 내지 100%, 예를 들어 10% 내지 50%, 또는 50% 내지 100% 범위의 임베딩된 부피 백분율(또는 구조물의 집단이 평균 매립된 부피 백분율을 가질 수 있음)을 가질 수 있다.
임베딩된 영역은 사용된 금속 나노와이어의 특징적 치수(예를 들어, 개별 나노와이어의 직경 또는 나노와이어를 가로지르는 평균 직경)보다 더 큰 두께를 가질 수 있고, 금속 나노와이어는 대체로 또는 실질적으로 임베딩된 영역에 한정되고 기판의 전체 두께보다 작은 두께를 갖는다. 예를 들어, 임베딩된 영역의 두께는 전체 두께의 95% 이하, 예를 들어 전체 두께의 80% 이하, 75% 이하, 50% 이하, 40% 이하, 30% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 또는 5% 이하일 수 있다.
금속 나노와이어는 사용되는 금속 나노와이어의 특징적 치수에 대해(예를 들어, 개별 나노와이어의 직경 또는 나노와이어를 가로지르는 평균 직경에 대해) 다양한 각도들에 의해 그 기판의 적어도 일부에 표면-임베딩되거나 그렇지 않으면 통합될 수 있다. 예를 들어, 임베딩 표면 아래의 금속 나노와이어 상의 가장 먼 임베딩된 포인트의 거리에 관하여, 적어도 하나의 금속 나노와이어가 특징적 치수의 100% 이상의 정도까지 임베딩될 수 있고, 또는 특징적 치수의 100% 이하의 정도, 예를 들어 특징적 치수의 적어도 5% 또는 10% 및 최대 80%, 최대 50%, 또는 최대 25%까지 임베딩될 수 있다. 다른 예로서, 평균적으로, 금속 나노와이어의 집단은 특징적 치수의 100% 이상의 정도로 임베딩될 수 있거나, 또는 특징적 치수의 100% 이하의 정도, 예를 들어 특징적 치수의 적어도 5% 또는 10% 및 최대 80%, 최대 50%, 또는 최대 25%까지 임베딩될 수 있다. 이해되는 바와 같이, 금속 나노와이어가 기판에 임베딩되는 정도는 임베딩 표면에 걸친 높이의 변화 정도(예를 들어, 평균 높이에 대한 표준 편차)로서 측정될 때, 임베딩 표면의 거칠기에 영향을 미칠 수 있다. 일부 양태에서, 표면-임베디드 기판의 거칠기는 임베디드 구조의 특징적 치수보다 작을 수 있다.
적어도 하나의 나노와이어는 기판의 임베딩 표면으로부터 0.1 nm 내지 1 cm, 예를 들어 1 nm 내지 100 nm, 1 nm 내지 50 nm, 50 nm 내지 100 nm, 또는 100 nm 내지 100 μm 연장될 수 있다. 다른 예시에서, 나노와이어의 집단은 평균적으로, 기판의 임베딩 표면으로부터 0.1 nm 내지 1 cm, 예를 들어 1 nm 내지 100 nm, 1 nm 내지 50 nm, 50 nm 내지 100 nm, 또는 100 nm 내지 100 μm 연장될 수 있다. 다른 예시에서, 기판의 실질적으로 모든 표면적(예를 들어, 임베딩 표면의 영역)은 금속 나노와이어에 의해 덮이거나 점유될 수 있다. 다른 예에서, 표면적의 최대 100% 또는 최대 75%는 금속 나노와이어에 의해 덮이고, 예를 들어, 표면적의 최대 50%, 표면적의 최대 25%, 표면적의 최대 10%, 최대 5%, 표면적의 최대 3%, 또는 표면적의 최대 1%는 금속 나노와이어에 의해 덮인다. 금속 나노와이어는 기판의 임베딩 표면으로부터 연장될 필요는 없으며, 임베딩 표면 아래에 전체적으로 국한될 수 있다. 기판 내의 금속 나노와이어의 임베딩 및 표면적 범위의 정도는 특정 적용에 따라 선택될 것이다.
