KR20100116951A - 탄소나노튜브 도전막 및 그 제조 방법 - Google Patents

탄소나노튜브 도전막 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20100116951A
KR20100116951A KR1020090035631A KR20090035631A KR20100116951A KR 20100116951 A KR20100116951 A KR 20100116951A KR 1020090035631 A KR1020090035631 A KR 1020090035631A KR 20090035631 A KR20090035631 A KR 20090035631A KR 20100116951 A KR20100116951 A KR 20100116951A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon nanotube
conductive film
coating
layer
ceramic
Prior art date
Application number
KR1020090035631A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101128291B1 (ko
Inventor
송경화
정다정
김충한
방윤영
Original Assignee
(주)탑나노시스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)탑나노시스 filed Critical (주)탑나노시스
Priority to KR1020090035631A priority Critical patent/KR101128291B1/ko
Priority to JP2012507147A priority patent/JP2012524966A/ja
Priority to CN2010800180254A priority patent/CN102414761A/zh
Priority to US13/265,629 priority patent/US20120145431A1/en
Priority to PCT/KR2010/002480 priority patent/WO2010123265A2/ko
Publication of KR20100116951A publication Critical patent/KR20100116951A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101128291B1 publication Critical patent/KR101128291B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/04—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of carbon-silicon compounds, carbon or silicon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2202/00—Structure or properties of carbon nanotubes
    • C01B2202/20—Nanotubes characterized by their properties

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Non-Insulated Conductors (AREA)

Abstract

본 발명은 탄소나노튜브 도전막 및 이의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소나노튜브 도전막은, 기저층과, 탄소나노튜브 전극층과, 보호층을 포함한다. 기저층 상에 탄소나노튜브 전극층이 형성된다. 보호층은 상기 탄소나노튜브 전극층 상에 형성되며, 소수성 반응기를 측쇄로 가지는 기본 골격의 다른 측쇄에 극성 반응기가 결합된 세라믹 바인더를 포함하여 이루어진다. 본 발명에 의하면, 도전막의 전도성을 떨어뜨리지 않고 내구성이 향상된 탄소나노튜브 투명도전막을 제조할 수 있다.
탄소나노튜브, 도전막, 세라믹 바인더, 용매

Description

탄소나노튜브 도전막 및 그 제조 방법 {Carbon nanotube conductive layer and the method for manufacturing the same}
본 발명은 탄소나노튜브 도전막 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 각종 디스플레이 분야나, 정전방지제품이나, 터치패널분야나, 투명 발열체를 포함하는 다양한 분야에 적용될 수 있다.
일반적으로 투명전도성 필름은 높은 전도성 (예를 들면, 1x103Ω/sq 이하의 면저항)과 가시영역에서 높은 투과율(80%이상)을 가진다. 이에 따라서 상기 투명전도성 필름은 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel, PDP), 액정 디스플레이(Liquid crystal Display, LCD)소자, 발광다이오드(Light Emitting Diode, LED), 유기전계발광다이오드(Organic Light Emitting Diode, OLED), 터치패널 또는 태양전지 등에서 각종 수광소자와 발광소자의 전극으로 이용되는 것 이외에 자동차 창유리나 건축물의 창유리 등에 쓰이는 대전 방지막, 전자파 차폐막 등의 투명전자파 차폐제 및 열선 반사막, 냉동 쇼케이스 등의 투명 발열체로 사용되고 있다.
최근에는 기저층 상에 코팅되는 전극을 탄소나노튜브로 하는 것에 대한 연구 가 진행되고 있다.
상기 탄소나노튜브는 이론적 퍼콜레이션 농도가 0.04%에 불과하여 광학적 성질을 유지시키면서 전도성을 구현할 수 있는 이상적인 재료로 평가되고 있으며 나노미터 단위로 특정 기저층위에 박막으로 코팅하게 되면 가시광선 영역에서 빛이 투과되어 투명성을 나타내며 탄소나노튜브가 가지고 있는 고유한 특성인 전기적 성질을 유지하게 되어 투명전극으로 사용할 수 있다.
