KR20180002474A - 나노 구조체 네트워크 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
나노 구조체 네트워크 및 그 제조 방법이 제공된다. 상기 나노 구조체 네트워크는, 나노 구조체가 자기 조립하여 형성된 다결정 형태의 구조를 갖는 나노 구조체를 포함한다. 상기 나노 구조체 네트워크의 제조 방법은 나노 구조체가 제1 용매에 분산된 나노 구조체 용액이 준비되는 단계, 상기 제1 용매보다 높은 점도를 갖는 제2 용매에 상기 나노 구조체 용액을 첨가하여 나노 구조체 잉크를 제조하는 단계, 기판상에 상기 나노 구조체 잉크를 코팅하는 단계 및 상기 기판상에 코팅된 상기 나노 구조체 잉크에 포함된 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매를 증발시켜, 나노 구조체 네트워크를 형성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 나노 구조체 네트워크 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 나노 구조체가 자기 조립하여 형성된 다결정 형태의 구조를 갖는 나노 구조체 네트워크 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
투명 전극은 발광 디스플레이와 같이, 빛을 투과시키는 전극이 필요한 경우에 사용하는 것으로, 광 투과율이 높은 절연 물질의 표면에 광 투과율이 높은 박막 전극을 형성하여 제조할 수 있다. 현재 투명전극 물질로 가장 널리 사용되고 있는 ITO(Indium Tin Oxide)는 자원량에 한계가 있고, 최근 가장 활발한 연구가 진행되고 있는 플렉서블 디스플레이의 소자로서 적용되는데 한계가 있다.
최근 ITO 투명전극의 대체물질로써 주목받는 은 나노 구조체를 이용한 투명 전극은 전기전도도, 투과도 및 내구성이 우수하고, 제조 공정 및 설비가 간단하여 생산성이 높고, ITO 투명 전극 대비 가격 경쟁력이 우수하다는 장점이 있다. 또한, 은 나노 구조체 투명전극은, 은 나노 구조체의 가늘고 긴 형태의 특성상 휘어져도 깨어지지 않아 플렉서블 투명 전극의 형성이 가능하다.
이에 따라, 은 나노 구조체를 이용한 투명 전극 제조를 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 다결정 형태의 구조를 갖는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 복수의 셀 모양이 형성된 나노 구조체 네트워크의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 투과도가 향상된 나노 구조체 네트워크의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 시간이 단축된 나노 구조체 네트워크의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 제조 공정이 간소화된 나노 구조체 네트워크의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 나노 구조체 네트워크 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 나노 구조체 네트워크 제조 방법은 나노 구조체가 제1 용매에 분산된 나노 구조체 용액이 준비되는 단계, 상기 제1 용매보다 높은 점도를 갖는 제2 용매에 상기 나노 구조체 용액을 첨가하여 나노 구조체 잉크를 제조하는 단계, 기판상에 상기 나노 구조체 잉크를 코팅하는 단계 및 상기 기판상에 코팅된 상기 나노 구조체 잉크에 포함된 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매를 증발시켜, 나노 구조체 네트워크를 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 용매의 증기압은 상기 제2 용매보다 높을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 나노 구조체 잉크를 제조하는 단계는, 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매를 혼합하는 혼화제를 상기 제2 용매에 첨가하는 것을 포함하고, 상기 혼화제의 증기압은 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매보다 높은 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기판상에 상기 나노 구조체 잉크를 코팅하는 단계는, 상기 기판상에 액체 상태의 코팅막을 생성하는 단계 및 상기 코팅막이 서로 이격된 복수의 제1 액적(droplet)으로 분리되는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 나노 구조체를 형성하는 단계는, 상기 제1 액적에서, 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매보다 상기 혼화제가 먼저 증발되어, 제2 액적이 형성되는 단계, 상기 제2 액적에서, 상기 제1 용매가 상기 제2 용매보다 먼저 증발되어, 제3 액적이 형성되는 단계, 상기 제3 액적에서, 상기 제2 용매가 증발되는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 액적은 중심부 및 주변부를 포함하고, 상기 중심부 내에서 상기 제1 용매의 농도는 상기 제2 용매의 농도보다 낮고, 상기 주변부 내에서 상기 제1 용매의 농도는 상기 제2 용매의 농도보다 높고, 상기 중심부 내의 상기 나노 구조체의 농도보다 상기 주변부 내의 상기 나노 구조체의 농도가 높을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 나노 구조체와 상기 제1 용매 사이의 친화도(affinity)가, 상기 나노 구조체와 상기 제2 용매 사이의 친화도 보다 높을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 액적이 형성되는 단계는, 상기 나노 구조체에 대한 상기 제1 용매 및 제2 용매의 친화도 차이에 의해, 제2 액적의 가장자리로, 상기 나노 구조체가 집중되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 나노 구조체 네트워크의 제조 방법은, 상기 나노 구조체가 복수의 셀(cell) 모양을 구성하면서, 다결정 형태의 구조로 자기 조립(self-assembly)되어 상기 나노 구조체 네트워크를 형성하고, 상기 복수의 셀의 평균 크기는 상기 제2 용매의 함량 또는 점도에 의해 조절되는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 용매의 함량이 증가할수록 상기 복수의 셀의 평균 크기는 증가하고, 상기 제2 용매의 함량이 감소할수록 상기 복수의 셀의 평균 크기는 감소할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 용매의 점도가 증가할수록 상기 복수의 셀의 평균 크기는 감소하고, 상기 제2 용매의 점도가 감소할수록 상기 복수의 셀의 평균 크기는 증가할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 나노 구조체 네트워크의 제조 방법은, 상기 기판상에 상기 나노 구조체 잉크를 코팅하는 단계 전에, 상기 기판의 표면을 전처리하여, 친수성(hydrophilic) 표면으로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기판의 표면을 전처리하는 방법은 oxygen plasma일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 용매는 α-terpineol, cyclohexanol 또는 1-dodecanol 중 선택되는 어느 하나일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기판상에 상기 나노 구조체 잉크를 코팅하는 방법은 슬롯다이(slot die), 메이어 로드(Meyer rod) 또는 닥터 블레이드(doctor blade) 중에서 어느 하나일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 나노 구조체는 은, 구리, 금, ITO, ATO 또는 FTO 중에서 어느 하나를 이용하여 제조된 것 일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 나노 구조체는 나노 와이어(wire) 또는 core-shell 중에서 어느 하나의 구조를 가질 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 나노 구조체 네트워크를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 나노 구조체 네트워크는 나노 구조체가 자기 조립하여 형성된 다결정 형태의 구조를 갖는 나노 구조체를 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 나노 구조체는 가시광선 영역에서 광 투과율이 80% 이상인 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 나노 구조체는 패터닝 공정 없이 제조된 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른, 나노 구조체 네트워크는 나노 구조체가 자기 조립하여 상기 복수의 셀 모양이 형성된, 다결정 형태의 구조를 갖는다. 