패터닝 페이스트는 금속 나노와이어가 선택적으로 패턴으로 절단되도록 기판에 선택적으로 도포될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 패턴은 은 나노와이어의 임의의 미리 결정된 배열을 지칭할 수 있다. 패터닝 페이스트는 스크린 인쇄 방법(예를 들어, 회전 스크린 인쇄)에 의해 기판에 선택적으로 도포될 수 있다. 패터닝 페이스트는 먼저 기판에 마스크를 적용하고 이어서 패터닝 페이스트를 기판에 적용함으로써 기판에 선택적으로 도포될 수 있어서, 마스크된 영역들은 패터닝 페이스트에 의해 접촉되지 않고, 노출된 영역들은 패터닝 페이스트에 의해 접촉된다. 패터닝 페이스트는 기판 슬롯 다이 코팅, 플렉소그래픽 인쇄, 그라비어 인쇄, 주사기 분배 인쇄, 및/또는 에어로졸 제트 인쇄에 선택적으로 도포될 수 있다.
임의적으로, 활성화 또는 어닐링 조작은 패터닝 페이스트의 반응 또는 다른 활성을 촉진하도록 수행될 수 있으며, 예를 들어, 실온 또는 적어도 25℃, 적어도 30℃, 적어도 40℃, 적어도 50℃, 적어도 60℃, 적어도 70℃, 적어도 80℃, 및 최대 150℃, 최대 140℃, 최대 130℃, 최대 120℃, 최대 115℃, 최대 110℃, 또는 최대 100℃의 온도에서 및 적어도 30초, 적어도 45초, 적어도 1분, 적어도 1.5분, 적어도 2분, 적어도 3분, 적어도 4분, 또는 적어도 5분, 및 최대 2시간, 최대 1.5시간, 최대 1시간, 최대 50분, 최대 45분, 최대 40분, 최대 35분, 최대 30분, 최대 20분, 최대 10분, 최대 5분, 또는 최대 2분의 지속기간 동안 열 또는 다른 열적 또는 에너지화 처리의 적용을 통한다. 임의적으로, 세정, 세척, 또는 헹굼 조작은, 예를 들어, 가압된 물 또는 다른 적합한 용매의 사용을 통해, 기판으로부터 임의의 남아있는 패터닝 페이스트를 제거하기 위해 수행될 수 있고, ??칭 작업은 패터닝 페이스트의 추가의 반응 또는 다른 활성을 ??칭하기 위해 수행될 수 있다.
패턴화된 기판은 회로 기판 또는 그 안테나와 같은 소비자 전자 제품에 사용될 수 있다. 패턴화된 기판은, 예를 들어, 태양 전지(예를 들어, 박막 태양 전지 및 결정질 규소 태양 전지), 디스플레이 장치(예를 들어, 평판 디스플레이, 액정 디스플레이(또는 LCD), 플라즈마 디스플레이, 유기 발광 다이오드(또는 OLED) 디스플레이, 전자 종이(또는 e-종이), 퀀텀 닷 디스플레이(예를 들어, QLED 디스플레이), 및 플렉서블 디스플레이), 고체-상태 조명 장치(예를 들어, OLED 조명 장치), 터치 센서 장치(예를 들어, 투영 정전 용량 터치 센서 장치, 터치-온-글래스 센서 장치, 터치-온-렌즈 투영 정전 용량 터치 센서 장치, 온-셀 또는 인-셀 투영 정전 용량 터치 센서 장치, 자체-용량 터치 센서 장치, 표면 용량 터치 센서 장치, 및 저항성 터치 센서 장치), 스마트 윈도우(또는 다른 윈도우), 전면유리, 항공우주 투명체, 전자기 간섭 차폐물, 전하 소산 차폐물, 및 정전기 방지 차폐물, 뿐만 아니라 다른 전자, 광학, 광전자, 양자, 광전지 및 플라스몬 장치에서 사용될 수 있다. 기판은 다른 장치 구성 성분 또는 층들과 옴 접촉을 형성하기 위해 광기전력 장치의 환경에서의 일함수 매칭 또는 기판의 튜닝과 같은 특정 적용에 따라 튜닝되거나 최적화될 수 있다.
적합한 전자 제품의 비제한적인 예시는 모바일 폰 스크린, 테이블 컴퓨터 스크린, 컴퓨터 스크린 등과 같은 터치스크린을 포함하는 전자 제품을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
기판은 터치 센서 장치 내의 전극으로서 사용될 수 있다. 터치 센서 장치는 통상적으로 디스플레이와 통합된 대화형 입력 장치로서 구현되어, 사용자가 터치 스크린을 접촉함으로써 입력을 제공할 수 있게 한다. 터치 스크린은 일반적으로 광 및 이미지가 장치를 통해 전송되도록 투명하다.