탄소나노튜브를 전극으로 하는 도전막은 기저층 상에, 탄소나노튜브 분산액을 코팅함으로써 이루어지며, 그 코팅방법으로서는 분산액의 필터링 전이방식, 스프레이 코팅방식, 바인더 혼합액을 이용한 코팅 방식이 가장 많이 활용된다. 그 중 스프레이 코팅방식은 대면적에 적용 가능하고. 바인더와 CNT의 혼합이 불필요하다는 장점을 가지고 있어서 보다 많이 사용되고 있다.
그런데, 스프레이 코팅 방법은 탄소나노튜브가 외부에 노출되어 있어 제조 과정에서의 스크래치나 환경적인 내구성에서 단점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명은 우수한 표면강도, 고온고습 안정성, 내약품성 및 내구성을 가지는 동시에 우수한 도전성을 가지는 탄소나노튜브 도전막을 제공하는 것을 목적으로 한다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소나노튜브 도전막은, 기저층 과, 탄소나노튜브 전극층과, 보호층을 포함한다.
기저층 상에 탄소나노튜브 전극층이 형성된다. 보호층은 상기 탄소나노튜브 전극층 상에 형성되며, 소수성 반응기를 측쇄로 가지는 기본 골격의 다른 측쇄에 극성 반응기가 결합된 세라믹 바인더를 포함하여 이루어진다.
이 경우, 상기 보호층의 극성 반응기는 탄소나노튜브 전극층 표면과 접하도록 배치되고, 상기 보호층의 소수성 반응기는 외부로 향하도록 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 세라믹 바인더는, 산소원자를 가지고 극성 용매와 수소결합을 이룰 수 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 보호층을 이루는 세라믹 바인더는 규소에 두개의 알킬기가 치환된 [- Si(R1R2)-O-]n 형태의 골격을 가진 구조로서, 상기 두개의 알킬 치환 [- Si(R1R2)-O-]부분과 규소와 산소의 두개 결합부분이 [-O-SiR1R2-O-] 구조적으로 반대 방향을 가지는 것이 바람직하다.
한편 본 발명의 다른 측면에서의 탄소나노튜브 도전막의 제조 방법은, 기저층을 준비하는 단계와, 상기 기저층 상에 탄소나노튜브를 코팅하여 탄소나노튜브 전극층을 형성하는 단계와, 상기 탄소나노튜브 전극층 상에 소수성 반응기를 측쇄로 가지는 세라믹 바인더 및 극성 용매를 포함하는 코팅 용액을 코팅하는 단계를 포함한다.
이 경우, 상기 코팅용액을 코팅하는 단계는, 상기 세라믹 바인더의 산소와 수소결합되는 용매를 준비하는 단계와, 산소원자를 가지는 실리콘 바인더로 이루어진 세라믹 바인더를 상기 용매에 혼합하여 코팅 용액을 제조하는 단계와, 상기 코 팅 용액을 상기 탄소나노튜브 전극층에 코팅하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 탄소나노튜브 층 상에 세라믹 바인더를 코팅함으로써, 고 전도성, 고온고습 및 화학안정성에 대한 고 내구성을 가지는 탄소나노튜브 도전막을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소나노튜브 도전막을 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부를 확대 도시한 단면도이다.
도 1및 도 2에 도시된 바와 같이, 탄소나노튜브 도전막(1)은 기저층(10)과, 탄소나노튜브 전극층(20)과, 보호층(30)을 구비한다.
기저층(10) 상에는 탄소나노튜브 전극층(20)이 형성된다. 상기 기저층(10)은 투명재질일 수 있으며, 이에 따라서 유리, PET 등의 투명 폴리머, 또는 프릿 글래스(flit glass) 등으로 이루어진다. 이 경우, 상기 기저층(10)은 고투명 무기물 기판 또는 투명 폴리머 기판으로 이루어져서 유연성을 가지는 것이 바람직하다.
탄소나노튜브 전극층(20)은 탄소나노튜브를 포함한다. 탄소나노튜브(Carbon Nanotube:CNT)는 하나의 탄소가 다른 탄소원자와 육각형 벌집무늬로 결합되어 튜브형태를 이루고 있고, 튜브의 직경이 나노미터 수준으로 극히 작아서 특유의 전기 화학적 특성을 나타낸다. 이러한 탄소나노튜브를 플라스틱이나 유리 기판에 얇은 도전막으로 형성시키면 가시광선 영역에서 높은 투과도와 전도성을 나타내므로 투명전극으로 사용이 가능하다.