이에 따라, 투과도가 높은 나노 구조체 네트워크가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른, 나노 구조체 네트워크의 제조 방법은 상기 나노 구조체가 분산된 제1 용매 및 제2 용매를 포함하는 나노 구조체 잉크를 제조하는 것을 포함하고, 상기 나노 구조체 잉크는 기판상에서 액적을 형성한다. 상기 액적은 중심부 및 주변부를 포함하고, 상기 나노 구조체는 상기 주변부에서 높은 농도로 존재하며, 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매가 증발됨에 따라, 상기 나노 구조체는 자기 조립하여 나노 구조체 네트워크를 형성하며 상기 기판상에 잔존한다. 이에 따라, 복수의 셀 모양이 형성된, 다결정 형태의 구조를 갖는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 나노 구조체 네트워크의 형성 과정을 촬영한 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 나노 구조체 네트워크를 형성하는 나노 구조체의 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 SEM 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 투과도 측정 그래프이다.
도 7은 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 SEM 사진이다.
도 8은 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 투과도 측정 그래프이다.
도 9는 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 면 저항(sheet resistance)을 측정한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법에서 기판의 표면 전처리 여부에 따른 접촉각(contact angle) 측정 사진이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 SEM 사진이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 투과도 측정 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크를 이용한 투명 전극의 전기전도도 시험 사진이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 나노 구조체 네트워크의 형성 과정을 촬영한 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 나노 구조체 네트워크를 형성하는 나노 구조체의 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 SEM 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 투과도 측정 그래프이다.
도 7은 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 SEM 사진이다.
도 8은 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 투과도 측정 그래프이다.
도 9는 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 면 저항(sheet resistance)을 측정한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법에서 기판의 표면 전처리 여부에 따른 접촉각(contact angle) 측정 사진이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 SEM 사진이다.
도 12는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 투과도 측정 그래프이다.
도 13은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크를 이용한 투명 전극의 전기전도도 시험 사진이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2a 내지 도 2d를 참조하면, 나노 구조체(110)가 제1 용매에 분산된 나노 구조체 용액이 준비된다(S110). 일 실시 예에 따르면, 상기 나노 구조체(110)는 나노 와이어 또는 core-shell 구조일 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 상기 나노 구조체(110)는 은, 구리, 금, ITO, ATO 또는 FTO 중에서 어느 하나로 제조된 것 일 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 구조체는 은 나노 와이어이고, 상기 나노 구조체 용액의 농도는 0.1~3.0wt%일 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 나노 구조체 용액은 NANOPYXIS 사에서 구매한, 0.5wt% 은 나노 와이어 수용액일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 용매는 증류수일 수 있다.
상기 제1 용매보다 높은 점도를 갖는 제2 용매에 상기 나노 구조체 용액을 첨가하여 나노 구조체 잉크를 제조한다(S120). 일 실시 예에 따르면, 제조된 상기 나노 구조체 잉크는 1분간 초음파 처리될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 용매는 상기 제1 용매보다 점도가 높고, 증기압이 낮을 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 용매는 α-terpineol, cyclohexanol 또는 1-dodecanol 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 나노 구조체(110)는 상기 제1 용매에 대한 친화도(affinity)가, 상기 제2 용매에 대한 친화도보다 높을 수 있다. 이에 따라, 상기 나노 구조체 잉크가 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매로 분리되는 경우, 상기 나노 구조체(110)는 상기 제1 용매 상에 분산된 상태로 분리될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매 사이의 친화도는 낮을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 나노 구조체 잉크는 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매를 혼합하는 혼화제(124)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매 사이의 친화도가 낮더라도, 상기 혼화제(124)에 의해 용이하고 균일하게 혼합될 수 있다. 따라서, 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매에 대해 상기 나노 구조체(110)의 친화도가 상이한 경우에도, 상기 나노 구조체(110)는 상기 나노 구조체 잉크 전체에서 균일하게 분산될 수 있다. 상기 혼화제(124)는 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매보다 점도가 낮고, 증기압이 높을 수 있다. 상기 혼화제(124)는 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매에 대한 친화도가 우수할 수 있다. 예를 들어, 상기 혼화제(124)는 메탄올일 수 있다.