전도성 트레이스 사이의 적절한 전기적 절연은 터치 감지 또는 픽셀 스위칭에서 공간 해상도를 달성하기 위해 전기 신호를 절연시키는 것이 바람직하다. 패턴화된 기판의 적절한 투명성은 높은 디스플레이 밝기, 콘트라스트 비, 이미지 품질, 및 전력 소비 효율을 달성하기 위해 바람직하지만, 높은 신호 대 노이즈 비, 스위칭 속도, 리프레시 속도, 응답 시간, 및 균일성을 유지하기 위해 적절한 전기 전도도가 바람직하다. 전기적 패터닝이 바람직하지만 광학적으로 (예를 들어, 육안으로 볼 수 있는) 관찰할 수 있는 패터닝이 바람직하지 않은 경우, 적절한 패턴 비가시성 또는 낮은 패턴 가시성이 바람직하다. 인간의 눈에 의해 거의 또는 실질적으로 구별할 수 없는 전기적으로 절연된 패턴이 특히 바람직하다. 재료가 제거된 부분이 통상적인 실내 조명 하에서 또는 햇빛 노출 또는 다른 공급원으로부터의 고강도 가시광에 대한 노출과 같은 고강도 광 조명 하에서 재료가 제거되지 않은 부분으로부터 사람의 눈에 의해 시각적으로 구별될 수 있기 때문에 기판의 부분으로부터 금속 나노와이어를 대부분 또는 실질적으로 제거하는 패터닝 방법들은 일반적으로 바람직하지 않다. 또한, 잉크-젯 프린팅, 스크린 프린팅, 또는 그라비어 프린팅과의 호환성을 제공하기 위해, 저비용, 용액-처리 가능한 패터닝 방법 또는 조성물이 요구된다.
실시예
하기 실시예는 본 발명의 일반적인 원리를 설명하기 위해 제공된다. 본 발명은 제시된 특정 실시예에 한정되는 것으로 간주되어서는 안된다. 실시예에서 모든 부 및 백분율은 달리 지시되지 않는 한 중량 기준이다.
실시예 1
7.24 그램의 탈이온수 및 28.96 그램의 에틸렌 글리콜을 교반기가 장착된 10 온스 폴리프로필렌 용기에 첨가하여 패터닝 페이스트를 제조하였다. 4.24 그램의 2-히드록시에틸 셀룰로스(HEC)(점도 평균 분자량(Mv)
Figure 112020059944759-pct00002
90,000)를 교반기를 통해 혼입하였다. 일단 HEC가 용해되면, 10 그램의 구아니딘 티오시아네이트를 교반기를 통해 혼입시키고 용해될 때까지 혼합하였다. 구아니딘 티오시아네이트가 용해되면 0.25 그램의 SULFOPON 30 S03을 혼합하였다. SULFOPON 30 S03의 첨가 후에 0.57 그램의 TEGO Airex 902 W를 직접 혼합하였다. 48.74 그램의 BLANC FIXE MICRO(황산 바륨)를 혼합물의 균질한 분산액이 관찰될 때까지 혼합하였다. 이어서, 재료를 3 롤 밀로 이동시키고 밀을 통해 가공하여 새로운 10 온스 폴리프로필렌 용기에 넣었다.
실시예 2
7.65 그램의 탈이온수 및 30.58 그램의 에틸렌 글리콜을 교반기가 장착된 10 온스 폴리프로필렌 용기에 첨가하여 패터닝 페이스트 재료를 제조하였다. 4.48 그램의 2-히드록시에틸 셀룰로스(HEC)(점도 평균 분자량(Mv)
Figure 112020059944759-pct00004
90,000)를 교반기를 통해 혼입하였다. 일단 HEC가 용해되면, 4.97 그램의 구아니딘 티오시아네이트를 교반기에 통해 혼입시키고 용해될 때까지 혼합하였다. 일단 구아니딘 티오시아네이트가 용해되면 0.26 그램의 DYNAX DX4005N을 혼합하였다. 0.60 그램의 TEGO Airex 902 W를 DYNAX DX4005N의 첨가 후에 직접 혼합하였다. 혼합물의 균질한 분산이 관찰될 때까지 51.47 그램의 BLANC FIXE MICRO(황산 바륨)을 혼합하였다. 이어서, 재료를 3 롤 밀로 이동시키고 밀을 통해 가공하여 새로운 10 온스 폴리프로필렌 용기에 넣었다.