보호층(30)은 상기 탄소나노튜브 전극층 상에 형성되며, 세라믹 바인더(31)및 극성 용매를 포함하여 이루어진다. 상기 보호층(30)은 탄소나노튜브 전극층(20)을 외부로부터 보호하는 기능을 하며, 이 경우 도전막의 투명성 및 전기 전도성를 저하시키지 않아야 한다.
상기 보호층(30)은 세라믹 소재의 바인더(31) 소재로 이루어질 수 있다. 일반적으로 세라믹 바인더(31)는 광투과도가 높은 코팅막의 제조가 가능하고, 접착력이 우수하여 미세균열보강에 유리하고, 내열, 내화특성이 우수하며, 코팅 적용이 유용하다.
상기 세라믹 바인더(31)는 그 용도에 따라 전도성 물질의 산화주석(SnO2), 발수성이 강한 산화이트륨(Y2O3), 전자필터로 사용되는 산화마그네슘(MgO), 접착제로 사용되는 산화규소(SiO2), 자외선 차단제의 산화아연(ZnO), 실리콘 등을 선택할 수 있다.
그 중 세라믹 바인더(31)의 하나의 예로서 실리콘(silicone) 바인더는 규소 원소에 치환된 관능기에 따라 다양한 물성을 나타낸다. 이들 관능기는 다양한 화학반응으로 다른 관능기로 변환될 수 있으며, 메틸기 이외에도 페닐기, 비닐기, 삼불화프로필기, 알킬기 등과 같은 유기기가 치환되어서 상업적으로 많이 사용된다.
상기 실리콘 바인더는 무기 주쇄에 결합된 유기기가 동시적으로 한 물질 내에 존재한다. 예를 들어, 대부분의 실리콘 분자는 폴리실록산(polysiloxane) [- Si(RR')-O-]n 형태의 주쇄를 가진 구조로 되어 있다. 실리콘 고분자는 낮은 표면 장력을 가지고 있어 강한 소수성을 나타내며, 이러한 성질로 인하여 발수성 재료로 별다른 개질 과정 없이 쉽게 사용될 수 있다.
그러나 실리콘 바인더가 탄소나노튜브 전극층 위에 코팅되는 경우에는, 일반적인 바인더의 성질 이외 상기 탄소나노튜브 전극층의 전도성 유지, 박막 코팅 후 소수성의 특성 유지, 접착안정성 유지가 이루어져야 한다.
이러한 특성을 유지하기 위하여 본 발명은 세라믹 바인더가 소수성 반응기를 측쇄로 가지는 동시에, 보호층에서 극성 용매를 포함한다.
도 3은 본 발명에 포함된 보호층의 구조의 일예를 도시한 그림이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 바인더는 규소에 두개의 알킬기가 치환된 [- Si(R1R2)-O-]n 형태의 골격을 가진 구조이이고, 용매가 물 계열 일 수 있다. 이 경우, 알킬기는 소수성의 특성을 나타내어 탄소나노튜브 전극층의 표면에 코팅될 때 탄소나노튜브 전극층 표면이 아닌 반대 바깥쪽으로 위치하게 배열되어 전극의 고온고습에 대한 내구성을 향상할 수 있게 한다.
이를 위해서는 - 실리콘의 구조에서 두개의 알킬 치환 [- Si(R1R2)-O-]부분과 규소와 산소의 두개 결합부분이 [-O-SiR1R2-O-] 구조적으로 반대 방향을 향하고 있어 코팅 후 소수성 알킬만이 효과적으로 바깥 표면으로 향할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이때 R1, R2 알킬기는 동일한 구조를(R1=R2) 가지고 있고 Si 주골격에서 바깥으로 대칭적으로 뻗어나간 형태를 가지는 것이 바람직하다.
