KR20150103857A - Method for preparing conductive ink and conductive ink prepared by the same - Google Patents

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KR20150103857A
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Abstract

Provided is a manufacturing method of a conductive ink, as a manufacturing method of a conductive ink, which comprises the steps of: manufacturing a silver nanoparticle capped with oleylamine (OA); and immersing the silver nanoparticle in acetic acid. The present invention can induce ligand substitution and manufacture a conductive ink having excellent conductivity by immersing the conductive metal nanoparticle capped OA with a ligand in acetic acid. A conductive film can be manufactured with a process at low temperatures below 200 degrees Celsius.

Description

전도성 잉크 제조방법과 이에 의하여 제조된 전도성 잉크{Method for preparing conductive ink and conductive ink prepared by the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a conductive ink,

본 발명은 전도성 잉크 제조방법과 이에 의하여 제조된 전도성 잉크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 OA가 리간드로 캡핑된 전도성 금속 나노입자를, 아세트산에 침지시킴으로써 리간드 치환과 리간드 교환을 유도, 우수한 전도성을 갖는 전도성 잉크를 제조하며, 섭씨 200도 미만의 저온 공정으로도 전도성 필름이 제조될 수 있는, 전도성 잉크 제조방법과 이에 의하여 제조된 전도성 잉크에 관한 것이다.
The present invention relates to a conductive ink manufacturing method and a conductive ink prepared thereby, and more particularly, to a conductive ink prepared by immersing conductive metal nanoparticles in which OA is capped with a ligand into acetic acid to induce ligand replacement and ligand exchange, Conductive ink, and a conductive film can be produced even at a low-temperature process of less than 200 degrees Celsius, and a conductive ink produced thereby.

전통적으로, 진공 증착과 포토리쏘그래피는 다단으로 공정을 진행해야한다는 한계와, 고온, 고비용 그리고 유해한 부산물 생성이라는 문제를 가지고 있다. 프린팅 공정은 빠르고 단순한 공정, 저비용, 낮은 공정 온도 등으로 인하여 종래 패터닝 공정의 한계를 극복할 수 있는 기술로 주목받고 있다. 현재의 프린팅 전자소자 시장은 유기 광전지 소자, 플렉서블 배터리, 광전자 소자, 플렉서블 디스플레이, 박막 트랜지스터, 센서 어레이 및 RFID 태그 등이다. 이러한 소자들은 전기적 컨택과 전도성 구조체를 요구하며, 우수한 전도성을 갖는 금속이 주로 사용되고 있다. 비록 전도성 고분자, 용해된 금속, 금속 나노입자 등와 같은 몇 가지 다른 후보군들이 전도성 물질로 연구되고 있지만, 금속 나노입자(NP)로 이루어진 금속 및 이에 적합한 용매는 상온에서 사용될 수 있으며, 전도성 고분자에 비하여 보다 우수한 전류 전도성이라는 장점이 있다. 하지만, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리카보네이트와 같이 낮은 유리 전이 온도의 플라스틱 소재에 적합하지 않은 섭씨 250도에서의 경화(소결)(curing) 공정이 수행되어야 하는 문제가 있다. 따라서, 플라스틱 기판에 프린팅 공정을 적용하기 위해서는, 낮은 온도에서의 공정이 가능하고, 높은 전도성의 잉크의 개발이 필요하다.Traditionally, vacuum deposition and photolithography have the problems of multi-step process and high temperature, high cost and harmful byproduct generation. The printing process is attracting attention as a technique capable of overcoming the limitations of the conventional patterning process due to a fast and simple process, low cost, and low process temperature. The current market for printing electronic devices includes organic photovoltaic devices, flexible batteries, optoelectronic devices, flexible displays, thin film transistors, sensor arrays, and RFID tags. These devices require electrical contacts and conductive structures, and metals with good conductivity are predominantly used. Although several other candidates have been studied as conductive materials, such as conductive polymers, dissolved metals, metal nanoparticles, etc., metals made of metal nanoparticles (NP) and suitable solvents can be used at room temperature, There is an advantage of excellent current conductivity. However, there is a problem that a curing (curing) process at 250 DEG C, which is not suitable for a plastic material having a low glass transition temperature such as polyethylene terephthalate or polycarbonate, must be performed. Therefore, in order to apply a printing process to a plastic substrate, it is necessary to develop a high conductivity ink which can be processed at a low temperature.