도 3a 내지 도 3c는 실시예 2의 구아니딘 티오시아네이트를 함유하는 패터닝 페이스트를 사용하여 패터닝된 금속 나노와이어를 포함하는 기판의 주사 전자 현미경 이미지를 나타낸다. 도 3a 내지 도 3c는 각각 1분, 1.5분, 및 2분 동안 115℃에서 활성화된 실시예 2의 패터닝 페이스트로 처리된 기판을 나타낸다. 볼 수 있듯이, 절단의 양은 활성화 동안 시간에 따라 변화한다. 도 3a는 1분에 달성된 일부 절단량, 1.5분 후에 더 많은 절단(도 3b), 및 2분 후에 달성된 추가로 절단(도 3c)을 나타낸다.
하기 표 3 은 실시예 1 및 2에 포함된 여러 성분의 조성적 이점을 나타낸다.
실시예 3(비교예)
7.24 그램의 탈이온수 및 28.96 그램의 에틸렌 글리콜을 교반기가 장착된 10 온스 폴리프로필렌 용기에 첨가하여 패터닝 페이스트를 제조하였다. 4.24 그램의 2-히드록시에틸 셀룰로스(HEC)(점도 평균 분자량(Mv)
Figure 112020059944759-pct00007
90,000)를 교반기를 통해 혼입하였다. 일단 HEC가 용해되면, 10 그램의 칼륨 티오시아네이트를 교반기를 통해 혼입시키고 용해될 때까지 혼합하였다. 일단 칼륨 티오시아네이트가 용해되면 0.25 그램의 SULFOPON 30 S03을 혼합하였다. 0.57 그램의 TEGO Airex 902 W를 SULFOPON 30 S03의 첨가 후에 직접 혼합하였다. 48.74 그램의 BLANC FIXE MICRO(황산 바륨)를 혼합물의 균질한 분산액이 관찰될 때까지 혼합하였다. 이어서, 재료를 3 롤 밀로 이동시키고 밀을 통해 가공하여 새로운 10 온스 폴리프로필렌 용기에 넣었다.
금속 나노와이어를 포함하는 2개의 기판(패널 A 및 B)은 각각 패널의 길이를 따라 신장된 평행 셀에서 비교예 3의 패터닝 페이스트를 사용하여 패터닝시키고 1.25분 동안 115℃에서 활성화시킨다. 탈이온수로 세척하고 린트 없는 천으로 건조시킨 후, 패널을 Fluke 189 멀티미터 상에서 점 대 점 저항성에 대해 시험하였다. 옴 단위의 저항의 전기적 절연 측정을 316.7(패널 A) 및 260.5(패널 B)에서 각각 패널의 점 대 점 저항 측정을 이용하여 하나의 셀 내에서 수행하였다. 인접한 셀들 사이에서, 옴의 점 대 점 저항은 258.8 내지 316.2(패널 A) 및 247.2 내지 296.5(패널 B) 범위였다. 패널 A 및 B의 전기 저항률은 KSCN을 사용한 패터닝 페이스트가 저온에서 구아니딘 티오시아네이트를 사용하여 실시예 1 및 2의 패터닝 페이스트에 대해 발생된 바와 같이 금속 나노와이어를 절단하지 않았음을 나타낸다.
본 발명은 다음의 조항의 내용을 추가로 포함한다.
조항 1: 금속 나노와이어를 패터닝하기 위한 패터닝 페이스트로서, 패터닝 페이스트는 구아니딘 티오시아네이트를 포함하는 착화제를 포함함.
조항 2: 조항 1에 있어서, 하기를 포함하는 담체를 추가로 포함하는 패터닝 페이스트: 증점제; 및 용매.
조항 3: 조항 1 또는 조항 2에 있어서, 상기 착화제가 아민을 추가로 포함하는 패터닝 페이스트.
조항 4: 조항 3에 있어서, 상기 아민은 비스(헥사메틸렌)트리아민을 포함하는 패터닝 페이스트.
조항 5: 조항 3 또는 조항 4에 있어서, 상기 패터닝 페이스트는 패터닝 페이스트의 총 중량을 기준으로, 0.1 내지 12 중량%의 아민을 포함하는 패터닝 페이스트.
조항 6: 조항 1 내지 조항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패터닝 페이스트는 패터닝 페이스트의 총 중량을 기준으로, 1 내지 35 중량%의 착화제를 포함하는, 패터닝 페이스트.
조항 7: 조항 2 내지 조항 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패터닝 페이스트는 습윤제를 포함하고, 상기 패터닝 페이스트는 패터닝 페이스트의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이하의 습윤제를 포함하는 패터닝 페이스트.