이와 더불어, 상기 실리콘의 구조적인 특성을 이용할 수 있는 특정 용매를 사용하여 코팅 후 전극의 최상 표면층이 소수성 반응기(알킬기)로 도포되고 실리콘의 고분자 측쇄는 탄소나노튜브 층과 결합하여 전극에 대한 접착안정성을 최대화하도록 유도해야 한다.
이를 위해서 본 발명에서는 실리콘의 고분자 골격에 있는 산소와 수소결합이 가능한 극성용매(32)를 선정하였다. 일반적으로 알킬기는 비극성을 가지므로 극성인 용매에서 용매 분자의 반대 방향으로 향하게 되고 극성용매는 실리콘의 산소와 수소결합을 통해서 바인더 측쇄를 아래쪽 즉 탄소나노튜브 전극층 방향으로 향하게 할 수 있다. 특히 탄소나노튜브 전극층 위에 나노 단위로 다중층이 형성될 때 그 용매가 적셔지는 표면과 반대 방향으로 알킬기가 배열되도록 함으로써 그 보호층의 외면에 소수성인 알킬기가 배치할 수 있도록 한다.
이에 코팅용으로 사용될 수 있는 용매는 알코올류, 아민류, 증류수등 수소결합이 가능한 극성용매를선정할수있고, 상기 실리콘 바인더는 상기 용매에 분산을 위해 말단에 수용성을 위한 폴리에틸렌 옥사이드기를 가질 수 있다.
상기 극성 용매(32)는, 보호층(30)이 상기 탄소나노튜브 전극층(20)에 코팅 후 제거가 용이하도록, 끓는점이 120℃ 이하인 것이 바람직하다.
상기 세라믹 고분자로 이루어진 보호층(30)은 산화안정성이 우수하여 내후성이 뛰어나고, 저 표면장력을 가져서 내오염성을 가지고, 가스투과성이 우수하다.
또한, 세라믹의 유기기는 탄소나노튜브와 혼합이 용이하고 안정성을 유지된다. 이에 따라서 상기 보호층이 탄소나노튜브 전극층과 표면과 접촉 안정성을 가진다.
이 경우, 상기 보호층(30)은 10 내지 500nm의두께를가지는것이바람직한데, 이는 상기 탄소나노튜브 전극층의 전도성을 유지시키기 위해서이다. 일반적으로 바인더 물질은 높은 전도성을 가지고 있지 않으며 실리콘 바인더 역시 투명전극에서 요구하는 1kΩ/sq이하의 면저항을 가지지는 못하는 문제점을 해결하기 위하여, 탄소나노튜브 위에 나노 단위의 얇은 세라믹 코팅막을 형성하여 아래층에 있는 탄소나노튜브 전극층(20)의 전극적인 특성을 최대한 저하시키지 않도록 하는 것이다. 바람직하게는 보호층두께/탄소나노튜브전극두께 비가 2이하가 되도록 조절한다.
또한, 상기 세라믹의 결합된 반응기의 종류를 적절하게 설정한다면, 탄소나노튜브 도전막의 유연성을 유지할 수 있다. 예를 들어, 실리콘에 결합된 반응기의 종류인 알킬기 하나 이상을 측쇄로 선정함으로써 플렉서블한 코팅면에서 세라믹 바인더가 가지는 코팅성을 유지할 수 있다. 이 경우, 상기 측쇄 알킬기의 탄소 수는 5개에서15개 사이인 것이 바람직하다.
세라믹 바인더의 농도는 고형분 20wt%이하인 것이 바람직하다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 탄소나노튜브 전극층(20)의 전도성을 유지시키기 위해서, 상기 보호층(30)이 탄소나노튜브(33)를 더 포함할 수 있다. 즉, 세라믹 바인더(31)와 탄소나노튜브(33) 및 극성 용매(32)를 일정한 비율로 섞은 코팅용액을 만들어서, 상기 탄소나노튜브 전극층(20)에 코팅함으로써, 보호층의 코팅으로 인한 면저항 증가의 단점을 극복하고 탄소나노튜브의 전극 특징을 유지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 탄소나노튜브 도전막을 SEM 사진으로 촬영한 것이다. 이 경우 보기 쉽도록 보호층을 일부 절개하였다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 탄소나노튜브 전극층(20)이 보호층(30)에 의하여 보호되고 있음을 보이고 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소나노튜브 도전막 제조 방법의 각 단계를 도시한 블록도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 탄소나노튜브 도전막을 제조시키기 위하여, 먼저 기저층을 준비하는 단계(S10)를 거친다. 상기 기저층은 상기한 바와 같이 유리나, 유연성 있는 고분자 폴리머일 수 있다.