기판(150)상에 상기 나노 구조체 잉크를 코팅한다(S130). 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(150)상에 상기 나노 구조체 잉크를 코팅하는 방법은 슬롯다이(slot die), 메이어 로드(Meyer rod) 또는 닥터 블레이드(doctor blade) 중에서 어느 하나를 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(150)은 PET 필름일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(150)상에 상기 나노 구조체 잉크를 코팅한 뒤, 상온에서 1분간 건조시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기판(150)상에 상기 나노 구조체 잉크를 코팅하여, 도 2a에 도시된 바와 같이, 액체 상태의 상기 코팅막은 서로 이격된 복수의 제1 액적(droplet, 130)으로 분리될 수 있다. 구체적으로, 상기 나노 구조체 잉크를 코팅하여 형성된 코팅막은, 상기 나노 구조체 잉크가 포함하는 상기 제2 용매의 높은 점성력에 의해 상기 제1 액적(130)을 형성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기판(150)상에 상기 나노 구조체 잉크를 코팅하기 전에, 상기 기판(150)의 표면이 전처리 될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(150)은 oxygen plasma로 전처리 되고, 상기 기판(150)의 표면은 친수성(hydrophilic) 표면으로 변환될 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(150)의 극성 작용기(polar group)에 의한 상기 기판(150)과 상기 나노 구조체 잉크 사이의 부착력(adhesion)이 향상되고, 상기 나노 구조체 잉크가 상기 기판(150)상에 균일하게 코팅될 수 있다.
상기 기판(150)상의 상기 나노 구조체 잉크가 포함하는 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매를 증발시켜, 나노 구조체 네트워크를 형성한다(S140). 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 액적(130)은 상기 제1 용매, 상기 제2 용매 및 상기 나노 구조체(110)를 포함할 수 있다. 상기 기판(150)상의 상기 제1 액적(130)에 포함된 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매가 증발되고, 상기 나노 구조체(110)는 복수의 셀(cell) 모양을 구성하면서, 다결정 형태의 구조로 자기 조립(self-assembly)되어 상기 나노 구조체 네트워크를 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(150)상에 형성된 상기 나노 구조체 네트워크는 70℃에서 건조될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 기판(150)상에 잔존하는 상기 제1 용매 또는 상기 제2 용매를 제거하기 위해, 상기 기판(150)을 알코올(예를 들어, 메탄올)에 10분간 담근 후, 150℃에서 1시간 동안 가열할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기판(150)상에 형성된 상기 제1 액적(130)은 상기 나노 구조체(110), 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매 외에, 상기 혼화제(124)를 더 포함할 수 있다. 상기 혼화제(124)는 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매보다 낮은 증기압을 갖고, 이에 따라, 도 2b에 도시된 것과 같이, 상기 제1 액적(130)에서 가장 먼저 증발되어 제2 액적(132)이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 제2 액적(132)은, 중심부(140) 및 주변부(142)로 분리될 수 있다. 구체적으로, 서로 친화도가 낮은 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매를 균일하게 혼합하는 상기 혼화제(124)가 증발되어, 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매의 혼합 상태가 균일하지 않고, 일부 분리될 수 있다. 예를 들어, 상기 중심부(140) 내에서 상기 제1 용매의 농도는 상기 제2 용매의 농도보다 낮고, 상기 주변부(142) 내에서의 상기 제1 용매의 농도는 상기 제2 용매의 농도보다 높다. 구체적으로, 상기 제1 용매보다 점도가 높은 상기 제2 용매의 점성력에 의해, 상기 제2 용매는 상기 중심부(140) 내에서 농도가 높고, 상기 제1 용매는 상기 주변부(142) 내에서 농도가 높을 수 있다. 예를 들어, 상기 중심부(140) 내의 상기 나노 구조체(110)의 농도는 상기 주변부(142) 내의 상기 나노 구조체(110)의 농도보다 낮을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 액적(132)에 포함된 상기 제1 용매가 증발되어, 제3 액적이 형성될 수 있다. 상기 제1 용매는 상기 제2 용매보다 증기압이 높아, 상기 제2 용매보다 먼저 증발될 수 있다. 상기 제1 용매가 증발됨에 따라, 상기 제1 용매에 많이 포함된 상기 나노 구조체(110)는 상기 주변부(142)에 잔존할 수 있다. 상기 제3 액적에 포함된 상기 제2 용매가 증발됨에 따라, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 주변부(142)에 잔존하는 상기 나노 구조체(110)는 상기 복수의 셀 모양을 구성하면서, 다결정 형태의 구조로 자기 조립된 상기 나노 구조체 네트워크를 형성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 나노 구조체 네트워크의 상기 복수의 셀의 평균 크기는 상기 제2 용매의 함량 또는 점도에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 용매의 함량이 증가할수록, 또는 상기 제2 용매의 점도가 감소할수록 상기 복수의 셀의 평균 크기는 증가할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 용매의 함량이 감소할수록, 또는 상기 제2 용매의 점도가 증가할수록 상기 복수의 셀의 평균 크기는 감소할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른, 상기 나노 구조체 네트워크는 상기 나노 구조체(110)가 자기 조립하여 상기 복수의 셀 모양이 형성된, 다결정 형태의 구조를 갖는다. 이에 따라, 투과도가 높은 상기 나노 구조체 네트워크가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예와 달리, 상기 나노 구조체(110)가 상기 복수의 셀 모양으로 자기 조립하여 형성된 다결정 형태의 구조를 갖지 못하는 랜덤(random) 나노 구조체 네트워크의 경우, 상기 나노 구조체(110)가 상기 기판(150) 전체에 무질서하게 분포되어, 상기 나노 구조체 네트워크의 투과도가 저하될 수 있다. 이에 따라, 높은 투과도를 필요로 하는 투명 전극으로의 응용이 제한될 수 있다.
하지만 본 발명의 실시 예와 같이, 상기 나노 구조체(110)가 자기 조립하여 상기 복수의 셀 모양을 갖는 다결정 형태의 구조를 형성하는 경우, 높은 투과도를 갖는 상기 나노 구조체 네트워크가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른, 상기 나노 구조체 네트워크의 제조 방법은 상기 나노 구조체(110)가 분산된 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매를 포함하는 상기 나노 구조체 잉크를 제조하는 것을 포함하고, 상기 나노 구조체 잉크는 상기 기판(150)상에서 액적을 형성한다. 상기 액적은 상기 중심부(140) 및 상기 주변부(142)를 포함하고, 상기 나노 구조체(110)는 상기 주변부(142)에서 높은 농도로 존재하며, 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매가 증발됨에 따라, 상기 나노 구조체(110)는 자기 조립하여 상기 나노 구조체 네트워크를 형성하며 상기 기판(150)상에 잔존한다. 이에 따라, 상기 복수의 셀 모양이 형성된, 다결정 형태의 구조를 갖는 상기 나노 구조체 네트워크의 제조 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예와 달리, 상기 나노 구조체 네트워크의 제조 방법이, 상기 나노 구조체 잉크가 상기 기판(150)상에 상기 액적을 형성하고, 상기 액적의 상기 주변부(142)에서 상기 나노 구조체(110)가 상기 복수의 셀 모양이 형성된, 다결정 형태의 구조로 자기 조립하지 못하는 경우, 상기 나노 구조체(110)는 무작위(random) 형태의 구조로 자기 조립될 수 있다. 상기 나노 구조체(110)가 상기 무작위 형태의 구조로 자기 조립된 나노 구조체 네트워크의 경우, 요구되는 전기적 특성을 유지하기 위해, 많은 양의 상기 나노 구조체(110)가 필요하고, 이로 인해, 상기 나노 구조체(110)의 밀도가 높아져, 투과도가 낮아진다. 이에 따라, 상기 무작위 형태의 구조로 자기 조립된 나노 구조체 네트워크는 높은 투과도가 요구되는 투명 전극 등에 이용될 수 없다. 또는, 본 발명의 실시 예와 달리, 패터닝 공정을 수행하여, 일정한 형태를 갖는 나노 구조체 네트워크를 제조하는 경우, 제조 공정이 복잡하고, 제조 비용이 증가될 수 있다.
하지만 본 발명의 실시 예와 같이, 상기 기판(150)상에 상기 나노 구조체 잉크가 상기 중심부(140) 및 상기 주변부(142)를 포함하는 상기 액적을 형성하고, 상기 액적에서 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매가 증발하여, 상기 나노 구조체(110)가 상기 주변부(142)에서 자기 조립하여 상기 나노 구조체 네트워크를 형성하는 경우, 상기 복수의 셀 모양이 형성된, 다결정 형태의 구조를 갖는 상기 나노 구조체 네트워크의 제조 방법이 제공될 수 있다. 또한, 상기 복수의 셀은 크기의 조절이 가능하여, 용도에 맞도록 최적화된 상기 복수의 셀의 크기를 갖는 나노 구조체 네트워크 및 상기 나노 구조체 네트워크를 이용한 투명 전극이 제조될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 나노 구조체 네트워크의 경우, 제조 공정이 간단하고, 제조 비용이 절감될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 나노 구조체 네트워크의 형성 과정을 촬영한 SEM 사진이다.
도 3을 참조하면, 제1 용매에 은 나노 와이어 2.5g이 분산된 0.5wt% 나노 구조체 용액을 준비하였다. 상기 나노 구조체 용액을 혼화제 6g을 포함하는 제2 용매 1.5g에 첨가하여, 나노 구조체 잉크를 제조하였다. 상기 나노 구조체 잉크를 Meyer rod를 이용하여 기판에 코팅하여, 나노 구조체 네트워크의 형성 과정을 확인하였다. 기판상에 나노 구조체 잉크가 고르게 코팅되었다. 나노 구조체 잉크의 코팅 후 15초 경과 시점에서, 복수의 셀이 형성되기 시작하였다. 기판에 나노 구조체 잉크를 코팅하고 15초 이내에, 혼화제가 증발되고, 제2 용매가 액적을 형성하기 시작하였다. 나노 구조체 잉크의 코팅 후 40초 경과 시점에서, 나노 구조체가 복수의 셀 모양을 구성하면서, 다결정 형태의 구조로 자기 조립되어 나노 구조체 네트워크를 형성하는 것을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 나노 구조체 네트워크를 형성하는 나노 구조체의 사진이다.
도 4를 참조하면, (a)는 은 나노 와이어 수용액의 사진이고, (b)는 (a)의 은 나노 와이어 수용액을 SEM으로 촬영한 사진이다. 은 나노 와이어가 수용액 상에 잘 분산되어 있는 것을 확인할 수 있다.
실시 예 1 내지 3에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조.
NANOPYXIS 사에서 구매한 0.5wt% 은 나노 와이어 수용액 2.5g, Sigma Aldrich 사에서 구매한 90% α-terpineol 0.5g, 및 메탄올 7.0g을 혼합하여 나노 구조체 잉크를 제조하고, 1분간 초음파 처리하였다. PET 필름의 표면을 oxygen plasma로 10초간 전처리하고, PET 필름상에 Meyer rod를 이용하여 나노 구조체 잉크를 코팅한다. 나노 구조체 잉크가 코팅된 PET 필름을 70℃에서 건조하고, 메탄올에 10분간 담근 뒤, 150℃에서 1시간 동안 열처리하여 실시 예 1에 따른 나노 구조체 네트워크를 제조하였다.
상술된 실시 예 1에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법에서, α-terpineol의 양을 1.5g, 메탄올의 양을 6.0g으로 변경하여 실시 예 2에 따른 나노 구조체 네트워크를 제조하였다.
상술된 실시 예 1에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법에서, α-terpineol의 양을 2.5g, 메탄올의 양을 5.0g으로 변경하여 실시 예 3에 따른 나노 구조체 네트워크를 제조하였다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 SEM 사진이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 투과도 측정 그래프이다.
도 5 및 아래 <표 1>을 참조하면, 실시 예 1 내지 3에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 복수의 셀 모양을 구성하면서, 다결정 형태의 구조로 자기 조립된 것을 확인할 수 있다. (a)는 실시 예 1에 따른 나노 구조체 네트워크의 사진이고, (b)는 실시 예 2에 따른 나노 구조체 네트워크의 사진이고, (c)는 실시 예 3에 따른 나노 구조체 네트워크의 사진이다. 제2 용매로써 사용된 α-terpineol의 함량이 증가할수록 복수의 셀의 평균 크기가 증가하는 것을 알 수 있다.
도 6 및 아래 <표 1>을 참조하면, 실시 예 1 내지 3에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들은 가시광선 영역에서 90% 이상의 투과도를 갖는 것을 확인할 수 있다. 제2 용매로써 사용된 α-terpineol의 함량과 관계없이, 실시 예 1 내지 3에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 투과도는 비교적 일정한 값을 갖는 것을 알 수 있다.
| 구분 | α-terpineol(g) | 복수의 셀의 평균 크기 (μm) |
투과도 (%) @550nm |
Sheet resistance (Ω/sq) |
| 실시 예 1 | 0.5 | 6.71±1.87 | 91.22 | 54.17±7.12 |
| 실시 예 2 | 1.5 | 31.43±3.44 | 92.64 | 50.71±4.75 |
| 실시 예 3 | 2.5 | 126.06±27.88 | 93.06 | 56.88±15.08 |
<표 1>을 참조하면, four-point probe를 이용하여 실시 예 1 내지 3에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 면 저항(sheet resistance)을 측정하였다. 제2 용매로써 사용된 α-terpineol의 함량과 관계없이, 실시 예 1 내지 3에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 면저항은 약 50Ω/sq 정도로 일정한 것을 알 수 있다.
실시 예 1 내지 3에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들은, 동일한 양의 은 나노 와이어를 포함하고, 상이한 양의 α-terpineol를 포함한다. 도 5, 도 6 및 <표 1>을 참조하면, 복수의 셀의 평균 크기는 α-terpineol의 함량이 증가할수록 증가하고, 투과도 및 면 저항은 비교적 일정한 값을 갖는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 나노 구조체 네트워크의 복수의 셀의 평균 크기는 제2 용매의 함량에 의해 조절되는 것을 알 수 있다.
실시 예 4 내지 8에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조.
NANOPYXIS 사에서 구매한 0.1wt% 은 나노 와이어 수용액 2.5g, Sigma Aldrich 사에서 구매한 90% α-terpineol 2.5g, 및 메탄올 5.0g을 혼합하여 나노 구조체 잉크를 제조하고, 1분간 초음파 처리하였다. PET 필름의 표면을 oxygen plasma로 10초간 전처리하고, PET 필름상에 Meyer rod를 이용하여 나노 구조체 잉크를 코팅한다. 나노 구조체 잉크가 코팅된 PET 필름을 70℃에서 건조하고, 메탄올에 10분간 담근 뒤, 150℃에서 1시간 동안 열처리하여 실시 예 4에 따른 나노 구조체 네트워크를 제조하였다.
상술된 실시 예 4에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법에서, 은 나노 와이어 수용액의 농도를 0.25wt%로 변경하여 실시 예 5에 따른 나노 구조체 네트워크를 제조하였다.
상술된 실시 예 4에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법에서, 은 나노 와이어 수용액의 농도를 0.5wt%로 변경하여 실시 예 6에 따른 나노 구조체 네트워크를 제조하였다.
상술된 실시 예 4에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법에서, 은 나노 와이어 수용액의 농도를 1.5wt%로 변경하여 실시 예 7에 따른 나노 구조체 네트워크를 제조하였다.
상술된 실시 예 4에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법에서, 은 나노 와이어 수용액의 농도를 3.0wt%로 변경하여 실시 예 8에 따른 나노 구조체 네트워크를 제조하였다.
비교 예 1 내지 5에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조.
NANOPYXIS 사에서 구매한 0.1wt% 은 나노 와이어 수용액 2.5g 및 메탄올 7.5g을 혼합하여 나노 구조체 잉크를 제조하고, 1분간 초음파 처리하였다. PET 필름의 표면을 oxygen plasma로 10초간 전처리하고, PET 필름상에 Meyer rod를 이용하여 나노 구조체 잉크를 코팅한다. 나노 구조체 잉크가 코팅된 PET 필름을 70℃에서 건조하고, 메탄올에 10분간 담근 뒤, 150℃에서 1시간 동안 열처리하여 비교 예 1에 따른 나노 구조체 네트워크를 제조하였다.
상술된 비교 예 1에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법에서, 은 나노 와이어 수용액의 농도를 0.25wt%로 변경하여 비교 예 2에 따른 나노 구조체 네트워크를 제조하였다.
상술된 비교 예 1에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법에서, 은 나노 와이어 수용액의 농도를 0.5wt%로 변경하여 비교 예 3에 따른 나노 구조체 네트워크를 제조하였다.
상술된 비교 예 1에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법에서, 은 나노 와이어 수용액의 농도를 1.5wt%로 변경하여 비교 예 4에 따른 나노 구조체 네트워크를 제조하였다.
상술된 비교 예 1에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법에서, 은 나노 와이어 수용액의 농도를 3.0wt%로 변경하여 비교 예 5에 따른 나노 구조체 네트워크를 제조하였다.
도 7은 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 SEM 사진이고, 도 8은 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 투과도 측정 그래프이다.
도 7을 참조하면, 실시 예 4 내지 8에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 복수의 셀 모양을 구성하면서, 다결정 형태의 구조로 자기 조립된 반면, 비교 예 1 내지 5에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들은 불규칙한 형태로 배치된 것을 확인할 수 있다. 실시 예 4 내지 8에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들은 상이한 농도의 은 나노 구조체 수용액을 포함하고, 동일한 양의 α-terpineol을 포함한다. 실시 예 4 내지 8에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 복수의 셀의 평균 크기는 약 30μm 정도로 일정한 것을 알 수 있다.
도 8을 참조하면, 비교 예 1 내지 5에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들 및 실시 예 4 내지 8에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 투과도를 확인할 수 있다. (a)는 실시 예 4 내지 8에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 투과도 측정 그래프이고, (b)는 비교 예 1 내지 5에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 투과도 측정 그래프이다.
실시 예 4 내지 8에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들은, 상이한 농도의 은 나노 와이어를 포함하고, 동일한 양의 α-terpineol를 포함한다. 도 7 및 8을 참조하면, 복수의 셀의 평균 크기는 약 30μm 정도의 비교적 일정한 크기를 유지하며, 투과도는 은 나노 와이어의 함량이 증가할수록 감소하는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 나노 구조체 네트워크의 투과도는 나노 구조체의 함량에 의해 조절되는 것을 알 수 있다.
도 5 및 7을 참조하면, 나노 구조체 네트워크의 복수의 셀의 평균 크기는 α-terpineol의 함량에 따라 조절되는 것을 알 수 있다. 구체적으로, α-terpineol의 함량이 증가할수록 나노 구조체 네트워크의 복수의 셀의 평균 크기는 증가하고, α-terpineol의 함량이 감소할수록 나노 구조체 네트워크의 복수의 셀의 평균 크기는 감소하는 것을 알 수 있다.
도 6 및 8을 참조하면, 나노 구조체 네트워크의 투과도는 은 나노 와이어의 함량에 따라 조절되는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 은 나노 와이어의 함량이 증가할수록 나노 구조체 네트워크의 투과도는 감소하고, 은 나노 와이어의 함량이 감소할수록 나노 구조체 네트워크의 투과도는 증가하는 것을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 비교 예 및 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 면저항(sheet resistance)에 따른 투과도 측정 그래프이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 나노 구조체 네트워크(cell shaped self-assembly)의 성능지수(σdc/σop)는 218.6으로, 비교 예에 따른 나노 구조체 네트워크(random self-assembly)의 성능지수는 146.0에 비해 높은 성능을 갖는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 투명 전극 등으로 이용되는 나노 구조체 네트워크의 성능을 평가하기 위한 지표로 이용되는 성능지수는 DC 전기전도도(σdc)와 광학 전기전도도(σop)의 비(ratio)로 나타낼 수 있다. 도 9에 삽입된 그래프를 참조하면, DC 전기전도도인 (T-1/2-1)과 광학 전기전도도인 (1/Rs)의 비로 나타낼 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법에서 기판의 표면 전처리 여부에 따른 접촉각(contact angle) 측정 사진이다.
도 10을 참조하면, 기판상에 나노 구조체 잉크를 코팅하기 전, 기판 표면의 전처리 여부에 따라 기판과 나노 구조체 잉크 사이의 접촉각이 달라지는 것을 확인할 수 있다. 기판 표면의 전처리는 oxygen plasma를 이용하여 수행되고, 전처리 공정에 의해 기판의 표면은 친수성으로 변환된다. (a)는 기판의 표면을 전처리하고, 나노 구조체 잉크를 코팅하여 접촉각을 측정한 사진이고, (b)는 기판의 표면을 전처리하지 않고, 나노 구조체 잉크를 코팅하여 접촉각을 측정한 사진이다. 기판의 표면을 전처리하지 않은 경우, 나노 구조체 잉크가 기판과 이루는 접촉각은 74.22°이고, 기판의 표면이 전처리 된 경우, 나노 구조체 잉크가 기판과 이루는 접촉각은 34.68°로 감소된다. 따라서, 기판의 표면을 전처리하여, 친수성으로 변환할 경우, 기판 표면의 hydroxyl(OH), carboxyl(COOH), carbonyl(CO)과 같은 극성 작용기(polar group)에 의해, 기판 표면과 나노 구조체 잉크 사이의 부착력(adhesion)이 강해질 수 있다. 이에 따라, 기판 표면에 나노 구조체 잉크를 뭉침(agglomeration) 없이 균일하게 코팅할 수 있다.
실시 예 9 내지 11에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조.
NANOPYXIS 사에서 구매한 0.5wt% 은 나노 와이어 수용액 2.5g, Sigma Aldrich 사에서 구매한 90% α-terpineol 1.5g, 및 메탄올 5.0g을 혼합하여 나노 구조체 잉크를 제조하고, 1분간 초음파 처리하였다. PET 필름의 표면을 oxygen plasma로 10초간 전처리하고, PET 필름상에 Meyer rod를 이용하여 나노 구조체 잉크를 코팅한다. 나노 구조체 잉크가 코팅된 PET 필름을 70℃에서 건조하고, 메탄올에 10분간 담근 뒤, 150℃에서 1시간 동안 열처리하여 실시 예 9에 따른 나노 구조체 네트워크를 제조하였다.
상술된 실시 예 9에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법에서, α-terpineol 대신 cyclohexanol로 변경하여 실시 예 10에 따른 나노 구조체 네트워크를 제조하였다.
상술된 실시 예 9에 따른 나노 구조체 네트워크의 제조 방법에서, α-terpineol 대신 1-dodecanol로 변경하여 실시 예 11에 따른 나노 구조체 네트워크를 제조하였다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 SEM 사진이고, 도 12는 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 투과도 측정 그래프이다.
도 11 및 아래 <표 2>를 참조하면, 실시 예 10 및 11에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들의 복수의 셀 모양을 구성하면서, 다결정 형태의 구조로 자기 조립된 것을 확인할 수 있다. (a)는 실시 예 10에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크의 사진이고, (b)는 실시 예 11에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크의 사진이다. 실시 예 9 내지 11에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들은 제2 용매로써 상이한 종류의 물질을 동일한 양으로 포함한다. 제2 용매로써 점도가 가장 높은 cyclohexanol을 포함하는 실시 예 10에 따른 나노 구조체 네트워크는 복수의 셀의 크기가 가장 작고, 점도가 가장 낮은 1-dodecanol을 포함하는 실시 예 11에 따른 나노 구조체 네트워크는 복수의 셀의 평균 크기가 가장 크다.
도 12 및 아래 <표 2>를 참조하면, 실시 예 9 내지 11에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크들은 가시광선 영역에서 90% 이상의 투과도를 갖는 것을 확인할 수 있다. 제2 용매로써 사용된 물질의 점도가 증가할수록 나노 구조체 네트워크의 투과도가 미세하게 감소하는 것을 알 수 있다.
| 구분 | 제2 용매 | 복수의 셀의 평균 크기 (μm) |
투과도 (%) @550nm |
Sheet resistance (Ω/sq) | |
| 종류 | 점도 (cP) | ||||
| 실시 예 9 | α-terpineol | 36.5 | 31.43±3.44 | 92.64 | 50.71±4.75 |
| 실시 예 10 | Cyclohexanol | 41.07 | 35.69±5.82 | 91.55 | 40.44±7.16 |
| 실시 예 11 | 1-Dodecanol | 18.8 | 65.10±9.78 | 94.81 | 51.93±9.51 |
도 13은 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크를 이용한 투명 전극의 전기전도도 시험 사진이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크를 투명 전극으로 이용하여 전류의 흐름을 확인하였다. 투명 전극에 전압을 인가하여, LED 램프에 불이 들어오는 것을 확인하였다. 투명 전극을 1회 또는 2회 접거나, 구긴 뒤, 전압을 인가하여, LED 램프에 불이 들어오는 것을 확인하였다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따라 제조된 나노 구조체 네트워크의 플렉서블 투명 전극으로의 응용 가능성을 확인할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
110: 은 나노 구조체
124: 혼화제
130: 제1 액적
132: 제2 액적
140: 중심부
142: 주변부
150: 기판
124: 혼화제
130: 제1 액적
132: 제2 액적
140: 중심부
142: 주변부
150: 기판
Claims (20)
- 나노 구조체가 제1 용매에 분산된 나노 구조체 용액이 준비되는 단계;
상기 제1 용매보다 높은 점도를 갖는 제2 용매에 상기 나노 구조체 용액을 첨가하여 나노 구조체 잉크를 제조하는 단계;
기판상에 상기 나노 구조체 잉크를 코팅하는 단계; 및
상기 기판상에 코팅된 상기 나노 구조체 잉크에 포함된 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매를 증발시켜, 나노 구조체 네트워크를 형성하는 단계를 포함하는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 용매의 증기압이 상기 제2 용매보다 높은 것을 포함하는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 나노 구조체 잉크를 제조하는 단계는,
상기 제1 용매 및 상기 제2 용매를 혼합하는 혼화제를 상기 제2 용매에 첨가하는 것을 포함하고,
상기 혼화제의 증기압은 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매보다 높은 것을 포함하는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법. - 제3항에 있어서,
상기 기판상에 상기 나노 구조체 잉크를 코팅하는 단계는,
상기 기판상에 액체 상태의 코팅막을 생성하는 단계; 및
상기 코팅막이 서로 이격된 복수의 제1 액적(droplet)으로 분리되는 단계를 포함하는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법. - 제4항에 있어서,
상기 나노 구조체를 형성하는 단계는,
상기 제1 액적에서, 상기 제1 용매 및 상기 제2 용매보다 상기 혼화제가 먼저 증발되어, 제2 액적이 형성되는 단계;
상기 제2 액적에서, 상기 제1 용매가 상기 제2 용매보다 먼저 증발되어, 제3 액적이 형성되는 단계;
상기 제3 액적에서, 상기 제2 용매가 증발되는 단계를 포함하는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법. - 제5항에 있어서,
상기 제2 액적은, 중심부 및 주변부를 포함하고,
상기 중심부 내에서 상기 제1 용매의 농도는 상기 제2 용매의 농도보다 낮고,
상기 주변부 내에서 상기 제1 용매의 농도는 상기 제2 용매의 농도보다 높고,
상기 중심부 내의 상기 나노 구조체의 농도보다 상기 주변부 내의 상기 나노 구조체의 농도가 높은 것을 포함하는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법. - 제5항에 있어서,
상기 나노 구조체와 상기 제1 용매 사이의 친화도(affinity)가, 상기 나노 구조체와 상기 제2 용매 사이의 친화도 보다 높은 것을 포함하는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법. - 제7항에 있어서,
상기 제2 액적이 형성되는 단계는,
상기 나노 구조체에 대한 상기 제1 용매 및 제2 용매의 친화도 차이에 의해, 제2 액적의 가장자리로, 상기 나노 구조체가 집중되는 것을 포함하는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 나노 구조체는, 복수의 셀(cell) 모양을 구성하면서, 다결정 형태의 구조로 자기 조립(self-assembly)되어 상기 나노 구조체 네트워크를 형성하고,
상기 복수의 셀의 평균 크기는 상기 제2 용매의 함량 또는 점도에 의해 조절되는 것을 포함하는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법. - 제9항에 있어서,
상기 제2 용매의 함량이 증가할수록 상기 복수의 셀의 평균 크기는 증가하고, 상기 제2 용매의 함량이 감소할수록 상기 복수의 셀의 평균 크기는 감소하는 것을 포함하는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법. - 제9항에 있어서,
상기 제2 용매의 점도가 증가할수록 상기 복수의 셀의 평균 크기는 감소하고, 상기 제2 용매의 점도가 감소할수록 상기 복수의 셀의 평균 크기는 증가하는 것을 포함하는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 기판상에 상기 나노 구조체 잉크를 코팅하는 단계 전에,
상기 기판의 표면을 전처리하여, 친수성(hydrophilic) 표면으로 변환하는 단계를 더 포함하는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법. - 제12항에 있어서,
상기 기판의 표면을 전처리하는 방법은 oxygen plasma인 것을 포함하는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 제2 용매는 α-terpineol, cyclohexanol 또는 1-dodecanol 중 선택되는 어느 하나인 것을 포함하는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 기판상에 상기 나노 구조체 잉크를 코팅하는 방법은 슬롯다이(slot die), 메이어 로드(meyer rod) 또는 닥터 블레이드(doctor blade) 중에서 어느 하나를 이용하는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 나노 구조체는 은, 구리, 금, ITO, ATO 또는 FTO 중에서 어느 하나를 이용하여 제조된 것을 포함하는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 나노 구조체는 나노 와이어(wire) 또는 core-shell 중에서 어느 하나의 구조를 갖는 것을 포함하는 나노 구조체 네트워크의 제조 방법. - 나노 구조체가 자기 조립하여 형성된 다결정 형태의 구조를 갖는 나노 구조체를 포함하는 나노 구조체 네트워크.
- 제18항에 있어서,
상기 나노 구조체는 가시광선 영역에서 광 투과율이 80% 이상인 것을 포함하는 나노 구조체 네트워크. - 제18항에 있어서,
상기 나노 구조체는 패터닝 공정 없이 제조된 것을 포함하는 나노 구조체 네트워크.
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