KR20140016190A

KR20140016190A - 고종횡비 은 나노와이어의 제조방법

Info

Publication number: KR20140016190A
Application number: KR1020130089597A
Authority: KR
Inventors: 제롬 클라락크; 가로 카나리안; 루지아 부; 재범 주; 피터 트레포나스
Original assignee: 롬 앤드 하스 일렉트로닉 머트어리얼즈, 엘.엘.씨.
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2014-02-07
Also published as: US20140027954A1; TW201410614A; CN103588166B; TWI505995B; JP6387221B2; FR2993875A1; JP2014053291A; DE102013012548A1; US9148969B2; CN103588166A; FR2993875B1

Abstract

은 담체에 분산된 ≥ 60 wt% 은 나노입자를 함유하는 은 잉크 코어 성분을 제공하고; 쉘 담체에 분산된 필름 형성 폴리머를 함유하는 쉘 성분을 제공하고; 기판을 제공하고; 은 잉크 코어 성분 및 쉘 성분을 공동전자방사하여 코어 및 코어를 둘러싼 쉘을 갖고 은 나노입자가 코어에 있는 코어 쉘 섬유를 기판상에 침착시키고; 은 나노입자를 처리하여 평균 길이 L이 ≥ 60 ㎛인 은 나노와이어군을 형성하는 것을 포함하는, 은 나노와이어의 제조방법이 제공된다.

Description

고종횡비 은 나노와이어의 제조방법{Method of Manufacturing High Aspect Ratio Silver Nanowires}

본 발명은 일반적으로 은 나노와이어 제조분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 다양한 응용에 사용하기 위한, 장길이(바람직하게는 ≥ 60 ㎛) 은 나노와이어의 제조방법에 관한 것이다.

고투명성과 겸비하여 고전도성을 나타내는 필름은 예를 들어, 터치 스크린 디스플레이 및 광전지를 비롯한 광범위 전자 응용에 전극 또는 코팅으로 사용하기에 매우 유용하다. 이들 응용을 위한 현재의 기술은 물리적 증착법을 통해 증착된 주석 도핑된 산화인듐(ITO) 함유 필름의 사용을 포함한다. 물리적 증착공정의 고자본 경비 때문에 대체 투명성 전도성 물질 및 코팅 처리 방법을 찾는 것이 모색되고 있다. 관통 네크워크로서 분산된 은 나노와이어의 사용은 ITO 함유 필름의 유망한 대안으로서 부각되고 있다. 은 나노와이어의 사용은 롤투롤(roll to roll) 기술을 이용한 처리가 가능한 이점을 제공할지 모른다. 따라서, 은 나노와이어는 잠재적으로 종래 ITO 함유 필름보다 고투명성 및 전도성이면서 저비용 제조라는 이점을 제공한다.

은 나노구조의 제조를 위한 "폴리올 공정"이 밝혀졌다. 폴리올 공정은 은 나노와이어 제조에 용매 및 환원제 모두로서 에틸렌 글리콜(또는 대안적인 글리콜)을 사용한다. 그러나, 글리콜의 사용은 몇가지 고유 단점을 지닌다. 구체적으로, 환원제 및 용매 모두로 글리콜을 사용하게 되면 주요 환원제 종(글리콜알데히드)이 동일계에서 제조되고 그의 존재 및 농도가 산소 노출 정도에 좌우되기 때문에 과잉 반응의 제어가 감소하게 된다. 또한, 글리콜의 사용은 은 나노와이어를 제조하기 위해 사용되는 반응기의 공간 부분에 가연성 글리콜/공기 혼합물을 형성할 가능성이 있다. 마지막으로, 다량의 글리콜 사용은 폐기 관련 비용이 생겨 이러한 작업의 상용화 비용을 증가시킨다.