그 후에, 상기 기저층 상에 탄소나노튜브를 코팅하여 탄소나노튜브 전극층을 형성하는 단계(S20)를 거친다. 이 경우, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 구조의 탄소나노튜브이거나 다중벽 구조의 탄소나노튜브일 수 있다.
상기 탄소나노튜브의 코팅 방법은 스프레이 코팅, 분산액의 필터링 전이방식, 바인더 혼합액을 이용한 코팅 방식 등을 이용할 수 있다.
그 후에, 상기 탄소나노튜브 전극층 상에 알킬기를 측쇄로 가지는 세라믹 바인더 및 극성용매 혼합물로 코팅하여 보호층을 형성하는 단계(S30)를 거친다. 상기 단계는 먼저 세라믹 바인더를 희석한다.
이 경우, 사용되는 세라믹 바인더는 실리콘을 기본 골격구조로 하는 바인더일 수 있다. 이 경우 상기 실리콘 바인더는 소수성을 위한 두개의 동일한 알킬기를 측쇄로 가지는데, 상기 알킬기의 탄소 수는 5개에서 15개 사이인 것이 바람직하다. 상기 실리콘 바인더는 극성 용매에 분산을 위해 말단에 수용성을 위한 폴리에틸렌 옥사이드기를 가지는 것이 바람직하다.
또한, 용매는 실리콘 바인더와 수소결합이 가능한 극성용매를 선정한다. 이 경우, 상기 용매의 예로서는 알코올, 아민, 증류수 일 수 있으며, 이를 단독으로 혹은 혼합용매로 사용한다. 상기 용매는 코팅 후 용매의 제거 용이를 위하여 끓는점이 120도 이하인 것이 바람직하다.
이 경우, 상기 코팅의 두께는 코팅 후 탄소나노튜브 전극층 표면의 안정화와 전도성을 유지할 수 있도록 조절한다. 바람직하게는 탄소나노튜브 초기 면저항 대비 50%이하로 면저항이 변화하지 않는 범위에서 코팅하는 것이 바람직하다. 보호층용 희석 코팅 용액의 코팅방법은 스프레이를 이용, 그라비아, 스핀코팅, 롤 코팅등 일반적인 코팅방법을 이용할 수 있다.
보호층용 코팅 용액을 코팅한 후에, 상기 코팅 용액을 경화시키는 단계(S40)를 거친다. 이를 위하여 경화 전 전처리 온도를 40~60℃에서 1시간 정도 예열 시간을 가지고, 그 후에 완전한 경화를 위하여 100℃~150℃, 보다 바람직하게는125℃~135℃에서 60분으로 경화할 수 있다. 상기 열처리 온도와 열처리 시간은 기판의 종류와 바인더의 특성에 따라 조절될 수 있다.
한편, 상기 보호층은 탄소나노튜브를 포함할 수 있다. 즉, 상기 보호층을 탄소나노튜브 전극층 상에 코팅시키는 단계에서, 상기 코팅 용액이 세라믹 바인더 및 탄소나노튜브 혼합물을 포함할 수 있다. 이를 위하여 탄소나노튜브 분산액에 세라믹 바인더를 혼합한 후, 이를 극성 용매와 혼합하여 코팅 용액을 제조하고, 상기 코팅 용액을 상기 탄소나노튜브 전극층 상에 코팅할 수 있다. 상기 탄소나노튜브 분산액의 농도가 진하면 투명 전극의 투과도가 급격히 저하되고 농도가 묽으면 탑 코팅 후 도막의 전도성이 떨어진다.