조항 8: 조항 1 내지 조항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패터닝 페이스트는 금속 나노와이어를 절단하는, 패터닝 페이스트.
조항 9: 조항 8에 있어서, 금속 나노와이어는 은, 금, 구리, 및/또는 니켈 나노와이어를 포함하는 패터닝 페이스트.
조항 10: 조항 2 내지 조항 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패터닝 페이스트는 패터닝 페이스트의 총 중량을 기준으로, 10 중량% 이하의 증점제를 포함하는 패터닝 페이스트.
조항 11: 금속 나노와이어를 포함하는 기판을 선택적으로 패터닝하는 방법으로서, 하기의 단계를 포함하는 방법: 금속 나노와이어를 함유하는 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계; 및 구아니딘 티오시아네이트를 포함하는 착화제를 포함하는 패터닝 페이스트를 기판에 선택적으로 적용하여 금속 나노와이어가 패턴 내로 선택적으로 절단되도록 하는 단계.
조항 12: 조항 11에 있어서, 패터닝 페이스트가 기판에 선택적으로 도포된 후에 패터닝 페이스트를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
조항 13: 조항 11 또는 조항 12에 있어서, 상기 금속 나노와이어는 은 나노와이어를 포함하는 방법.
조항 14: 조항 11 내지 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패터닝 페이스트는 스크린 인쇄에 의해 기판에 선택적으로 도포되는 방법.
조항 15: 조항 11 내지 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판에 패터닝 페이스트를 선택적으로 도포하기 전에 마스크가 기판에 도포되는 방법.
조항 16: 소비자 전자 제품으로서, 하기를 포함하는 소비자 전자 제품: 금속 나노와이어를 함유하는 표면을 갖는 기판, 상기 기판의 금속 나노와이어는, 금속 나노와이어가 패턴으로 선택적으로 절단되도록, 구아니딘 티오시아네이트를 포함하는 착화제를 포함하는 패터닝 페이스트를 기판에 도포함으로써 선택적으로 패터닝됨.
조항 17: 조항 16에 있어서, 상기 착화제가 아민을 추가로 포함하는 소비자 전자 제품.
조항 18: 제 16 항 또는 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 나노와이어는 은 나노와이어를 포함하는 소비자 전자 제품.
조항 19: 조항 16 내지 18 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 회로 기판 또는 안테나를 포함하는, 소비자 전자 제품.
조항 20: 조항 16 내지 조항 19 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소비자 전자 제품은 터치스크린을 포함하는, 소비자 전자 제품.
본 발명의 특정 양태는 예시의 목적으로 위에서 설명되었지만, 본 발명의 상세한 설명의 많은 변형이 첨부된 청구항에 정의된 바와 같이 본 발명으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 금속 나노와이어를 패터닝하기 위한 패터닝 페이스트로서, 상기 패터닝 페이스트가
    패터닝 페이스트의 총 중량을 기준으로 1 내지 15 중량%의 양으로 존재하는 구아니딘 티오시아네이트를 포함하는 착화제; 및
    습윤제 및 증점제를 포함하는 담체
    를 포함하되,
    상기 증점제가 2-히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록실 에틸 셀룰로스, 메틸 셀룰로스, 에틸 메틸 셀룰로스, 알칼리 팽윤성 에멀젼, 비이온성 폴리우레탄 회합 증점제, 점토, 폴리(비닐피롤리돈), 폴리비닐 알콜, 폴리(비닐 알콜-공-비닐아민), 에틸렌-비닐 알콜 공중합체, 나트륨 폴리아크릴레이트, 카르복시메틸셀룰로오스, 전분, 전분 페이스트, 가용성 전분, 덱스트린, 폴리스티렌 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는, 패터닝 페이스트.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 착화제가 아민을 추가로 포함하는 패터닝 페이스트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 아민이 비스(헥사메틸렌)트리아민을 포함하는 패터닝 페이스트.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 패터닝 페이스트는 패터닝 페이스트의 총 중량을 기준으로, 0.1 내지 12 중량%의 아민을 포함하는 패터닝 페이스트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 패터닝 페이스트는 패터닝 페이스트의 총 중량을 기준으로, 1 내지 35 중량%의 착화제를 포함하는 패터닝 페이스트.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 패터닝 페이스트는 패터닝 페이스트의 총 중량을 기준으로, 최대 50 중량%의 습윤제를 포함하는 패터닝 페이스트.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 패터닝 페이스트는 금속 나노와이어를 절단하는 패터닝 페이스트.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 금속 나노와이어는 은, 금, 구리, 및/또는 니켈 나노와이어를 포함하는 패터닝 페이스트.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 패터닝 페이스트는 패터닝 페이스트의 총 중량을 기준으로, 최대 10 중량%의 증점제를 포함하는 패터닝 페이스트.