은 나노와이어의 제조를 위한 다른 대안의 폴리올 공정에 대하 일례가 미야기시마(Miyagishima) 등에 의한 미국 특허출원 공개 제20100078197호에 개시되었다. 미야기시마 등은 적어도 할라이드 및 환원제를 함유하는 물 용매에 금속 착물의 용액을 첨가하고, 생성된 혼합물을 150 ℃ 이하의 온도로 가열하는 것을 포함하고, 여기에서 금속 나노와이어는 직경이 50 nm 이하이고 주축 길이가 5 ㎛인 금속 나노와이어를 함유하는, 금속 나노와이어의 제조방법을 기술하였다.

그럼에도 불구하고, 대안적인 은 나노와이어의 제조방법, 특히 글리콜의 사용없이 장길이(바람직하게는 ≥ 60 ㎛)를 나타내는 은 나노와이어의 제조방법이 여전히 필요한 실정이다.

본 발명은 은 담체에 분산된 ≥ 60 wt% 은 나노입자를 함유하는 은 잉크 코어 성분을 제공하고; 쉘 담체에 분산된 필름 형성 폴리머를 함유하는 쉘 성분을 제공하고; 기판을 제공하고; 은 잉크 코어 성분 및 쉘 성분을 공동전자방사하여(coelectrospinning) 코어 및 코어를 둘러싼 쉘을 갖고 은 나노입자가 코어에 있는 코어 쉘 섬유를 기판상에 침착시키고; 은 나노입자를 처리하여 평균 길이 L이 ≥ 60 ㎛인 은 나노와이어군을 형성하는 것을 포함하는 은 나노와이어의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 은 담체에 분산된 ≥ 60 wt% 은 나노입자를 함유하는 은 잉크 코어 성분을 제공하고; 쉘 담체에 분산된 필름 형성 폴리머를 함유하는 쉘 성분을 제공하고; 기판을 제공하고; 은 잉크 코어 성분 및 쉘 성분을 공동전자방사하여 코어 및 코어를 둘러싼 쉘을 갖고 은 나노입자가 코어에 있는 코어 쉘 섬유를 기판상에 침착시키고; 은 나노입자를 처리하여 평균 길이 L이 ≥ 60 ㎛인 은 나노와이어군을 형성하는 것을 포함하고, 여기에서 은 담체 및 쉘 담체는 쉘 성분과 은 잉크 코어 성분 사이의 계면장력이 2 내지 5 mN/m가 되도록 선택되는 은 나노와이어의 제조방법을 제공한다.

글리콜을 사용하는 경우 나타내는 고유 단점을 피하면서 평균 길이 L이 ≥ 60 ㎛인 은 나노와이어의 제조방법이 제공된다.

회수된 은 나노와이어와 관련하여 본 원 및 청구범위에 사용된 용어 "고종횡비"는 회수된 은 나노와이어의 평균 종횡비가 ≥ 150임을 의미한다. 바람직하게는, 회수된 은 나노와이어는 평균 종횡비가 ≥ 200이다. 가장 바람직하게는, 회수된 은 나노와이어는 평균 종횡비가 ≥ 1,000이다.

바람직하게는, 본 발명의 은 나노와이어 제조방법에 사용되는 은 잉크 코어 성분은 ≥ 60 wt% (더욱 바람직하게는 ≥ 70 wt%; 가장 바람직하게는 ≥ 75 wt%)의 은 담체에 분산된 은 나노입자를 포함한다.

바람직하게는, 은 잉크 코어 성분에 사용되는 은 나노입자는 종횡비(aspect ratio)가 ≤ 2 (더욱 바람직하게는 ≤ 1.5; 가장 바람직하게는 ≤ 1.1)이다. 사용되는 은 나노입자는 임의로 은 담체중에 안정한 분산물의 형성을 가능하게 하고 응집물의 형성을 억제하기 위한 처리 또는 표면 코팅을 포함한다.

본 발명의 은 나노와이어 제조방법에 사용되는 은 담체는 은 나노입자가 분산될 수 있는 임의의 액체로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 은 담체는 물, 알콜 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 더욱 바람직하게는, 은 담체는 물; C_1-4 알콜 (예를 들면, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올); 디메틸 설폭사이드; N,N-디메틸 포름아미드; 1-메틸-2-피롤리돈; 트리메틸 포스페이트 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 은 담체는 물이다.