탄소나노튜브 분산액과 실리콘 바인더를 혼합한 코팅 용액을 사용하게 되면 보호층의 탄소나노튜브의 번들과 기존 탄소나노튜브 박막의 번들이 엉키면서 코팅제의 접착성이 더 향상된다. 이러한 접착성 향상은 일반적으로 사용되는 도전성 접착제의 내부에 금, 은과 같은 도전성 입자가 분포되는 코팅 방법에서 보다 코팅 후 박막의 안정성을 더 향상시킨 도전성 필름의 특징을 나타낸다.
<실시예>
실시예는 탄소나노튜브 전극층이 코팅된 기저층 상에 보호층으로 실리콘 바인더를 코팅하였고, 극성 용매로는 증류수를 사용하였다.
비교예 1은 기저층 상에 탄소나노튜브 전극층을 코팅하였으며, 별도의 보호층이 코팅하지 않았다.
비교예 2는 기저층 상에 탄소나노튜브 전극층을 코팅하였으며, 용매로는 헥산을 사용하였다.
이렇게 제조된 투명전극의 내구성 특성을 확인하기 위해 고온고습 테스트를 실시하였다. 이 경우, 실험조건은 65℃, 95%, 240시간으로 항온항습기를 이용하였다.
테스트 전후의 면저항값을 변화를 측정하여 내구성을 확인한 결과, 실시예의 경우, 초기 면저항(Ro)이 600Ω/□인 면저항 값이 65℃, 95%, 240시간 고온고습 test후 면저항(R)이 620Ω/□으로 변화하여 변화율 R/Ro = 1.03으로 안정함을 알 수 있었다.
비교예 1의 경우, 초기 면저항(Ro)이 500 Ω/□으로 전도성이 우수하였으나, 65℃, 95%, 240시간 고온고습 test후 면저항(R)이 1000Ω/□으로 변화하여 변화율 R/Ro = 2.0으로 불안정함을 알 수 있다.
즉, 보호층으로 실리콘 바인더를 사용하는 경우 보호층을 사용하지 않은 경우와 비교시, 초기에는 면저항이 높다라는 단점이 있으나, 고온고습 테스트 후에는 상기 면저항이 일정하게 유지되어서 안정함을 알 수 있고, 이와 달리 보호층을 가지지 않은 비교예 1의 경우에는 테스트 후에 면저항이 급격히 커져서 불안정하다라는 것을 알 수 있다.
비교예 2의 경우, 초기 면저항(Ro)이 600Ω/□인 면저항 값이 65℃, 95%, 240시간 고온고습 test후 면저항(R)이 850Ω/□으로 변화하여 변화율 R/Ro = 1.4으로 불안정함을 알 수 있었다. 즉, 일반적인 투명전극 요구특성인 변화율 (R/Ro) 1.2%이상으로 나타나 고온 고습의 특성에 안정화하지 못함을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소나노튜브 도전막의 일단면을 도시한 단면도이다.
도 2는 도1의 A부를 확대도시한 단면도이다.
도 3은 보호층의 기본 분자 배열 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 도전막의 각 층을 SEM 촬영한 사진이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소나노튜브 도전막의 제조방법을 도시한 블록도다.

Claims (16)

  1. 기저층;
    상기 기저층 상에 형성된 탄소나노튜브 전극층; 및
    상기 탄소나노튜브 전극층 상에 형성되며, 소수성 반응기를 측쇄로 가지는 기본 골격의 다른 측쇄에 극성 반응기가 결합된 세라믹 바인더를 포함하여 이루어진 보호층;
    을 구비하는 탄소나노튜브 도전막.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호층의 극성 반응기는 탄소나노튜브 전극층 표면과 접하도록 배치되고, 상기 보호층의 소수성 반응기는 외부로 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 바인더는, 산소원자를 가지고,
    상기 세라믹 바인더의 기본 골격의 다른 측쇄에 결합된 극성 반응기는, 상기 세라믹 바인더의 산소와 극성 용매가 수소결합 되어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보호층을 이루는 세라믹 바인더는 규소에 두개의 알킬기가 치환된 [- Si(R1R2)-O-]n 형태의 골격을 가진 구조로서, 상기 두개의 알킬 치환 [- Si(R1R2)-O-]부분과 규소와 산소의 두개 결합부분이 [-O-SiR1R2-O-] 구조적으로 반대 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 세라믹 층에 포함된 알킬기의 탄소 수는 5 내지 15 개인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 층을 이루는 세라믹은, 산화주석, 산화 이트륨, 산화마그네슘, 산화규소, 산화아연, 및 실리콘 중에서 선택된 하나를 기본 골격 구조로 가지는 것으로, 상기 보호층의 농도는 고형분 20wt% 이하인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 보호층의 두께는 10-500nm인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    보호층두께/탄소나노튜브전극두께 비가 2이하인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브 도전막은 초기 면저항 값을 기준으로 65℃, 95%, 240시간 고온고습 테스트 후의 면저항 값의 비가 1.2 이하인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막.