캡핑 리간드(capping ligand) 처리 공정은 캡핑 리간드가 나노입자를 화학 합성시 완전히 커버할 수 있기 때문에 잉크 제조시 상당히 유리하다고 여겨진다. 잉여의 리간드를 나노입자 용액에 첨가함으로써 나노입자의 표면 특성을 제어하여, 나노입자 표면으로부터 원래 리간드를 교체하는 효과가 있다. 특히 새로운 나노입자에 티올의 자기조립을 통한 새로운 금속 나노입자상의 리간드 교환 반응이 연구되고 있다. 종래 연구에서 진행된 대부분의 리간드는 카르복실레이트 이온 또는 알코올을 단말기로 가지고 있으며, 이러한 단말기를 통하여 나노입자 표면으로의 흡착이 진행되어, 안정한 리간드 층이 형성된다. 이러한 캡핑 리간드는 나노입자의 화학적 합성에서는 필요하지만, 전기적 컨택 형성 또는 전도성 패턴에서는 요구되지 않으며, 이러한 조건에 따라 캡핑 리간드의 치환이 연구되고 있으나, 아직까지 저온 열처리를 통해서도 우수한 전도성을 갖는 전도성 나노입자를 제조할 수 있는 리간드 치환 방법과 이에 기반한 전도성 잉크 제조방법은 개시되지 못하는 상황이다.The capping ligand treatment process is considered to be quite advantageous in ink manufacture since the capping ligand can completely cover the nanoparticles during chemical synthesis. Addition of surplus ligands to the nanoparticle solution has the effect of controlling the surface properties of the nanoparticles and replacing the original ligands from the surface of the nanoparticles. Particularly, new ligand exchange reaction of new metal nanoparticles through the self-assembly of thiol on new nanoparticles is being studied. Most of the ligands in the conventional studies have carboxylate ions or alcohols as terminals, and adsorption to the surface of nanoparticles proceeds through such terminals to form a stable ligand layer. Such capping ligands are necessary for the chemical synthesis of nanoparticles, but are not required for electrical contact formation or conductive patterns. Under these conditions, substitution of capping ligands has been researched. However, even with low temperature heat treatment, conductive nanoparticles And a method for producing a conductive ink based thereon are not disclosed.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 새로운 온 열처리를 통해서도 우수한 전도성을 갖는 전도성 나노입자를 제조할 수 있는 리간드 치환 방법과, 이에 기반한 전도성 잉크 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a ligand replacement method capable of producing conductive nanoparticles having excellent conductivity even through a new on-heat treatment, and to provide a conductive ink manufacturing method based thereon.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 전도성 잉크 제조방법으로, 올레일아민(OA)가 캡핑된 은 나노입자를 제조하는 단계; 및 상기 은 나노입자를 아세트산에 침지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 제조방법을 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a conductive ink manufacturing method comprising: preparing silver nanoparticles capped with oleylamine (OA); And a step of immersing the silver nanoparticles in acetic acid.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 올레일아민(OA)가 캡핑된 은 나노입자를 제조하는 단계는, 질산은을 올레일아민(OA)에 첨가하여 혼합하는 단계; 및 상기 혼합된 질산은과 올레일아민(OA)을 열처리하는 단계를 포함한다. In one embodiment of the present invention, the step of preparing the oleylamine (OA) -capped silver nanoparticles comprises: adding silver nitrate to oleylamine (OA) and mixing; And heat treating the mixed silver nitrate and the oleylamine (OA).

본 발명의 일 실시예에서, 상기 아세트산에 침지된 은 나노입자 표면에는 아세테이트 이온이 결합되며, 상기 침지시키는 단계에서의 침지 시간이 증가함에 따라 상기 올레일아민의 제거량이 증가한다. In one embodiment of the present invention, the acetate ion is bonded to the surface of the silver nanoparticles immersed in the acetic acid, and the removal amount of the oleylamine increases as the immersion time in the immersion step increases.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 아세테이트 이온은 상기 올레일아민을 치환한다. In one embodiment of the present invention, the acetate ion displaces the oleylamine.

본 발명은 상술한 전도성 잉크 제조방법에 의하여 제조된 전도성 잉크를 제공한다. The present invention provides a conductive ink produced by the conductive ink manufacturing method described above.

본 발명은 또한 상술한 전도성 잉크를 기판 표면에 도포하는 단계; 및 상기 도포된 전도성 잉크를 소결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 필름 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method of manufacturing a conductive ink, comprising the steps of: applying the above-described conductive ink to a substrate surface; And sintering the applied conductive ink. The present invention also provides a method for producing a conductive film.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 소결은 섭씨 200도 미만의 온도로 진행된다. According to one embodiment of the present invention, the sintering proceeds at a temperature of less than 200 degrees Celsius.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판은 플라스틱 기판이다. According to an embodiment of the present invention, the substrate is a plastic substrate.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전도성 잉크는 섭씨 150도 이하의 온도에서 응집된다.
According to one embodiment of the present invention, the conductive ink is agglomerated at a temperature of 150 degrees Celsius or less.

본 발명은 OA가 리간드로 캡핑된 전도성 금속 나노입자를, 아세트산에 침지시킴으로써 리간드 치환을 유도, 우수한 전도성을 갖는 전도성 잉크를 제조하며, 섭씨 200도 미만의 저온 공정으로도 전도성 필름이 제조될 수 있다.
The present invention can produce a conductive ink having excellent conductivity by inducing ligand substitution by immersing conductive metal nanoparticles in which OA is capped with a ligand in acetic acid, and a conductive film can be produced even at a low temperature process of less than 200 degrees Celsius .

도 1은 아세트산(AA) 침지 후 리간드-치환 은 나노입자와, 본 발명에 따라 제조된 OA-캡핑 은 나노입자의 TGA 결과이다.
도 2a는 온도 함수에 대한 본 발명에 따라 제조된 전도성 은 잉크의 전기적 저항을 측정한 결과이며, 도 2b 내지 2d는 각각 30분, 1시간 및 2시간 단위로 소결(curing)된 전도성 은 나노잉크의 표면 모폴로지 사진이다.
도 2e는 2시간동안 섭씨 100도에서 경화된 전도성 필름의 수직 단면 사진이다.
도 3은 인시투 은 나노입자의 TEM 결과이다.
도 4a는 OA-캡핑 은 나노입자와 순수OA의 FTIR 스펙트럼, 도 4b는 본 발명에 따라 제조된 리간드-치환 은 나노입자 및 순수 AA의 FTIR 스펙트럼이다.
도 5a는 OA-캡핑 은 나노입자, 5b는 본 발명에 따라 제조된 리간드-치환 은 나노입자의 XPS 스펙트럼이다.
Figure 1 shows the TGA results of the ligand-substituted silver nanoparticles after saponification with acetic acid (AA) and the OA-capping silver nanoparticles prepared according to the present invention.
FIG. 2A shows the result of measuring the electrical resistance of the conductive silver ink prepared according to the present invention with respect to the temperature function, and FIGS. 2B to 2D show the results of measuring the electrical resistance of the conductive silver nanoink Of the surface morphology.
Figure 2e is a vertical cross-sectional photograph of a conductive film cured at 100 degrees centigrade for 2 hours.
Fig. 3 shows TEM results of in situ nanoparticles.
FIG. 4A is the FTIR spectrum of the OA-capping nanoparticles and pure OA, FIG. 4B is the FTIR spectrum of the ligand-substituted silver nanoparticles and pure AA prepared according to the present invention.
5A is OA-capping nanoparticles, and 5B is an XPS spectrum of ligand-substituted silver nanoparticles prepared according to the present invention.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the width, length, thickness, etc. of components may be exaggerated for convenience. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

상술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 OA(올레일아민)으로 코팅된 은 나노입자를 아세트산에 침지시키는 방식으로, 은 나노입자의 리간드를 치환시키는 방법으로 은 나노입자 잉크를 제조한다. 이로써 본 발명에 따른 전도성 잉크의 은 나노입자 표면에는 아세테이트 이온이 결합된다. 이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
In order to solve the above problems, the present invention produces silver nanoparticle inks by substituting the ligands of silver nanoparticles by immersing silver nanoparticles coated with OA (oleylamine) in acetic acid. Thus, acetate ions are bound to the silver nanoparticle surface of the conductive ink according to the present invention. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples.