  11. 금속 나노와이어를 포함하는 기판을 선택적으로 패터닝하는 방법으로서,
    금속 나노와이어를 함유하는 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계; 및
    상기 금속 나노와이어가 선택적으로 패턴으로 절단되도록, 패터닝 페이스트의 총 중량을 기준으로 1 내지 15 중량%의 양으로 존재하는 구아니딘 티오시아네이트를 포함하는 착화제를 포함하는 패터닝 페이스트를 상기 기판에 선택적으로 도포하는 단계
    를 포함하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    패터닝 페이스트가 기판에 선택적으로 도포된 후 패터닝 페이스트를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 금속 나노와이어는 은 나노와이어를 포함하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 패터닝 페이스트는 스크린 프린팅에 의해 기판에 선택적으로 도포되는 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판에 패터닝 페이스트를 선택적으로 도포하기 전에 기판에 마스크를 도포하는 방법.
  16. 금속 나노와이어, 및 이동 또는 재증착된 절단된 금속 나노와이어, 금속 나노입자 또는 다른 금속-함유 구조를 함유하는 표면을 갖는 기판을 포함하는 소비자 전자 제품으로서,
    상기 기판의 금속 나노와이어는 상기 금속 나노와이어가 선택적으로 패턴으로 절단되도록, 패터닝 페이스트의 총 중량을 기준으로 1 내지 15 중량%의 양으로 존재하는 구아니딘 티오시아네이트를 포함하는 착화제를 포함하는 패터닝 페이스트를 상기 기판에 도포함으로써 선택적으로 패터닝되고,
    상기 절단된 금속 나노와이어의 부분들이 온전한(intact) 금속 나노와이어 상으로 이동 또는 재증착되거나 금속 나노입자 또는 다른 금속-함유 구조로서 이동 또는 재증착되는,
    소비자 전자 제품.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 착화제는 아민을 추가로 포함하는 소비자 전자 제품.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 금속 나노와이어는 은 나노와이어를 포함하는 소비자 전자 제품.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 기판은 회로 보드 또는 안테나를 포함하는 소비자 전자 제품.
  20. 제 16 항에 있어서,
    터치스크린을 포함하는 소비자 전자 제품.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2523311B (en) * 2014-02-17 2021-07-14 Grass Valley Ltd Method and apparatus for managing audio visual, audio or visual content
CN113730647B (zh) * 2021-09-03 2023-01-06 四川大学 一种柔性导电抗菌材料及其制备方法
CN116285502B (zh) * 2023-02-27 2023-10-20 暨南大学 一种用于降低金属纳米线熔点的墨水、光学不可视的图案电极的制备方法以及电极

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3716514A (en) * 1971-03-01 1973-02-13 Standard Oil Co Polyamide-imide compositions containing guanidine salts of weak acids as bonding agents
CN101779258A (zh) * 2007-07-25 2010-07-14 聚合物华润有限公司 太阳能电池及其制备方法
US20100139747A1 (en) * 2008-08-28 2010-06-10 The Penn State Research Foundation Single-crystal nanowires and liquid junction solar cells
CN103069502A (zh) * 2010-03-23 2013-04-24 凯博瑞奥斯技术公司 使用金属纳米线的透明导体的蚀刻构图
JP2012104427A (ja) * 2010-11-12 2012-05-31 Everlight Usa Inc 電解質組成物及びそれを用いた色素増感太陽電池
US20140021400A1 (en) 2010-12-15 2014-01-23 Sun Chemical Corporation Printable etchant compositions for etching silver nanoware-based transparent, conductive film
WO2014031911A1 (en) * 2012-08-22 2014-02-27 Northwestern University Anodes, solar cells and methods of making same
KR20160125441A (ko) * 2014-02-21 2016-10-31 크라토스 엘엘씨 관능화된 iva족 입자 골격을 위한 나노규소 물질 제조
TW201604898A (zh) 2014-06-06 2016-02-01 英諾瓦動力股份有限公司 圖案化透明導體及相關組成物以及製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
미국 공개특허공보 3,716,514호(1973.02.13)*

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