본 발명의 은 나노와이어 제조방법에 사용되는 은 잉크 코어 성분은 임의로, 코어 첨가제를 추가로 포함한다. 코어 첨가제는 계면활성제, 항산화제, 광산 발생제(photoacid generator), 열산(thermal acid) 발생제, 퀀처(quencher), 경화제, 용해 속도 변경제, 광경화제, 감광제, 산 증폭제, 가소제, 배향 조절제 및 가교제로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 코어 첨가제는 계면활성제 및 항산화제를 포함한다.

바람직하게는, 본 발명의 은 나노와이어 제조방법에 사용되는 쉘 성분은 쉘 담체에 분산된 필름 형성 폴리머를 포함한다.

본 발명의 은 나노와이어 제조방법에 사용되는 필름 형성 폴리머는 공지된 전자방사성 필름 형성 물질로부터 선택될 수 있다. 바람직한 필름 형성 폴리머는 폴리아크릴산, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 프로필렌, 셀룰로즈 (예를 들면, 하이드록시 프로필 셀룰로즈, 니트로셀룰로즈), 실크 및 이들의 블렌드를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 필름 형성 폴리머는 폴리에틸렌 옥사이드이다. 가장 바람직하게는, 필름 형성 폴리머는 중량평균분자량이 10,000 내지 1,000,000 g/mol인 폴리에틸렌 옥사이드이다.

본 발명의 은 나노와이어 제조방법에 사용되는 쉘 담체는 필름 형성 폴리머가 분산가능한 임의의 액체로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는, 쉘 담체는 필름 형성 폴리머가 잘 녹는 임의의 용매일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 쉘 담체는 쉘 성분과 은 잉크 코어 성분 사이의 계면장력이 > 0.1 mN/m (바람직하게는, > 1 mN/m; 더욱 바람직하게는, > 2 mN/m; 가장 바람직하게는 2 내지 5 mN/m)이 되도록 선택된다. 은 담체로서 물을 함유하는 은 잉크 코어 성분과 조합하여 사용되는 경우, 쉘 담체는 바람직하게는 물 알콜 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되며; 여기에서 알콜은 아세톤, C_1-4 알콜(예를 들면, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 프로판올, 부탄올, tert-부탄올) 및 이들의 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되고; 물 알콜 혼합물은 ≥ 50 wt% (더욱 바람직하게는 > 50 wt%)의 알콜 농도를 나타낸다.

본 발명의 은 나노와이어 제조방법에 사용되는 쉘 성분은 임의로, 쉘 첨가제를 추가로 포함한다. 쉘 첨가제는 계면활성제, 항산화제, 광산 발생제, 열산 발생제, 퀀처, 경화제, 용해 속도 변경제, 광경화제, 감광제, 산 증폭제, 가소제, 배향 조절제 및 가교제로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 쉘 첨가제는 계면활성제 및 항산화제를 포함한다.

본 발명의 은 나노와이어 제조방법에 사용되는 특히 바람직한 쉘 성분은 물 및 C_1-4 알콜 혼합물 쉘 담체에 분산된 필름 형성 폴리머를 1 내지 25 wt% (더욱 바람직하게는 1 내지 15 wt%; 가장 바람직하게는 2 내지 10 wt%)로 포함한다. 바람직하게는, 쉘 담체는 알콜 농도가 ≥ 50 wt% (가장 바람직하게는 ≥ 60 wt% 알콜)인 물 및 C_1-4 알콜 혼합물이다. 가장 바람직하게는, 쉘 성분은 쉘 담체중에 2 내지 10 wt% 폴리에틸렌 옥사이드를 포함하며, 여기에서 쉘 담체는 에탄올 함량이 ≥ 50 wt%인 물 에탄올 혼합물이다.