실시예Example

단일상의 분산된 은 나노입자를 준비하였다. 이를 위하여, 질산은(AgNO3) 2.5g을 올레일아민(OA, C18H37N) 100mL에 첨가, 교반하였다. 다음, 1시간동안 섭씨 180도에서 1시간(고온 성숙 단계), 섭씨 150도에서 5시간(저온 인큐베이션 단계) 동안 처리하여 12.2 nm 직경의 OA가 캡핑된 은 나노입자를 합성하였다. 상기 제조된 생성물을 분산-원심분리 공정을 통하여 정제하고, 메탄올 용액에 이를 침지시켜 잉여의 표면-캡핑 OA를 치환시켰다. Single phase dispersed silver nanoparticles were prepared. To this end, 2.5 g of silver nitrate (AgNO3) was added to 100 mL of oleylamine (OA, C18H37N) and stirred. Next, OA-capped silver nanoparticles having a diameter of 12.2 nm were synthesized by treating them for 1 hour at 180 ° C for 1 hour (high temperature maturation step) and at 150 ° C for 5 hours (low temperature incubation step). The product was purified through a dispersion-centrifugation process and immersed in a methanol solution to displace excess surface-capping OA.

다음 은 나노입자를 99.9% 아세트산에 상이한 시간대로 침지시켜 은 나노입자로부터 OA를 치환시켰다. 아세트산 침지 단계 후, 에탄올을 현탁액에 주입하여, 30분간 10000 rpm으로 원심분리하였다. 얻어진 나노입자를 다시 에탄올에 분산시킨 후, 원심분리하였다. 최종적으로 30 중량%의 은 나노입자를 에탄올-기반 용매에 분산시켜, 전도성 잉크를 제조하였다.
Next, the nanoparticles were immersed in 99.9% acetic acid at different times to displace OA from the silver nanoparticles. After the acetic acid immersion step, ethanol was added to the suspension and centrifuged at 10,000 rpm for 30 minutes. The resulting nanoparticles were again dispersed in ethanol and then centrifuged. Finally, 30 wt% silver nanoparticles were dispersed in an ethanol-based solvent to prepare a conductive ink.

분석 analysis

도 1은 아세트산(AA) 침지 후 OA가 아세테이트 이온으로 치환된 은 나노입자인 리간드-치환 은 나노입자와, OA-캡핑 은 나노입자의 TGA 결과이다.Figure 1 shows the TGA results of the ligand-substituted silver nanoparticles and the OA-capped silver nanoparticles, in which OA was replaced with acetate ion after acetic acid (AA) dipping.

도 1을 참조하면, 아세트산 침지 시간 증가에 따른 잔류 리간드를 알 수 있다. 도 1에서 침지시간이 증가함에 따라 잔류 리간드는 치환되었으며, 1시간 침지의 경우 4.49중량%, 2시간의 경우 4.23 중량%, 3시간의 경우 3.89, 5시간의 경우 3.11, 10시간의 경우 2.36중량%이었다. 따라서, 은 나노입자가 아세트산에 침지됨에 따라, 캡핑 리간드가 10시간 경과 후 약 10 중량% 수준으로 크게 감소되는 것을 알 수 있으며, 심지어는 1시간 경과 후에도 8 중량%까지 리간드가 감소하였다. Referring to FIG. 1, residual ligand due to increase in acetic acid immersion time can be known. As shown in FIG. 1, the residual ligand was replaced with 4.49 wt% for 1 hour, 4.23 wt% for 2 hours, 3.89 for 3 hours, 3.11 for 5 hours, 2.36 wt% for 10 hours %. Thus, it can be seen that as the silver nanoparticles were immersed in acetic acid, the capping ligand was greatly reduced to about 10 wt% after 10 hours, and even after 1 hour, the ligand was reduced to 8 wt%.