  10. 기저층을 준비하는 단계;
    상기 기저층 상에 탄소나노튜브를 코팅하여 탄소나노튜브 전극층을 형성하는 단계; 및
    상기 탄소나노튜브 전극층 상에 소수성 반응기를 측쇄로 가지는 세라믹 바인더 및 극성 용매를 포함하는 코팅 용액을 코팅하는 단계;
    를 포함하는 탄소나노튜브 도전막의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 세라믹은 하나 이상의 알킬기를 측쇄로 가지고, 알킬기의 탄소 수가 5 내지 15개인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 코팅용액을 코팅하는 단계는;
    상기 세라믹 바인더의 산소와 수소결합되는 용매를 준비하는 단계;
    산소원자를 가지는 실리콘 바인더로 이루어진 세라믹 바인더를 상기 용매에 혼합하여 코팅 용액을 제조하는 단계; 및
    상기 코팅 용액을 상기 탄소나노튜브 전극층에 코팅하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 실리콘 바인더는 규소에 두개의 알킬기가 치환된 [- Si(R1R2)-O-]n 형태의 골격을 가진 구조를 가지고, 상기 코팅 용액은 상기 두개의 알킬 치환 [- Si(R1R2)-O-]부분과 규소와 산소의 두개 결합부분이 [-O-SiR1R2-O-] 구조적으로 반대 방향을 가지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막의 제조방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브 전극층 상에 보호층을 형성시키는 단계는, 물, 알코올 계통의 극성용매를가진코팅액에상기세라믹이상기코팅액의무게대비 10wt% 이하로 희석된 상태에서 상기 탄소나노튜브 전극층 상에 코팅되어서 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막의 제조방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 세라믹 바인더는 탄소나노튜브와 혼합된 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브 도전막의 제조방법.
  16. 제10항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 코팅 용액을 코팅하는 단계 이후에,
    적어도 상기 코팅용액이 코팅된 탄소난노튜브 전극층을 40-60℃의 온도로 예열하는 경화 전처리하는 단계; 및
    상기 경화 전처리된 코팅 요액을 100-160℃의 온도로 경화시키는 단계;
    를 더 포함하는 탄소나노튜브 도전막의 제조방법.