본 발명의 은 나노와이어 제조방법에 사용되는 기판은 전도성 및 비전도성 모두의 임의의 공지된 기판으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 기판은 유리(예를 들면, 코닝사(Corning, Inc.)로부터 입수가능한 Willow^®유리), 플라스틱 필름(예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리 메틸 메타크릴레이트), 금속(예를 들면, 알루미늄, 구리), 전도성 처리된 종이, 전도성 처리된 부직포, 전도성 액체조(예를 들면, 물, 물 전해질 혼합물)를 포함한다. 바람직하게는, 본 발명의 은 나노와이어 제조방법에 사용되는 기판은 나중에 디바이스(예를 들면, 터치 스크린 장치에서 투명 전도체 어셈블리의 일부로서)에 내장되도록 선택된다. 바람직하게는, 본 발명의 은 나노와이어 제조방법에 사용되는 기판은 그 위에 침착된 은 나노와이어의 후속 처리가 가능하도록(예를 들면, 기판으로부터 나노와이어의 회수/분리가 가능하도록) 선택된다.

바람직하게는, 본 발명의 은 나노와이어의 제조방법은 은 담체에 분산된 은 나노입자를 ≥ 60 wt% (더욱 바람직하게는 ≥ 70 wt%; 가장 바람직하게는 ≥ 75 wt%)로 함유하는 은 잉크 코어 성분을 제공하고; 쉘 담체에 분산된 필름 형성 폴리머를 함유하는 쉘 성분을 제공하고; 기판을 제공하고; 은 잉크 코어 성분 및 쉘 성분을 공동전자방사하여 기판상에 코어 및 코어를 둘러싼 쉘을 갖고 은 나노입자가 코어에 있는 코어 쉘 섬유를 침착시키고; 은 나노입자를 처리하여 평균 길이 L이 ≥ 60 ㎛ (바람직하게는 60 내지 10,000 ㎛; 더욱 바람직하게는 100 내지 10,000 ㎛; 가장 바람직하게는 500 내지 10,000 ㎛)인 은 나노와이어군을 형성하는 것을 포함한다.

바람직하게는, 본 발명의 은 나노와이어의 제조방법은 은 담체에 분산된 은 나노입자를 ≥ 60 wt% (더욱 바람직하게는 ≥ 70 wt%; 가장 바람직하게는 ≥ 75 wt%)로 함유하는 은 잉크 코어 성분을 제공하고; 쉘 담체에 분산된 필름 형성 폴리머를 함유하는 쉘 성분을 제공하고; 기판을 제공하고; 은 잉크 코어 성분 및 쉘 성분을 공동전자방사하여 기판상에 코어 및 코어를 둘러싼 쉘을 갖고 은 나노입자가 코어에 있는 코어 쉘 섬유를 침착시키고; 은 나노입자를 처리하여 평균 직경 D가 ≤ 5 ㎛(바람직하게는 100 nm 내지 5 ㎛; 더욱 바람직하게는 1 내지 5 ㎛)이고 평균 길이 L이 ≥ 60 ㎛(바람직하게는 60 내지 10,000 ㎛; 더욱 바람직하게는 100 내지 10,000 ㎛; 가장 바람직하게는 500 내지 10,000 ㎛(바람직하게는 여기에서 은 나노와이어의 종횡비 L/D는 ≥ 150(더욱 바람직하게는 ≥ 200; 더욱더 바람직하게는 ≥ 500; 가장 바람직하게는 ≥ 1,000이다)인 은 나노와이어군을 형성하는 것을 포함한다.

바람직하게는, 본 발명의 은 나노와이어의 제조방법에서, 코어 쉘 섬유는 기판상에 랜덤 중복 패턴 및 제어된 중복 패턴으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 중복 패턴으로 침착되며, 여기에서 은 나노와이어군은 전도성 네트워크를 형성한다. 바람직하게는, 형성된 전도성 네트워크는 시트 저항(sheet resistance) R_s가 < 100 Ω/sq이다.

본 발명의 은 나노와이어의 제조방법에서, 기판상에 침착된 코어 쉘 섬유내 은 나노입자는 소결 (예를 들면, 광소결, 열소결); 가열 (예를 들면, 번-오프(burn-off), 마이크로 펄스 포토닉(micro pulse photonic) 가열, 연속 포토닉 가열, 마이크로웨이브 가열, 오븐 가열, 로 가열) 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 기술을 사용하여 처리된다. 바람직하게는, 기판상에 침착된 코어 쉘 섬유내 은 나노입자는 광소결로 처리된다.

바람직하게는, 본 발명의 은 나노와이어의 제조방법에서, 공동전자방사는 중심 개구부 및 주변 환형 개구부를 갖는 공통 환형 노즐을 통해 은 잉크 코어 성분 및 쉘 성분을 공급하는 것을 포함하는데, 여기에서 은 잉크 코어 성분은 중심 개구부를 통해 공급되고, 쉘 성분은 주변 환형 개구부를 통해 공급된다. 바람직하게는, 주변 환형 개구부를 통해 공급되는 쉘 물질의 체적 유량, VFR_쉘 대 중심 개구부를 통해 공급되는 코어 물질의 체적 유량, VFR_코어의 비는 유동 방향에 수직인 주변 환형 개구부의 단면적 CSA_환형대 유동 방향에 수직인 중심 개구부의 단면적의 비보다 크거나 같다. 더욱 바람직하게는, 다음 표현이 공정 조건에 의해 만족된다:

가장 바람직하게는, 다음 표현이 공정 조건에 의해 만족된다:

바람직하게는, 본 발명의 은 나노와이어의 제조방법에서, 은 잉크 코어 성분은 0.1 내지 3 μL/min (바람직하게는 0.1 내지 1 μL/min; 더욱 바람직하게는 0.1 내지 0.7 μL/min; 가장 바람직하게는 0.4 내지 0.6 μL/min)의 체적 유량으로 중심 개구부를 통해 공급된다.

바람직하게는, 본 발명의 은 나노와이어의 제조방법에서, 쉘 성분은 1 내지 30 μL/min (바람직하게는 1 내지 10 μL/min; 더욱 바람직하게는 1 내지 7 μL/min; 가장 바람직하게는 4 내지 6 μL/min)의 유량으로 주변 환형 개구부를 통해 공급된다.

바람직하게는, 본 발명의 은 나노와이어의 제조방법에서, 공통 환형 노즐은 기판에 대해 양의 인가된 전위차로 고정된다. 더욱 바람직하게는, 인가된 전위차는 5 내지 50 kV (바람직하게는, 5 내지 30 kV; 더욱 바람직하게는, 5 25 kV; 가장 바람직하게는, 5 내지 10 kV)이다.

이하, 본 발명의 일부 구체예가 하기 실시예에서 상세히 기술될 것이다.

아이엠이 테크놀로지즈사(IME Technologies) 제품인 이중 노즐 전자방사기 모델 EC-DIG가 실시예에서 은 나노와이어를 전자방사하는데 사용되었다. 실시예에 사용된 노즐은 내경 0.6 mm, 외경 1.2 mm이고, 물질 유동 방향에 수직인 환형 횡단면을 갖고 내부 개구부와 동심원인 외부 개구부; 및 물질 유동 방향에 수직인 직경 0.4 mm의 원형 횡단면을 갖는 내부 개구부를 갖춘 동축 노즐(아이엠이 테크놀로지즈사 제품인 EM-CAX)이다. 물질 방사시, 은 잉크 코어 성분은 동축 노즐의 내부 개구부를 통해 공급되고, 쉘 성분은 동축 노즐의 외부 개구부를 통해 공급된다. 은 잉크 코어 성분 및 쉘 성분은 은 잉크 코어 성분의 체적 유량, VFR_코어를 0.5 μL/min으로, 쉘 성의 체적 유량, VFR_쉘을 5 μL/min으로 제어하는 독립형 시린지 펌프(아이엠이 테크놀로지즈사 제품인 EP-NE1)를 사용하여 동축 노즐을 통해 공급된다. 실시예에서 전자방사 공정은 20 ℃ 및 상대습도 25-35%로 온도 습도 조절되는 실험실에서 주변 조건에서 수행되었다.

실시예에서 섬유 수집을 위해 사용된 기판은 직경 60 mm이고 두께 0.16-0.19 mm인 유리 슬라이드였다. 방사 작업중, 방사 헤드를 기판 위에 수직으로 위치시키고 유리 플레이트를 접지 전극의 상부에 놓았다. 방사동안, 양전위를 방사 헤드에 인가하였다. 실시예에 사용된 전압은 방사 개시시 9 kV에서 방사 공정이 안정되면 7 kV로 내렸다.

실시예에서 언급된 포토닉 소결은 노바센트릭(Novacentrix)에서 입수할 수 있는 Pulseforge 3100 포톤 발생제를 사용하여 수행하였다. 포톤 발생제는 UV에서 단 IR까지 광범위 스펙트럼에 걸쳐 발광할 수 있는 고강도 제논 램프를 갖추었다. 포톤 발생제는 2.46 J/cm²를 발생하는 연속 모드로 5 Hz 진동수의 400 μsec 펄스 생성을 위해 350 V로 설정되었다. 샘플은 7.62 m/min의 속도로 콘베이어 벨트상의 포톤 발생제를 통해 공급되었다.

포토닉 소결 샘플에 대해 보고된 시트 저항값은 잔델 엔지니어링 리미티드(Jandel Engineering Limited) 제품인 Jendel HM-20 콜리너(colliner) 4점 프로브 테스트 유닛을 이용하여 ASTM F390-11에 따라 측정되었다.

실시예에서 보고된 투과 퍼센트 대 파장 측정은 HP 람다 9 UV VIS 분광계를 사용하여 수행되었다.

실시예 1-2: 동축 전자방사에 의한 은 나노와이어 제조

실시예 1 및 2에서 각각 은 나노와이어를 전자방사하고, 유리 슬라이드 기판상에 침착시켰다. 실시예 1 내지 2에서 사용된 은 잉크 코어 성분은 물에 분산된 공칭 입자 크기 50 nm의 75 wt% 은 나노입자(카봇 코포레이션(Cabot Corporation)으로부터 CSD-95로 입수가능)로 이루어졌다. 실시예 1 내지 2에서 사용된 쉘 성분은 40/60 wt% 물/에탄올 용액에 용해된 6 wt% 폴리에틸렌 옥사이드(400,000 g/mol, 알드리히(Aldrich)로부터 입수가능)로 이루어졌으며, 여기에서 은 잉크 코어 성분과 쉘 성분 사이의 계면장력은 2-5 mN/m로 측정되었다.

포토닉 소결 전, 후 측정된 실시예 1 및 2로부터 침착된 은 나노와이어 네트워크의 시트 저항을 표 1에 나타내었다.

실시예 1로부터의 소결후 생성물 은 나노와이어 네트워크를 광학현미경으로 분석하고, 직경이 1 내지 5 ㎛ 범위이고 길이가 800 내지 1,000 ㎛ 범위인 은 나노와이어임을 확인하였다.

실시예 1로부터의 소결후 생성물 은 나노와이어 네트워크를 분광계로 분석하고, 390 nm 내지 750 nm의 가시 스펙트럼에 걸쳐 투과 퍼센트가 ≥ 70% 임을 확인하였다.

실시예 번호	포토닉 소결전 (kΩ/sq)	포토닉 소결후 (Ω/sq)
1	360.4±36.8	44.6±4.6
2	431.5±30.9	57.4±2.1

비교 실시예 A1

비교 실시예 A1에서 사용된 은 잉크 코어 성분은 물에 분산된 60 wt% 은 나노입자(피켐 어쏘시에이츠사(PChem Associates, Inc.)로부터 PFI-722 잉크로 입수가능)로 이루어졌다. 다음을 비롯하여 다양한 쉘 성분이 비교 실시예 A1에 사용되었다:

물중의 6 wt% 폴리아크릴산;

60/40 wt% 에탄올/물 혼합물중의 4 wt% 폴리에틸렌 옥사이드;

60/40 wt% 이소프로판올/물 혼합물중의 6 wt% 폴리에틸렌 옥사이드;

30/20/50 wt% 물/이소프로판올/부탄올 혼합물중의 8 wt% 폴리아크릴산;

60/40 wt% 에탄올/물 혼합물중의 4-6 wt% 폴리에틸렌 옥사이드;

60/40 wt% 에탄올/물 혼합물중의 4-8 wt% 폴리아크릴산; 및

40/60 wt% 에탄올/물 혼합물중의 4-8 wt% 폴리아크릴산.

이들 시스템 각각에서 은 잉크 코어 성분과 쉘 성분 사이의 계면장력은 0.4-2 mN/m인 것으로 측정되었다.

상기 은 잉크 코어 성분을 기술된 쉘 성분과 조합하여 은 나노와이어를 제조하려는 노력은 모두 성공하지 못했다.

비교 실시예 A2

비교 실시예 A2에서 사용된 은 잉크 코어 성분은 물에 분산된 60 wt% 은 나노입자(피켐 어쏘시에이츠사부터PFI-722 잉크로 입수가능)로 이루어졌다. 다음을 비롯하여 다양한 쉘 성분이 비교 실시예 A2에 사용되었다:

물중의 6 wt% 폴리아크릴산;

60/40 wt% 에탄올/물 혼합물중의 4 wt% 폴리에틸렌 옥사이드;

60/40 wt% 에탄올/물 혼합물중의 4-6 wt% 폴리에틸렌 옥사이드;

60/40 wt% 에탄올/물 혼합물중의 4-8 wt% 폴리아크릴산; 및

40/60 wt% 에탄올/물 혼합물중의 4-8 wt% 폴리아크릴산.

상기 은 잉크 코어 성분을 기술된 각 쉘 성분과 개별적으로 조합하여 공동전자방사 공정(상기 실시예 1에 기술되고 이용된 바와 같이)으로 은 나노와이어를 제조하려는 노력은 모두 성공하지 못했다.

Claims

은 담체에 분산된 ≥ 60 wt% 은 나노입자를 함유하는 은 잉크 코어 성분을 제공하고;
쉘 담체에 분산된 필름 형성 폴리머를 함유하는 쉘 성분을 제공하고;
기판을 제공하고;
은 잉크 코어 성분 및 쉘 성분을 공동전자방사하여 코어 및 코어를 둘러싼 쉘을 갖고 은 나노입자가 코어에 있는 코어 쉘 섬유를 기판상에 침착시키고;
은 나노입자를 처리하여 평균 길이 L이 ≥ 60 ㎛인 은 나노와이어군을 형성하는 것을 포함하는,
은 나노와이어의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 은 담체 및 쉘 담체가 쉘 성분과 은 잉크 코어 성분 사이의 계면장력이 2 내지 5 mN/m이 되도록 선택되는 방법.
제 2 항에 있어서, 코어 쉘 섬유가 기판상에 랜덤 중복 패턴 및 제어된 중복 패턴으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 중복 패턴으로 침착되며, 여기에서 은 나노와이어군은 전도성 네트워크를 형성하는 방법.
제 2 항에 있어서, 은 나노입자가 광소결로 처리되는 방법.
제 2 항에 있어서, 공동전자방사가 중심 개구부 및 주변 환형 개구부를 갖는 공통 환형 노즐을 통해 은 잉크 코어 성분 및 쉘 성분을 공급하는 것을 포함하고, 여기에서 은 잉크 코어 성분은 중심 개구부를 통해 공급되고, 쉘 성분은 주변 환형 개구부를 통해 공급되는 방법.
제 2 항에 있어서, 은 나노입자의 종횡비(L/D)가 ≤ 2인 방법.
제 2 항에 있어서, 은 담체가 물이고. 쉘 담체는 물 알콜 혼합물이며, 여기에서 물 알콜 혼합물은 ≥ 50 wt% 알콜을 포함하는 방법.
제 5 항에 있어서, 은 잉크 코어 성분이 0.1 내지 3 μL/min의 유량으로 중심 개구부를 통해 공급되고, 쉘 성분이 1 내지 30 μL/min의 유량으로 주변 환형 개구부를 통해 공급되는 방법.
제 5 항에 있어서, 노즐이 기판에 대해 양의 인가 전위차로 고정되는 방법.
제 9 항에 있어서, 인가 전위차가 5 내지 50 kV인 방법.