본 발명은 상술한 리간드 감소에 따른 저온에서의 전기적 특성 향상을 기대할 수 있는데, 이를 위하여 상술한 바와 같이 30 중량 %의 은 나노입자를 제조하였으며, 통상 본 발명에 따른 방식으로 리간드가 감소되지 않은 상태의 OA-캡핑 은 나노입자의 전기적 저항값은 섭씨 250도에서 20분 소결 후 5.63μΩcm이었다. The present invention can be expected to improve the electrical characteristics at low temperature according to the reduction of the ligand described above. For this purpose, 30 wt% silver nanoparticles are prepared as described above. In general, The OA-capping of the nanoparticles was 5.63 μΩcm after sintering at 250 ° C for 20 minutes.

도 2a는 온도 함수에 대한 본 발명에 따라 제조된 전도성 은 잉크의 전기적 저항을 측정한 결과이며, 도 2b 내지 2d는 각각 30분, 1시간 및 2시간 단위로 소결(curing)된 전도성 은 나노잉크의 표면 모폴로지 사진이다. 또한 도 2e는 2시간동안 섭씨 100도에서 소결된 전도성 필름의 수직 단면 사진이다.FIG. 2A shows the result of measuring the electrical resistance of the conductive silver ink prepared according to the present invention with respect to the temperature function, and FIGS. 2B to 2D show the results of measuring the electrical resistance of the conductive silver nanoink Of the surface morphology. 2E is a vertical cross-sectional photograph of the conductive film sintered at 100 degrees centigrade for 2 hours.

도 2a를 참조하면, 비슷한 수준의 저항(7.13μΩcm)이 섭씨 250도에서 불과 5분만에 확인할 수 있었으며, 10분 경화 후에는 4.54μΩcm 수준이었다. 이 수치는 통상의 벌크 은 소재의 저항과 유사하며, 동일 조건에서 OA-캡핑 잉크의 저항값보다 월등히 개선된 것이다. 게다가, 본 발명에 따라 리간드가 감소된 은 나노입자 잉크는 낮은 온도에서의 가공성을 갖는다. OA-캡핑 은 잉크와 비교하여 볼 때, 본 발명에 따라 제조된 리간드-치환 은 나노입자는 섭씨 200도에서 월등히 개선된 전기적 특성을 보이며, 1시간의 경화 시간을 통하여 섭씨 100도 및 150도에서 10 μΩcm 미만의 저항값을 보였다. 따라서, 섭씨 200도 이하의 온도, 예를 들어 100 및 150도 수준의 낮은 온도는 플라스틱 기판의 사용이 가능한 온도이므로, 이는 본 발명에 따른 방법에 따라 리간드-치환 은 나노입자가 가지는 우수한 공정상 장점이다.Referring to FIG. 2A, a similar resistance (7.13 mu OMEGA cm) was found at 250 degrees Celsius in only 5 minutes, and after 10 minutes curing, it was 4.54 mu OMEGA cm. This figure is similar to the resistance of a material in a normal bulk, and is much better than the resistance of an OA-capping ink under the same conditions. In addition, silver nanoparticle inks with reduced ligands according to the present invention have processability at low temperatures. OA-capping, as compared to inks, the ligand-substituted silver nanoparticles prepared according to the present invention exhibit significantly improved electrical properties at 200 degrees Celsius and exhibit improved electrical properties at 100 degrees Celsius and 150 degrees Celsius through 1 hour of curing time The resistance value was less than 10 μΩcm. Thus, temperatures below 200 degrees Celsius, for example, temperatures as low as 100 and 150 degrees Celsius, are temperatures at which a plastic substrate can be used, which means that according to the method according to the invention, the advantages of the ligand-substituted silver nanoparticles to be.

도 2c 내지 2d를 참조하면, 30분간, 1시간, 2시간 동안 섭씨 100도로 경화된 본 발명의 전도성 필름의 잘 응집된 표면 모폴로지를 확인할 수 있다. 상기 전도성 필름의 측정 두께(200 ㅁ 10 nm)와 면 저항에 따라 모든 저항값이 계산되었다. Referring to Figs. 2c to 2d, a well-agglomerated surface morphology of the conductive film of the present invention cured at 100 deg. C for 30 minutes, 1 hour and 2 hours can be confirmed. All resistance values were calculated according to the measured thickness (200 nm 10 nm) and the surface resistance of the conductive film.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전도성 잉크와 필름이 가지는 우수한 전기적 특성은 아세트산 침지에 따른 감소된 리간드 수에 기인하며, 이것은 리간드 감소와 열처리 공정(소결 공정)에서의 은 나노입자의 응집을 보다 용이하게 한다. 더 나아가, 아세트산 침지 공정은 리간드 감소뿐만 아니라 리간드 교환을 유도하는데, 본 발명에 따른 아세트산 침지 처리에 따라, 높은 비등점(약 섭씨 350도)을 가지며 열적으로 안정한 OA는, 상대적으로 OA에 비하여 짧은 체인을 가지며, 덜 안정한 아세테이트 이온으로 교환된다. As described above, the excellent electrical properties of the conductive ink and the film according to the present invention are attributed to the reduced number of ligands due to acetic acid immersion, which makes it easier to aggregate silver nanoparticles in the ligand reduction and heat treatment process (sintering process) . Further, the acetic acid immersion process induces ligand exchange as well as ligand reduction. According to the acetic acid immersion treatment according to the present invention, OA having a high boiling point (about 350 degrees Celsius) and being thermally stable has a shorter chain And is exchanged with the less stable acetate ion.

따라서 본 발명에 따른 아세트산 처리에 따라 은 나노입자 표면의 OA 리간드 제거가 은 나노입자의 리간드 치환(교환)에 의하여 이루어지는 것을 알 수 있다. 또한 이러한 리간드 치환에 의하여 소결 시간과 온도를 감소시킬 수 있으며, 이는 결국 플라스틱 기판으로의 적용 가능성과, 전도성 향상이라는 효과를 발생시킨다. Therefore, it can be seen that OA ligand removal on the surface of silver nanoparticles is carried out by acetic acid treatment according to the present invention by ligand replacement (exchange) of silver nanoparticles. In addition, the sintering time and temperature can be reduced by such a ligand substitution, resulting in a possibility of application to a plastic substrate and an effect of improving conductivity.

도 3은 인시투 은 나노입자의 TEM 결과이다. Fig. 3 shows TEM results of in situ nanoparticles.

도 3을 참조하면, 온도는 25 내지 300도로 증가시키면서 촬상된 도 3의 a 내지 f는 리간드-치환 은 나노입자, g-l은 원래 상태인 OA-캡핑 은 나노입자의 TEM 결과이다. 상기 도면을 참조하면, 본 발명에 따라 OA 리간드가 감소한 은 나노입자는 섭씨 150도 이하, 정확하게는 섭씨 100도 부근서 응집이 진행되나, 종래 기술에 따른 원래 상태의 OA-캡핑 은 나노입자는 섭씨 200도에서 응집이 시작되는 것을 알 수 있으며, 온도가 증가함에 따라 응집 현상이 보다 커지는 것을 알 수 있다. 이상의 결과는 섭씨 150도 이하에서 응집이 진행되는 본 발명의 전도성 잉크를 사용하는 경우, 섭씨 200도 미만의 온도로 진행되는 소결 공정에 의해서도 우수한 전도성을 갖는 나노입자 기반 전도성 소재(예를 들면 전도성 필름)가 제조될 수 있는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 3, the TEM images of the OA-capping silver nanoparticles of FIGS. 3 (a) through 3 (f) photographed while increasing the temperature by 25 to 300 degrees are ligand-substituted silver nanoparticles and g-1 are in their original state. According to the present invention, silver nanoparticles reduced in OA ligand according to the present invention exhibit agglutination at a temperature of about 150 ° C or less, precisely about 100 ° C, but the conventional state of OA-capping nanoparticles It can be seen that the flocculation starts at 200 ° C., and the flocculation phenomenon becomes larger as the temperature increases. The above results indicate that when the conductive ink according to the present invention, which is agglomerated at a temperature of 150 DEG C or less, is used, a nanoparticle-based conductive material having excellent conductivity even by a sintering process at a temperature of less than 200 DEG C (for example, ) Can be produced.

도 4a는 OA-캡핑 은 나노입자와 순수OA의 FTIR 스펙트럼, 도 4b는 본 발명에 따라 제조된 리간드-치환 은 나노입자 및 순수 AA의 FTIR 스펙트럼이다. FIG. 4A is the FTIR spectrum of the OA-capping nanoparticles and pure OA, FIG. 4B is the FTIR spectrum of the ligand-substituted silver nanoparticles and pure AA prepared according to the present invention.

도 4a를 참조하면, OA-캡핑 은 나노입자의 스펙트럼은 OA의 스펙트럼과 유사하다. 두 스펙트럼에서 2921 및 2852 cm-1에서 나타나는 2개의 날카로운 피크는 비대칭성 및 대칭성의 CH2 스트레칭 모드에 각각 기인한다. 2642 cm-1 피크는 OA 탄소 체인의 C-H 스트레칭 모드에 기인하며, 1330-1650 cm-1에서의 밴드는 -NH2 벤딩 모드에 기인한다. 흡착 상태에서의 계면 활성 리간드는 은 나노입자의 표면과 강하게 결합되어 있으며, 그 결과 1차 아민의 변형 진동에 의하여 특징적 밴드가 낮은 주파수 영역으로 이동되었다. Referring to FIG. 4A, the spectrum of OA-capping nanoparticles is similar to that of OA. Two sharp peaks appearing at 2921 and 2852 cm < -1 > in the two spectra are attributable to the CH2 stretching modes of asymmetry and symmetry, respectively. The 2642 cm-1 peak is attributed to the C-H stretching mode of the OA carbon chain and the band at 1330-1650 cm-1 is due to the -NH2 bending mode. The surface active ligands in the adsorption state are strongly bound to the surface of the silver nanoparticles, and as a result, the characteristic band shifts to the low frequency region due to the deformation vibration of the primary amine.

반면, 본 발명에 따라 아세트산에 10시간 수준으로 침지된 은 나노입자는 아세트산에 대응되는 피크 특성을 나타내지 않는다(도 4b 참조). C=O 스테레칭 모드로부터 발생하는 강력한 1710 cm-1 피크 등이 본 발명에 따른 은 나노입자에서는 나타나지 않으며, 1405 및 1562 cm-1에서의 카르복실레이트 이온의 대칭 및 비대칭 스테레칭 모드가 본 발명에 따른 은 나노입자에서 나타난다.On the other hand, the silver nanoparticles immersed in acetic acid for 10 hours according to the present invention do not exhibit peak characteristics corresponding to acetic acid (see FIG. 4B). Strong 1710 cm < -1 > peak from the C = O staining mode did not appear in the silver nanoparticles according to the present invention, and symmetric and asymmetric steric modes of carboxylate ion at 1405 and 1562 cm & In silver nanoparticles.

도 5a는 OA-캡핑 은 나노입자, 5b는 본 발명에 따라 제조된 리간드-치환 은 나노입자의 XPS 스펙트럼이다.5A is OA-capping nanoparticles, and 5B is an XPS spectrum of ligand-substituted silver nanoparticles prepared according to the present invention.

도 5a를 참조하면, 2 개의 C1s 피크가 284.6 및 286.7 eV에서 나타났다. 일반적으로, 284.6 eV 피크는 알칸 체인의 탄소 원자, 286.7 eV 피크는 상이한 원소간 결합(C-N 및 C-O)에 중첩된다. 하지만, 도 5b를 참조하면, 도 5a와는 다소 상이한 결과가 나타났는데, 284.6 eV 및 286.5 eV에서의 피크는 OA-캡핑 나노입자와 유사하나, 286.7 eV에서 나타나는 피크가 카르복실레이트 탄소에 속한다. 카르복실기 탄소에 대응하는 C1s 피크(290.0 eV)는 나타나지 않았다. 이러한 표면 분석은 OA로부터 카르복실레이트 이온으로의 리간드 교환을 잘 증명해준다. 더 나아가, 카르복실레이트 이온이 침지 용매인 아세트산으로부터 생성된 것임을 알 수 있다. Referring to FIG. 5A, two C1s peaks were shown at 284.6 and 286.7 eV. Generally, the 284.6 eV peak overlaps the carbon atoms of the alkane chain, and the 286.7 eV peak overlaps the different inter-element bonds (C-N and C-O). However, referring to FIG. 5B, there is somewhat different result from FIG. 5A. The peaks at 284.6 eV and 286.5 eV are similar to the OA-capping nanoparticles, but the peak at 286.7 eV belongs to the carboxylate carbon. The C1s peak corresponding to the carboxyl group carbon (290.0 eV) did not appear. This surface analysis demonstrates well the exchange of ligands from OA to carboxylate ions. Further, it can be seen that the carboxylate ion is produced from acetic acid which is an immersion solvent.

이상 살핀 바와 같이 본 발명은 OA가 리간드로 캡핑된 전도성 금속 나노입자를, 아세트산에 침지시킴으로써 리간드 치환을 유도하며, 이로써 전도성 향상, 저온 공정으로도 전도성 필름이 제조될 수 있다. As discussed above, the present invention induces ligand substitution by immersing the conductive metal nanoparticles in which OA is capped with a ligand in acetic acid, whereby a conductive film can be prepared even by a low-temperature process with improved conductivity.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들을 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the disclosed embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

Claims (10)

전도성 잉크 제조방법으로,
올레일아민(OA)가 캡핑된 은 나노입자를 제조하는 단계; 및
상기 은 나노입자를 아세트산에 침지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 제조방법.
As a method for producing a conductive ink,
Preparing silver nanoparticles capped with oleylamine (OA); And
Wherein the silver nanoparticles are immersed in acetic acid.
제 1항에 있어서,
상기 올레일아민(OA)가 캡핑된 은 나노입자를 제조하는 단계는,
질산은을 올레일아민(OA)에 첨가하여 혼합하는 단계; 및
상기 혼합된 질산은과 올레일아민(OA)을 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of preparing the silver nanoparticles capped with oleylamine (OA)
Adding silver nitrate to oleylamine (OA) and mixing; And
And heat treating the mixed silver nitrate and the oleylamine (OA).
제 1항에 있어서,
상기 아세트산에 침지된 은 나노입자 표면에는 아세테이트 이온이 결합되는 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 제조방법.
The method according to claim 1,
And the acetate ion is bound to the surface of the silver nanoparticles immersed in the acetic acid.
제 1항에 있어서,
상기 침지시키는 단계에서의 침지 시간이 증가함에 따라 상기 올레일아민의 제거량이 증가하는 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the removal amount of the oleylamine is increased as the immersion time in the immersion step is increased.
제 3항에 있어서,
상기 아세테이트 이온이 상기 올레일아민을 치환하는 것을 특징으로 하는 전도성 잉크 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the acetate ion substitutes for the oleylamine.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 따른 전도성 잉크 제조방법에 의하여 제조된 전도성 잉크. A conductive ink produced by the method for producing a conductive ink according to any one of claims 1 to 5. 제 6항에 따른 전도성 잉크를 기판 표면에 도포하는 단계; 및
상기 도포된 전도성 잉크를 소결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전도성 필름 제조방법.
Applying a conductive ink according to claim 6 to a substrate surface; And
And sintering the applied conductive ink. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
제 7항에 있어서,
상기 소결은 섭씨 200도 미만의 온도로 진행되는 것을 특징으로 하는 전도성 필름 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the sintering is performed at a temperature of less than 200 degrees Celsius.
제 7항에 있어서,
상기 기판은 플라스틱 기판인 것을 특징으로 하는 전도성 필름 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the substrate is a plastic substrate.
제 7항에 있어서,
상기 전도성 잉크는 섭씨 150도 이하의 온도에서 응집되는 것을 특징으로 하는 전도성 필름 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the conductive ink is agglomerated at a temperature of 150 DEG C or less.
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