KR1020090035631A 2009-04-23 2009-04-23 탄소나노튜브 도전막 및 그 제조 방법 KR101128291B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090035631A KR101128291B1 (ko) 2009-04-23 2009-04-23 탄소나노튜브 도전막 및 그 제조 방법
JP2012507147A JP2012524966A (ja) 2009-04-23 2010-04-21 炭素ナノチューブ導電膜及びその製造方法
CN2010800180254A CN102414761A (zh) 2009-04-23 2010-04-21 碳纳米管导电膜以及用于制造其的方法
US13/265,629 US20120145431A1 (en) 2009-04-23 2010-04-21 Carbon nanotube conductive film and method for manufacturing same
PCT/KR2010/002480 WO2010123265A2 (ko) 2009-04-23 2010-04-21 탄소나노튜브 도전막 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090035631A KR101128291B1 (ko) 2009-04-23 2009-04-23 탄소나노튜브 도전막 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100116951A true KR20100116951A (ko) 2010-11-02
KR101128291B1 KR101128291B1 (ko) 2012-03-23

Family

ID=43403738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090035631A KR101128291B1 (ko) 2009-04-23 2009-04-23 탄소나노튜브 도전막 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101128291B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014035172A1 (ko) * 2012-08-29 2014-03-06 (주)탑나노시스 나노와이어-탄소나노튜브 하이브리드 필름 및 이의 제조 방법
WO2015194720A1 (ko) * 2014-06-17 2015-12-23 한양대학교 산학협력단 미세 구조체를 갖는 기판 및 그 제조 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050104839A (ko) * 2004-04-29 2005-11-03 삼성에스디아이 주식회사 전자 방출원 제조 방법, 전자 방출원 및 상기 전자방출원을 구비하는 전자 방출 소자
JP2006035771A (ja) 2004-07-29 2006-02-09 Takiron Co Ltd 導電層転写シート
KR100628031B1 (ko) 2005-07-27 2006-09-26 (주) 나노텍 팽창흑연과 탄소나노튜브의 혼합카본을 이용한 고열전도성카본시트
JP4795780B2 (ja) 2005-11-14 2011-10-19 タキロン株式会社 制電性樹脂成形体

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014035172A1 (ko) * 2012-08-29 2014-03-06 (주)탑나노시스 나노와이어-탄소나노튜브 하이브리드 필름 및 이의 제조 방법
KR101431705B1 (ko) * 2012-08-29 2014-08-20 (주)탑나노시스 나노와이어-탄소나노튜브 하이브리드 필름 및 이의 제조 방법
WO2015194720A1 (ko) * 2014-06-17 2015-12-23 한양대학교 산학협력단 미세 구조체를 갖는 기판 및 그 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101128291B1 (ko) 2012-03-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2012524966A (ja) 炭素ナノチューブ導電膜及びその製造方法
US9960293B2 (en) Method for manufacturing a transparent conductive electrode using carbon nanotube films
Chen et al. Hydroxyapatite nanowire-based all-weather flexible electrically conductive paper with superhydrophobic and flame-retardant properties
EP2253001B1 (en) Carbon nanotube-transparent conductive inorganic nanoparticles hybrid thin films for transparent conductive applications
KR102460116B1 (ko) 투명 코팅 및 투명 전도성 필름을 위한 특성 향상 충진제
TWI446062B (zh) 包含碳奈米管的透明傳導膜及其觸控式面板
JP5364582B2 (ja) カーボンナノチューブ組成物および透明導電性フィルム
KR101187810B1 (ko) 반사방지층이 코팅된 투명도전성 시트 및 이의 제조 방법
KR101147227B1 (ko) 금속산화물이 코팅된 탄소나노튜브를 이용한 전도성 코팅막의 제조방법 및 그 전도성 코팅막
KR20100114402A (ko) 전도성 구조체를 이용한 전도성필름 제조방법 및 전도성필름
KR20110027297A (ko) 투명 도전성 필름, 이를 이용한 터치 패널 및 디스플레이 장치
KR20120033917A (ko) 전극기판의 제조방법
KR101356260B1 (ko) 전극기판의 제조방법
KR101128291B1 (ko) 탄소나노튜브 도전막 및 그 제조 방법
KR101321097B1 (ko) 탄소나노튜브 투명전극, 이의 제조 방법, 및 탄소나노튜브 투명전극용 코팅용액
KR101097417B1 (ko) 탄소나노튜브 도전막 및 그 제조 방법
KR101091869B1 (ko) 탄소나노튜브 도전막 및 이의 제조 방법
EP3294543B1 (en) Carbon nanotube based hybrid films for mechanical reinforcement of multilayered, transparent-conductive, laminar stacks
KR20210008337A (ko) 코팅층을 포함하는 전기 전도성 다층 필름
KR101859777B1 (ko) 은 나노와이어 시인성이 개선된 광학 필름
KR101162354B1 (ko) 탄소나노튜브 도전막 제조방법
JP2014063574A (ja) 導電性パターンの形成方法、および透明導電性フィルム
KR20110114348A (ko) 탄소나노튜브 필름 제조방법
JP2011029038A (ja) 透明導電膜付き基材の製造方法
Zhang et al. Fabrication of Surface Embedded Silver Cellulose-based Flexible Transparent Electrodes by Self-Assembly.

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141215

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151125

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee