KR20180108219A

KR20180108219A - 그래핀을 이용한 복합 전극, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 디바이스

Info

Publication number: KR20180108219A
Application number: KR1020170037690A
Authority: KR
Inventors: 이정열; 장순호
Original assignee: 솔베이코리아 주식회사
Priority date: 2017-03-24
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2018-10-04

Abstract

그래핀 및 금속 나노와이어를 포함하는 복합 전극, 상기 복합 전극의 제조 방법, 및 상기 복합 전극을 포함하는 디스플레이 등 다양한 디바이스에 관한 것이다.

Description

그래핀을 이용한 복합 전극, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 디바이스{HYBRID ELECTRODE USING GRAPHENE, PREPARING METHOD OF THE SAME, AND DEVICE INCLUDING THE SAME}

본원은, 그래핀 및 금속 나노와이어를 포함하는 복합 전극, 상기 복합 전극의 제조 방법, 및 상기 복합 전극을 포함하는 디스플레이 등의 디바이스에 관한 것이다.

그래핀은, 탄소 원자들이 2 차원 평면상으로 원자 한 층으로 이루어지는 구조를 갖는 물질이다. 특히, 그래핀은 전기적, 기계적, 화학적인 특성이 매우 안정적이고 뛰어날 뿐 아니라, 우수한 전도성 물질로서 실리콘보다 매우 빠르게 전자를 이동시키며, 구리보다도 매우 큰 전류를 흐르게 할 수 있다. 이는 2004년 흑연으로부터 그래핀을 간단히 분리하는 방법이 발견되면서 실험을 통하여 증명되었으며, 현재까지 많은 연구가 진행이 되고 있다.

이러한 그래핀은 대면적으로 형성할 수 있으며, 전기적, 기계적, 화학적인 안정성을 가지고 있을 뿐만 아니라 뛰어난 도전성의 성질을 가지므로, 전자 회로의 기초 소재로 관심을 받고 있다. 또한, 그래핀은 일반적으로 주어진 두께의 그래핀의 결정 방향성에 따라 전기적 특성이 변화할 수 있으므로, 사용자가 선택 방향으로의 전기적 특성을 발현시킬 수 있고 이에 따라 쉽게 디바이스를 디자인할 수 있다.

일반적으로, 디스플레이 소자와 같은 응용 제품은 투명 전극을 필요로 하며, 이와 같은 투명 전극에 요구되는 특성을 유지하기 위해서는 매우 두꺼운 투명 전도성 산화물 막을 이용하고 있다. 그러나, 이와 같은 두꺼운 투명 전극은 유연한 소자 및 디스플레이 제작을 위한 플라스틱 기재 (기판) 상에 증착하는 공정에 이용하기 부적합할 수 있으며, 투명도와 낮은 표면 거칠기 측면에서도 부적합할 수 있어서, 이에 대한 대안이 요구된다.

한편, 전극 제조에 있어 그래핀만을 사용하여 성능을 충족시키기는 것은 불가능하며, 특히, 산화 그래핀을 환원시켜 형성된 그래핀을 사용하여 전극을 제조하는 경우, 제조된 그래핀의 성능 향상이 여전히 요구된다.

대한민국 공개특허 제2016-0012268 호는 다층 그래핀을 이용한 신축성이 높은 전극 및 그 제조방법에 대해 개시하고 있다.

본원은, 그래핀 및 금속 나노와이어를 포함하는 복합 전극, 상기 복합 전극의 제조 방법, 및 상기 복합 전극을 포함하는 디스플레이 등의 디바이스를 제공하고자 한다.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본원의 제 1 측면은, 기재에 산화 그래핀 및 환원제를 함유하는 용액을 코팅한 후 제 1 열처리에 의하여 상기 산화 그래핀을 환원시켜 그래핀 층을 형성하고; 상기 그래핀 층에 금속 나노와이어-함유 용액을 코팅한 후 제 2 열처리에 의하여 상기 그래핀 층에 융합된 (fused) 금속 나노와이어 층을 형성하는 것을 포함하는, 복합 전극의 제조 방법을 제공한다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 환원제는 고비점 환원제를 포함한다.

본원의 제 2 측면은, 기재에 형성된 그래핀 층, 및 상기 그래핀 층에 형성된 금속 나노와이어 층을 포함하는, 복합 전극을 제공한다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 복합 전극은 상기 본원의 제 1 측면의 방법에 의하여 제조되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본원의 제 3 측면은, 본원의 제 2측면에 따른 복합 전극을 포함하는, 디바이스를 제공한다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 디바이스는 디스플레이, 광전 디바이스 (photovoltaic device) 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

종래 기술에 있어서, 전극 제조에 있어 그래핀만을 사용하여 전극 성능을 충족시키기는 것은 불가능한데, 이것은 그래핀이 전극 제조에 있어서 많은 제한된 성능을 가지기 때문이다. 특히, 전극 제조를 위하여, 저비점 환원제를 사용하여 200℃ 이상의 온도에서 열처리에 의하여 산화 그래핀을 환원시켜 그래핀을 형성한 경우, 상기 저비점 환원제가 기화되어 상기 산화 그래핀의 환원이 불완전하게 진행되므로, 고품질의 그래핀 (환원된 산화 그래핀, rGO)를 수득할 수 없는 문제가 있다.

이에, 본원의 구현예들에 의하여, 그래핀 층, 및 상기 그래핀 층에 형성된 금속 나노와이어 층을 포함하는, 복합 전극이 제공된다. 본원의 구현예들의 따른 상기 복합 전극의 제조 과정에서, 고비점 아민계 화합물을 환원제로서 이용하여 산화 그래핀을 고온에서 열처리하여 환원시켜 그래핀 층을 형성함으로써, 이후 열처리를 이용하여 상기 그래핀 층에 융합된 (fused) 금속 나노와이어 층을 형성함에 있어서 상기 그래핀 층의 전도도 성능 및 접착성 (adhesion) 등을 안정하게 유지할 수 있도록 하는 유리한 효과가 달성된다. 또한, 상기 그래핀 층에 상기 금속 나노와이어 층의 형성 시, 열처리에 의하여 상기 금속 나노와이어가 상기 그래핀 층의 표면에 융합되어 복합 전극의 내구성 (durability) 등을 향상시킨다. 또한, 본원의 구현예들에 따른 상기 그래핀 층에 형성된 금속 나노와이어 층을 포함하는 복합 전극에 있어서, 상기 금속 나노와이어 층에 의하여 그래핀의 단점인 전도도를 증가시킬 수 있고, 상기 그래핀 층에 의하여 상기 금속 나노와이어 층의 단점인 항복 전압 또는 지속 안정성 등을 개선할 수 있다.

본원의 구현예들에 의하여, 상기 그래핀 층에 형성된 금속 나노와이어 층을 포함하는 복합 전극에 있어서, 상기 금속 나노와이어 층은 고비율의 개구 면적 (open area)을 갖는 다양한 형태 및 크기의 패턴으로 형성되어, 상기 그래핀층에서 더 높은 투과율을 확보할 수 있다.

본원의 구현예들에 의하여, 상기 복합 전극은 고품질의 그래핀 (환원된 산화 그래핀, rGO) 층 및 상기 그래핀 층 표면에 융합된 금속 나노와이어 층을 포함함으로써, 전기적, 열적 및/또는 기계적 특성이 뛰어나며, 기존의 ITO나 FTO 등의 투명 금속 산화물 전극을 대체할 수 있을 정도로 우수한 전기 전도성, 내구성 및 투과성을 가지며, 유연성 기재를 사용하는 경우 유연성도 확보할 수 있고, 전극 전면에 걸쳐 고른 투과율을 확보할 수 있다.

이러한 본원의 구현예들에 따른 상기 복합 전극은 다양한 디바이스에 적용될 수 있으며, 예를 들어, 디스플레이, 또는 광전 디바이스 (photovoltaic device) 등에 적용될 수 있으며, 구체적으로, 액정 디스플레이 (LCD), 발광 디스플레이 (LED), 유기 발광 디스플레이 (OLED), 특히 플렉서블 기재 (기판)을 채용한 유기 발광 디스플레이 등 다양한 디스플레이, 터치패널, 디지털 페이퍼 이미지 센서 등의 디스플레이; 태양전지와 같은 광전 디바이스 등의 전극으로서 적용될 수 있다.

종래 디스플레이 패널의 경우, 기재 (기판) 자체의 물리적 특성에 의존하여 제작되어, 일정 이상의 열적 및 물리적 안정성을 기대하기 어려운 반면, 본원의 구현예들에 따른 복합 전극을 포함하는 디스플레이는, 종래 기술에 비하여 향상된 물리적 특성 (예를 들어, 전도도, 내구성, 투과성, 유연성 등)을 나타내는 효과를 가질 수 있으며, 공정 단순화에 의해 대량 생산이 가능할 수 있다.

도 1은, 본원의 일 구현예에 있어서, 그래핀 층에 형성된 금속 나노와이어층을 포함하는 복합 전극의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, "산화 그래핀" 이라는 용어는 그래핀 옥사이드 (graphene oxide) 또는 그래핀 산화물이라고도 불리우고, "GO"로 약칭될 수 있다. 산화 그래핀은 단일층 그래핀 상에 카르복실기, 히드록시기, 또는 에폭시기 등의 산소를 함유하는 작용기가 결합된 구조를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 산화 그래핀은 특히 탄소, 수소, 및 산소로 이루어진 층상 물질인 그라파이트 옥사이드 (graphite oxide)를 구성하는 원자 단층 간의 간격을 넓혀 얻어진 물질을 의미하는 것으로 이해된다. 그라파이트 옥사이드는 전형적으로는 휴머스 법 및 오퍼만법 (Hummers and Offeman method)으로 대표되는 방법에 의해 제조될 수 있으며, 예를 들어, 흑연 (graphite)을 황산, 질산나트륨, 과망간산 칼륨 등의 강한 산화제와 반응시켜 수득될 수 있다. 그라파이트 옥사이드의 원자 단층 간의 간격을 넓히는 방법으로는 공지된 다양한 방법이 채용될 수 있으며, 예를 들어, 염기성 용매 중 분산, 초음파 처리, 열처리 등의 방법을 사용할 수 있다.

본원 명세서 전체에서, "그래핀 (graphene)"이라는 용어는 복수개의 탄소 원자들이 서로 공유 결합으로 연결되어 폴리시클릭 방향족 분자를 형성한 것을 의미하는 것으로서, 상기 공유 결합으로 연결된 탄소 원자들은 기본 반복 단위로서 6 원환을 형성하나, 5 원환 및/또는 7 원환을 더 포함하는 것도 가능하다. 따라서, 상기 그래핀이 형성하는 시트는 서로 공유 결합된 탄소 원자들의 단일층으로서 보일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 그래핀이 형성하는 시트가 단일층으로 이루어진 경우, 이들이 서로 적층되어 복수층을 형성할 수 있으며, 상기 그래핀 시트의 측면 말단부는 수소 원자로 포화될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원 명세서 전체에서, "환원 그래핀 산화물 (reduced graphene oxide, rGO)", "환원된 산화 그래핀 " 또는 "환원 그래핀 옥사이드"은 상기 산화 그래핀의 환원 과정을 거쳐 형성될 수 있다. 종래기술에서는, 상기 산화 그래핀의 환원 과정은, 예를 들어, 히드라진 수화물 (hydrazine hydrate)을 비롯한 히드라진 화합물로 대표되는 1종 이상의 환원제와 반응시키는 방법, 수소 플라즈마에 노출하는 방법, 강한 빛에 노광하는 방법, 퍼니스 (furnace)를 사용하여 고온에서 가열하는 방법, 요소 (urea)를 첨가한 후 가열하는 방법 등을 들 수 있다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함” 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~ 를 위한 단계”를 의미하지 않는다.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 “이들의 조합(들)”의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.

본원 명세서 전체에서, “A 및/또는 B”의 기재는 “A 또는 B, 또는 A 및 B”를 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원이 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 제 1 측면은, 기재에 산화 그래핀 및 환원제를 함유하는 용액을 코팅한 후 제 1 열처리에 의하여 상기 산화 그래핀을 환원시켜 그래핀 층을 형성하고; 상기 그래핀 층에 금속 나노와이어-함유 용액을 코팅한 후 제 2 열처리에 의하여 상기 그래핀 층에 융합된 (fused) 금속 나노와이어 층을 형성하는 것을 포함하는, 복합 전극의 제조 방법을 제공한다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 열처리의 수행 온도는 상기 산화 그래핀을 환원시킬 수 있는 온도 범위에서 적절히 선택될 수 있으며, 예를 들어, 약 200℃ 내지 약 300℃, 약 200℃ 내지 약 280℃, 약 200℃ 내지 약 260℃, 약 200℃ 내지 약 240℃, 약 200℃ 내지 약 220℃, 약 220℃ 내지 약 300℃, 약 220℃ 내지 약 280℃, 약 220℃ 내지 약 260℃, 약 220℃ 내지 약 240℃, 약 240℃ 내지 약 300℃, 약 240℃ 내지 약 280℃, 약 240℃ 내지 약 260℃, 약 260℃ 내지 약 300℃, 약 260℃ 내지 약 280℃, 또는 약 280℃ 내지 약 300℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 온도 범위에서 제 1 열처리를 수행함으로써 상기 고비점 환원제에 의하여 상기 산화 그래핀이 고품질의 그래핀 (환원 산화 그래핀)으로 환원된다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 2 열처리의 수행 온도는 상기 금속 나노와이어를 상기 그래핀 층의 표면에 융합 (fusion) 시킬 수 있는 온도 범위에서 적절히 선택될 수 있으며, 예를 들어, 약 120℃ 내지 약 200℃, 약 120℃ 내지 180℃, 약 120℃ 내지 160℃, 약 120℃ 내지 140℃, 약 140℃ 내지 200℃, 약 140℃ 내지 180℃, 약 140℃ 내지 160℃, 약 160℃ 내지 200℃, 약 160℃ 내지 180℃, 약 180℃ 내지 200℃, 또는 약 170℃ 내지 190℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 2 열처리의 수행 온도가 약 120℃ 미만일 경우, 금속 나노와이어가 용융 (meting)되어 상기 그래핀 층의 표면에 네트워크 접점 (contact)이 생기지 않게 되고, 그에 따라 온도 면 저항이 증가할 수 있으므로, 상기 금속 나노와이어가 충분히 용융되어 네트워크 접점의 효과를 증가시켜 온도 면 저항이 낮아질 수 있도록, 상기 제 2 열처리의 수행 온도는 약 120℃ 내지 약 200℃인 것이 적합하다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 제 1 열처리에 의하여 상기 산화 그래핀이 상기 환원제에 의하여 환원되어 그래핀 층을 형성하며, 상기 제 2 열처리에 의하여 상기 그래핀 층 표면에 상기 금속 나노와이어가 융합 (fusion)되어 층을 형성한다. 예를 들어, 상기 제 2 열처리에 의하여 상기 금속 나노와이어가 용융됨에 따라, 상기 금속 나노와이어의 네트워크 구조와 상기 그래핀 층 표면과의 접점이 융합됨으로써, 고전도성을 나타냄과 동시에 낮은 저항을 갖는 필름 형태의 층을 형성하는 것일 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 환원제는 상압에서 약 250℃ 이상의 고비점을 갖는 아민계 화합물을 포함하는 것일 수 있다. 상기 환원제의 비점이 상압에서 약 250℃ 미만일 경우, 상기 제 1 열처리 온도 이하에서 기화되어 상기 그래핀을 환원시킬 수 없으므로, 상기 환원제의 비점은 상압에서 약 250℃ 이상인 것이 적합하다. 이에 따라. 예를 들어, 상기 산화 그래핀의 환원을 위한 상기 제 1 열처리가 약 200℃ 내지 약 300℃의 고온에서 수행되는 동안 상기 고비점 환원제는 기화되지 않고 상기 산화 그래핀을 효과적으로 환원시켜, 고품질의 그래핀 (환원 그래핀 산화물)을 형성하게 된다. 이러한 고비점 환원제에 의하여 환원된 상기 고품질의 그래핀은 우수하고 안정적인 전도도 및 접착성 등을 보유하게 되어 전극 재료로서 유용하게 사용될 수 있다.

예를 들어, 상기 고비점을 갖는 아민계 화합물은 N,N-디메틸에탄올아민 (N,N-dimethylethanolamine), 2-(에틸아미노)에탄올 [2-(ethylammino)ethanol], 3-아미노-1-프로판올 (3-amino-1-propanol), N-부틸에탄올아민 (N-butylethanolamine), N-부틸디에탄올아민 (N-butyldiethanolamine), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 기재는 본 기술 분야에서 공지된 기재를 특별히 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들어, 투명하거나, 또는 투명하고 유연성을 가지는 것일 수 있고, 구체적으로, 유리, 금속, 산화물, 실리콘, 또는 고분자 기재를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 기재는 폴리카보네이트 (polycarbonate, PC), 폴리에틸설폰 (polyethylsulfone, PES), 폴리에틸렌 프탈레이트 (polyethylene phthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate, PET), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리스티렌 (polystyrene, PS), 싸이클릭 올레핀 공중합체 (cyclic olefin copolymer), 폴리에틸렌 나프탈레이트수지 (polyethylene naphthalate, PEN), 폴리이미드 (polyimide), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 투명한 기재 또는 투명하고 유연성을 가지는 기재를 이용할 경우, 상기 복합 전극은 우수한 전기 전도성 및 투과율로 인하여, 종래의 ITO 또는 FTO 등의 투명 금속 산화물 전극의 대체재로서 사용될 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 기재에 형성되는 그래핀 층은, 산화 그래핀을 함유하는 용액을 상기 기재에 코팅하여 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 산화 그래핀은 특히 탄소, 수소, 및 산소로 이루어진 층상 물질인 그라파이트 옥사이드 (graphite oxide)를 구성하는 원자 단층 간의 간격을 넓혀 얻어진 물질을 의미하는 것으로서, 상기 그라파이트 옥사이드는 전형적으로는 휴머스 법 및 오퍼만법 (Hummers and Offeman method) 등으로 대표되는 방법에 의해 제조될 수 있으며, 예를 들어, 흑연 (graphite)을 황산, 질산나트륨, 과망간산 칼륨 등의 강한 산화제와 반응시켜 얻어질 수 있다. 상기 그라파이트 옥사이드의 원자 단층 간의 간격을 넓히는 방법으로는 공지된 다양한 방법이 채용될 수 있으며, 예를 들어, 염기성 용매 중 분산, 초음파 처리, 열처리 등의 방법을 사용할 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 산화 그래핀을 환원시켜 형성된 그래핀은 환원 그래핀 산화물 (reduced graphene oxide, rGO), 또는 도핑된-환원 그래핀 산화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 환원 그래핀 산화물은 상기 고비점 환원제를 이용하여 열처리함으로써 상기 산화 그래핀이 환원되어 형성된 것일 수 있다. 본원의 다른 구현예에 있어서, 상기 아민계의 고비점 환원제를 이용하여 열처리함으로써 상기 산화 그래핀이 환원되어 상기 환원 그래핀 산화물을 형성하는 과정에서 상기 아민계의 고비점 환원제에 포함된 질소 (N) 원자에 의하여 상기 환원 그래핀 산화물이 도핑될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 산화 그래핀 및 환원제를 함유하는 용액의 코팅 및 상기 금속 나노와이어-함유 용액의 코팅은 각각 본 기술 분야에 공지된 코팅 방법에 의하여 수행될 수 있으며, 예를 들어, 웹 코팅, 슬롯-다이 코팅, 이중 슬릿 코팅, 스핀 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 절연 코팅, 또는 존 캐스팅일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 산화 그래핀 및 환원제를 함유하는 용액은 상기 산화 그래핀을 적절히 분산시킬 수 있는 용매를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 용매는 산화 그래핀의 분산성을 향상시키는 극성 용매를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 극성 용매는 물 또는 알코올류를 포함할 수 있으며, 상기 알코올류는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 또는 부탄올을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀 산화물 및 환원제를 함유하는 용액은 산화 그래핀의 분산성, 코팅성 등을 향상 시키기 위한 첨가제를 추가 포함함으로써, 상기 용액의 점성 (viscosity), 접착력, 및/또는 상기 금속 나노와이어 분산력을 조절 또는 향상할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 첨가제는 습윤제, 또는 계면활성제 등을 포함할 수 있으며, 상기 습윤제는, 카르복시 메틸 셀룰로오스 (carboxy methyl cellulose, CMC), 2-히드록시 에틸 셀룰로오스 (2-hydroxy ethyl cellulose, HEC), 히드록시 프로필 메틸 셀룰로오스 (hydroxy propyl methyl cellulose, HPMC), 메틸 셀룰로오스 (methyl cellulose, MC), 폴리 비닐 알코올 (poly vinyl alcohol, VA), 트리프로필렌 글리콜 (tripropylene glycol, TPG), 및 잔탄 검 (xanthan gum, XG), 및 에톡시레이트류 (ethoxylates), 알콕시레이트(alkoxylate), 산화 에틸렌 (ethylene oxide) 및 산화 프로필렌 (propylene oxide) 및 그들의 공중합체, 설포네이트류 (sulfonates), 설페이트류 (sulfates), 디설포네이트 염류 (disulfonate salts), 술포숙시네이트류 (sulfosuccinates), 포스페이트 에스테르류 (phosphate esters), 또는 플루오로 계면활성제 (fluorosurfactants) (예를 들어, 듀퐁의 Zonyl^®)과 같은 물질을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀 층에 형성된 금속 나노와이어 층은 상기 제 2 열처리에 의하여 상기 그래핀 층의 표면에 융합된 (fused) 것일 수 있으며, 상기 그래핀 층에 상기 금속 나노와이어가 균일하게 코팅될 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속 나노와이어-함유 용액은, 복수의 금속 나노와이어, 선택적인 첨가제, 및 용매를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 첨가제는 상기 금속 나노와이어의 분산성 등을 조절 향상시키기 위하여, 계면활성제, 점도 조절제 등을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속 나노와이어는 Ag, Au, Cu, Pd, Pt, Zn, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 금속 또는 이들 금속의 합금을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속 나노와이어 층의 두께는 약 30 nm 내지 약 70 nm인 것일 수 있으며, 상기 그래핀 층의 두께는 약 10 nm 내지 약 50 nm인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속 나노와이어 층의 두께가 약 30 nm 미만일 경우, 제조되는 복합 전극의 면 저항이 원하는 값보다 커질 수 있고, 상기 금속 나노와이어 층의 두께가 약 70 nm를 초과할 경우 제조되는 복합 전극의 헤이즈 (haze)가 원하는 값보다 커질 수 있으므로, 상기 금속 나노와이어 층의 두께는 약 30 nm 내지 약 70 nm 범위인 것이 적합하다. 예를 들어, 상기 금속 나노와이어 층의 두께는 약 30 nm 내지 약 70 nm, 약 30 nm 내지 약 60 nm, 약 30 nm 내지 약 50 nm, 약 30 nm 내지 약 40 nm, 약 40 nm 내지 약 70 nm, 약 40 nm 내지 약 60 nm, 약 40 nm 내지 약 50 nm, 약 50 nm 내지 약 70 nm, 약 50 nm 내지 약 60 nm, 또는 약 60 nm 내지 약 70 nm일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀 층의 두께가 약 10 nm 미만일 경우, 면 저항 불균일이 발생할 수 있으며, 상기 그래핀 층의 두께가 약 50 nm를 초과할 경우, 투과도가 저하될 수 있으므로, 상기 그래핀 층의 두께는 약 10 nm 내지 약 50 nm 범위인 것이 적합하다. 예를 들어, 상기 그래핀 층의 두께는 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 40 nm, 약 10 nm 내지 약 30 nm, 약 10 nm 내지 약 20 nm, 약 20 nm 내지 약 50 nm, 약 20 nm 내지 약 40 nm, 약 20 nm 내지 약 30 nm, 약 30 nm 내지 약 50 nm, 약 30 nm 내지 약 40 nm, 또는 약 40 nm 내지 약 50 nm일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속 나노와이어의 길이는 약 1 μm 내지 약 100 μm일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속 나노와이어는, 은 (Ag) 나노와이어 또는 금이 도금된 은 (gold-plated silver) 나노와이어를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속 나노와이어의 길이가 증가할수록, 형성되는 복합 전극의 전도성이 증가하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속 나노와이어의 길이가 약 100 μm을 초과할 경우, 엉킴 현상이 발생하거나 또는 분산 안정성이 저하될 수 있으므로, 상기 금속 나노와이어 길이는 약 1 μm 내지 약 100 μm 범위인 것이 적합하다. 예를 들어, 상기 금속 나노와이어의 길이는 약 1 μm 내지 약 100 μm, 약 1 μm 내지 약 80 μm, 약 1 μm 내지 약 60 μm, 약 1 μm 내지 약 40 μm, 약 1 μm 내지 약 20 μm, 약 1 μm 내지 약 10 μm, 약 10 μm 내지 약 100 μm, 약 10 μm 내지 약 80 μm, 약 10 μm 내지 약 60 μm, 약 10 μm 내지 약 40 μm, 약 10 μm 내지 약 20 μm, 약 20 μm 내지 약 100 μm, 약 20 μm 내지 약 80 μm, 약 20 μm 내지 약 60 μm, 약 20 μm 내지 약 40 μm, 약 40 μm 내지 약 100 μm, 약 40 μm 내지 약 80 μm, 약 40 μm 내지 약 60 μm, 약 60 μm 내지 약 100 μm, 약 60 μm 내지 약 80 μm, 또는 약 80 μm 내지 약 100 μm일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속 나노와이어는 관련 기술 분야에서 알려진 방법들에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, Ag 나노와이어의 경우 폴리올 (polyol), 구체적으로 에틸렌 글리콜 및 폴리비닐 피롤리돈의 존재 하에서 Ag 염 (sliver salt), 구체적으로 질산은의 액상 환원법 (solution-phase reduction)을 통해 합성되는 것일 수 있다. 또 다른 예를 들어, 균일한 크기의 Ag 나노와이어의 경우 [Xia , Y. 외, Chem, Mater. (2002), 14, 4736-4745.] 또는 Xia, Y. 외, Nanoletters (2003)3(7), 955-960.]에서 설명된 방법들에 의하여 제조되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속 나노와이어 층은 다양한 크기와 형태의 패턴으로 형성될 수 있으며, 이러한 패턴 형태를 가짐으로써 그 하부에 있는 그래핀 층의 투과율을 향상시킬 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀 층 및 금속 나노와이어 층을 포함하는 복합 전극은, 금속 나노와이어 층만을 포함하는 전극에 비해 항복 전압 또는 지속 안정성이 개선되는 것일 수 있다.

본원의 구현예들에 따른 상기 복합 전극은, 고품질의 그래핀 (환원된 산화 그래핀, rGO) 층 및 상기 그래핀 층 표면에 융합된 금속 나노와이어 층을 포함함으로써, 전기적, 열적 및/또는 기계적 특성이 뛰어나며, 기존의 ITO나 FTO 등의 투명 금속 산화물 전극을 대체할 수 있을 정도로 우수한 전기 전도성, 내구성 및 투과성을 가지며, 유연성 기재를 사용하는 경우 유연성도 확보할 수 고, 전극 전면에 걸쳐 고른 투과율을 확보할 수 있다.

본원의 제 2 측면은, 기재에 형성된 그래핀 층, 및 상기 그래핀 층에 형성된 금속 나노와이어 층을 포함하는, 복합 전극을 제공한다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 복합 전극은 본원의 제 1 측면에 따른 복합 전극의 제조 방법에 의하여 제조될 수 있으며, 본원의 제 2 측면과 관련하여 상기 본원의 제1 측면과 중복되는 내용은 그 기재를 생략하였으나, 그 생략된 내용들 모두 본원의 제 2 측면에 적용될 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 복합 전극은, 상기 그래핀 층 표면에 상기 금속 나노와이어가 융합되어 층을 형성하며, 특히, 고비점 환원제로서 상압에서 약 250℃ 이상의 고비점을 갖는 아민계 화합물을 이용하여 약 200℃ 내지 약 300℃의 고온에서 열처리에 의하여 산화 그래핀을 환원시켜 고품질의 그래핀 (환원 그래핀 산화물)층을 형성하게 되어, 상기 그래핀은 우수하고 안정적인 전도도 및 접착성 등을 보유하게 되어 상기 복합 전극의 성능을 향상시킨다.

예를 들어, 상기 고비점을 갖는 아민계 화합물은 디메틸에탄올아민 (dimethylethanolamine), 2-(에틸아미노)에탄올 [2-(ethylammino)ethanol], 3-아미노-1-프로판올 (3-amino-1-propanol), N-부틸에탄올아민 (N-butylethanolamine), N-부틸디에탄올아민 (N-butyldiethanolamine), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀 층은 산화 그래핀을 환원시켜 형성된 그래핀은 환원 그래핀 산화물 (reduced graphene oxide, rGO), 또는 도핑된-환원 그래핀 산화물을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 그래핀 층은 상기 산화 그래핀을 상기 고비점 환원제를 이용하여 열처리함으로써 환원시켜 형성된 환원 그래핀 산화물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본원의 다른 구현예에 있어서, 상기 아민계의 고비점 환원제를 이용하여 열처리함으로써 상기 산화 그래핀이 환원되어 상기 환원 그래핀 산화물을 형성하는 과정에서 상기 아민계의 고비점 환원제에 포함된 질소 (N) 원자에 의하여 상기 환원 그래핀 산화물이 도핑될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 기재는 투명하거나, 또는 투명하고 유연성을 가지는 것일 수 있으며, 예를 들어, 유리, 금속, 산화물, 실리콘, 또는 고분자 기재를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 기재는 폴리카보네이트 (polycarbonate, PC), 폴리에틸설폰 (polyethylsulfone, PES), 폴리에틸렌 프탈레이트 (polyethylene phthalate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate, PET), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리스티렌 (polystyrene, PS), 싸이클릭 올레핀 공중합체 (cyclic olefin copolymer), 폴리에틸렌 나프탈레이트수지 (polyethylene naphthalate, PEN), 폴리이미드 (polyimide), 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 것일 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속 나노와이어 층의 두께는 약 30 nm 내지 약 70 nm 인 것일 수 있으며, 상기 그래핀 층의 두께는 약 10 nm 내지 약 50 nm 인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 금속 나노와이어 층의 두께가 약 30 nm 미만일 경우 제조되는 복합 전극의 면 저항이 원하는 값보다 커질 수 있고, 상기 금속 나노와이어 층의 두께가 약 70 nm를 초과할 경우 제조되는 복합 전극의 헤이즈 (haze)가 원하는 값보다 커질 수 있으므로, 상기 금속 나노와이어 층의 두께는 약 30 nm 내지 약 70 nm 범위인 것이 적합하다. 예를 들어, 상기 금속 나노와이어 층의 두께는 약 30 nm 내지 약 70 nm, 약 30 nm 내지 약 60 nm, 약 30 nm 내지 약 50 nm, 약 30 nm 내지 약 40 nm, 약 40 nm 내지 약 70 nm, 약 40 nm 내지 약 60 nm, 약 40 nm 내지 약 50 nm, 약 50 nm 내지 약 70 nm, 약 50 nm 내지 약 60 nm, 또는 약 60 nm 내지 약 70 nm일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

이러한 본원의 구현예들에 따른 상기 복합 전극은 다양한 디바이스에 적용될 수 있다.

본원의 제 3 측면은, 상기 본원의 제 2 측면에 따른 복합 전극을 포함하는, 디바이스를 제공한다. 본원의 제 3 측면에 따른 디바이스에 대하여, 본원의 제 1측면 및 본원의 제 2 측면과 중복되는 부분들에 대해서는 상세한 설명을 생략하였으나 그 생략된 내용들 모두 본원의 제 3 측면에 적용될 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 디바이스는 디스플레이 또는 광전 디바이스 (photovoltaic device)일 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 디스플레이는 LCD 디스플레이, LED 디스플레이, OLED 디스플레이, 플랫 패널 디스플레이, 터치 스크린 패널, 플렉서블 디스플레이 등일 수 있으며; 또한, CRT 디스플레이, PDP 디스플레이, 터치패널, 또는 디지털 페이퍼일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 디스플레이는 텔레비전 수상기, 각종 오디오/비디오 시스템, 홈 시어터 시스템 (home theater system), 데스크톱 컴퓨터 디바이스, 컴퓨터 모니터 디바이스, 카메라 디바이스, 동화상 촬영 디바이스, 전광판 또는 휴대용 단말 디바이스 등과 같이 정지 화상 또는 동화상을 표시할 수 있는 다양한 디바이스를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 휴대용 단말 디바이스로는, 노트북 컴퓨터 디바이스, 셀룰러 폰, 스마트 폰, 태블릿 PC, 전자책 단말 디바이스, 개인용 디지털 보조 디바이스 (PDA), 내비게이션 단말 디바이스, 또는 휴대용 게임기 등 다양한 디바이스를 포함할 수 있다.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 광전 디바이스는 광 에너지를 전기 에너지로 전환하거나, 또는 전기 에너지를 광 에너지로 전환할 수 있는 디바이스를 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 광전 디바이스는 태양 전지 등을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.

이하, 본원의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 본원의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것 일뿐, 본원의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[ 실시예 ]

Ag 나노와이어 -함유 용액 ( Ag 나노잉크)의 제조

본 실시예에서 사용되는 Ag 나노와이어는, 에틸렌 글리콜 및 폴리비닐 피롤리돈의 존재 하에서 질산은의 액상 환원법 (solution-phase reduction)을 통해 합성한다. 상기 합성된 Ag 나노와이어는, 계면활성제, 셀룰로오스 점도 조절제, 및 물을 포함하는 용매와 함께 혼합되어 Ag 나노와이어-함유 용액을 수득한다. 상기 계면활성제에 대한 상기 Ag 나노와이어의 비율은 5 중량% 내지 560 중량%, 상기 셀룰로오스 점도 조절제에 대한 상기 계면활성제의 비율은 0.01 중량% 내지 80 중량%, 상기 Ag 나노와이어에 대한 상기 셀룰로오스 점도 조절제의 비율은 0.000625 중량% 내지 5 중량%으로 한다.

즉, 상기 Ag 나노와이어-함유 용액에 있어서, 0.05 중량% 내지 1.4 중량%의 Ag 나노와이어; 0.0025% 내지 0.1%의 계면활성제; 0.2% 내지 4%의 셀룰로오스, 점도 조절제; 및 94.5% 내지 99.0%의 용매를 포함하는 것으로 한다. 상기 계면활성제로서 플루오로계 계면활성제를 사용하고, 상기 용매는 이소프로판올을 포함하며, 상기 셀룰로오스 점도 조절제는 히드록시프로필 메틸 셀룰로오스 (hydroxypropyl methyl cellulose, HPMC), 메틸 셀룰로오스, 카르복시 메틸 셀룰로오스, 또는 히드록시 에틸 셀룰로오스를 포함한다.

그래핀 및 Ag나노와이어를 포함하는 복합 전극의 제조

본 실시예에 있어서, 그래핀 및 Ag 나노와이어를 포함하는 복합 전극의 제조 방법은, 도 1 에 나타낸 바와 같이, (a) 기재에 산화 그래핀 및 환원제를 함유하는 용액을 코팅하고, (b) 제 1 열처리를 통해 상기 산화 그래핀을 환원시켜 그래핀 층을 형성하고, (c) 상기 그래핀 층에 금속 나노와이어-함유 용액을 코팅하고, (d) 제 2 열처리를 통해 상기 그래핀 층에 융합된 금속 나노와이어 층을 형성하는 공정에 의하여 수행된다.

상기 제 (a) 단계에서는, 웹 코팅, 슬롯-다이 코팅, 이중 슬릿 코팅, 절연 코팅, 스핀 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 존 캐스팅 등의 공지의 코팅 방법을 이용하여, 유리, 금속, 실리콘, 또는 플라스틱 기판 상에 상기 산화 그래핀 및 환원제를 포함하는 용액을 균일하게 코팅한다.

상기 고비점 환원제는 디메틸에탄올아민 (dimethylethanolamine), 2-(에틸아미노)에탄올 [2-(ethylammino)ethanol], 3-아미노-1-프로판올 (3-amino-1-propanol), N-부틸에탄올아민 (N-butylethanolamine), 또는 N-부틸디에탄올아민 (N-butyldiethanolamine) 로서, 상압에서 약 250℃ 이상의 고비점을 갖는 아민계 화합물을 포함한다.

상기 고비점 아민계 환원제 화합물의 비점은 하기 표 1에 기재한다:

그리고, (b) 단계에서, 제 1 열처리를 통해 상기 코팅된 산화 그래핀 (GO)을 열적 환원시켜 환원 산화 그래핀 (rGO)을 포함하는 그래핀 층을 형성한다. 이때, 제 1 열처리는 약 250℃의 온도에서, 1 시간 내지 3 시간 동안 수행되며, 250℃ 이상의 상기 고비점을 갖는 아민계 환원제 화합물은 고비점으로 인하여 상기 열적 환원 시 증발되지 않고 산화 그래핀을 효과적으로 환원시킨다.

다음, (c) 단계에서는, 상기 환원 산화 그래핀을 포함하는 그래핀 층에 상기 실시예에서 제조된 Ag 나노와이어-함유 용액 (Ag 나노잉크)을 코팅한다. 상기 코팅은 웹 코팅, 슬롯-다이 코팅, 이중 슬릿 코팅, 절연 코팅, 스핀 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 존 캐스팅 등의 공지의 코팅 방법을 이용한다.

마지막으로, (d) 단계에서 제 2 열처리를 통해 상기 그래핀 상에 융합된 Ag 나노와이어 층을 형성함으로써 복합 전극을 제조한다. 상기 그래핀 층에 코팅된 상기 Ag 나노와이어-함유 용액은, 약 180℃ 정도에서 제 2 열처리를 통해 상기 Ag 나노와이어의 일부가 용융 (melting)됨에 따라, 상기 금속 나노와이어의 네트워크 구조와 상기 그래핀 층 표면과의 접점이 융합되어 (fused), 결과적으로는 상기 은 나노와이어의 일부가 상기 그래핀 층의 표면에 융합되면서 균일하게 코팅된, 은 나노와이어 층이 상기 그래핀 층에 융합된 형태를 나타낸다.

본 실시예에 있어서, 상기 그래핀 층 및 Ag 나노와이어 층을 포함하는 복합 전극은, Ag 나노와이어 층만을 포함하는 전극에 비하여 항복 전압 또는 지속 안정성이 개선되고, 그래핀만 포함한 전극에 비하여 전도도, 접착성, 내구성 등이 향상된다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

기재에 산화 그래핀 및 환원제를 함유하는 용액을 코팅한 후 제 1 열처리에 의하여 상기 산화 그래핀을 환원시켜 그래핀 층을 형성하고;
상기 그래핀 층에 금속 나노와이어-함유 용액을 코팅한 후 제 2 열처리에 의하여 상기 그래핀 층에 융합된 (fused) 금속 나노와이어 층을 형성하는 것
을 포함하는, 복합 전극의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 환원제는 상압에서 250℃ 이상의 고비점을 갖는 아민계 화합물을 포함하는 것인, 복합 전극의 제조 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 환원제는 디메틸에탄올아민, 2-(에틸아미노)에탄올, 3-아미노-1-프로판올, N-부틸에탄올아민, N-부틸디에탄올아민, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 것인, 복합 전극의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 나노와이어는 Ag, Au, Cu, Pd, Pt, Zn, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 금속을 포함하는 것인, 복합 전극의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 열처리는 200℃ 내지 300℃의 온도 범위에서 수행되는 것이며,
상기 제 제 2 열처리는 120℃ 내지 200℃의 온도 범위에서 수행되는 것인, 복합 전극의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 나노와이어층은 패턴 형태를 가지는 것인, 복합 전극의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 코팅은 웹 코팅, 슬롯-다이 코팅, 이중 슬릿 코팅, 스핀 코팅, 딥 코팅, 스프레이 코팅, 절연 코팅, 또는 존 캐스팅에 의해 수행되는 것인, 복합 전극의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 산화 그래핀 및 환원제를 함유하는 용액은 습윤제 및 계면활성제 중 하나 이상을 추가 포함하는 것인, 복합 전극의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 그래핀 층은 환원 그래핀 산화물 (reduced graphene oxide, rGO), 또는 도핑된-환원 그래핀 산화물을 포함하는 것인, 복합 전극의 제조 방법.
기재에 형성된 그래핀 층, 및
상기 그래핀 층에 형성된 금속 나노와이어 층
을 포함하는, 복합 전극.
제 10 항에 있어서,
상기 복합 전극은 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 제조되어, 상기 금속 나노와이어 층은 상기 그래핀 층에 융합된 (fused) 것인, 복합 전극.
제 10 항에 있어서,
상기 그래핀 층은 환원 그래핀 산화물 (rGO = reduced graphene oxide), 또는 도핑된-환원 그래핀 산화물을 포함하는 것인, 복합 전극.
제 10 항에 있어서,
상기 금속 나노와이어는 Ag, Au, Cu, Pd, Pt, Zn, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 금속 또는 이들 금속의 합금을 포함하는 것인, 복합 전극.
제 10 항에 있어서,
상기 기재는 투명하거나, 또는 투명하고 유연성을 가지는 것인, 복합 전극.
제 14 항에 있어서,
상기 기재는 유리, 금속, 산화물, 실리콘, 또는 고분자를 포함하는 것인, 복합 전극.
제 10 항에 있어서,
상기 금속 나노와이어 층은 패턴 형태를 가지는 것인, 복합 전극.
제 10 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 복합 전극을 포함하는, 디바이스.
제 17 항에 있어서,
상기 디바이스는 디스플레이 또는 광전 디바이스 (photovoltaic device)인 것인, 디바이스.
제 18 항에 있어서,
상기 디스플레이는 액정 디스플레이, 발광 디스플레이, 유기 발광 디스플레이, 터치패널, 또는 디지털 페이퍼인 것인, 디바이스.
제 18 항에 있어서,
상기 광전 디바이스는 태양전지인 것인, 디바이스.