KR20190081698A - Conductive coating solution using 2D-PANI - Google Patents
Conductive coating solution using 2D-PANI Download PDFInfo
- Publication number
- KR20190081698A KR20190081698A KR1020170184429A KR20170184429A KR20190081698A KR 20190081698 A KR20190081698 A KR 20190081698A KR 1020170184429 A KR1020170184429 A KR 1020170184429A KR 20170184429 A KR20170184429 A KR 20170184429A KR 20190081698 A KR20190081698 A KR 20190081698A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- pani
- conductive coating
- coating solution
- functional group
- present
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/24—Electrically-conducting paints
-
- 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
- H01B1/06—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
- H01B1/12—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
- H01B1/124—Intrinsically conductive polymers
- H01B1/128—Intrinsically conductive polymers comprising six-membered aromatic rings in the main chain, e.g. polyanilines, polyphenylenes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
- Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 기존의 전도성 고분자 대비 뛰어난 전도도를 가진 2D-PANI를 적용하여 물성이 뛰어난 새로운 코팅액인 도전성 코팅액에 관한 것이다.The present invention relates to a conductive coating liquid which is a new coating liquid excellent in physical properties by applying 2D-PANI having excellent conductivity as compared with conventional conductive polymers.
19세기 중엽, 전도성 고분자가 발견된 이래, 이 물질에 대한 많은 연구와 노력들이 이루어져 왔으며, 특히 최근 수십 년 동안 박막 트렌지스터, 발광 다이오드, 태양전지, 배터리, 슈퍼캐패시터 등과 같은 전자기기로의 다양한 응용에 대한 활발한 연구가 이루어지고 있다. 그 중에서도 많은 연구자들은 이러한 전도성 고분자들의 전기전도성과 공정 과정을 향상시킬 수 있는 새로운 합성 방법을 위한 연구를 진행하고 있다. 현재 보편적으로 합성방법이 알려져 있는 전도성 고분자들에는 폴리아닐린(PANI), 폴리피롤(PPy), 폴리파라페닐렌 비닐렌(PPV), 폴리싸이오펜(PT) 유도체 등이 있다.Since the discovery of conductive polymers in the middle of the 19th century, much research and efforts have been made on this material, and in recent decades it has been applied to various applications in electronic devices such as thin film transistors, light emitting diodes, solar cells, batteries, super capacitors, Active research is underway. Among them, many researchers are working on new synthetic methods to improve the electrical conductivity and process of these conductive polymers. Conductive polymers generally known to be synthesized at present include polyaniline (PANI), polypyrrole (PPy), polyparaphenylene vinylene (PPV), and polythiophene (PT) derivatives.
이렇게 다양한 전도성 고분자들 중에서도 PANI는 높은 전기전도성과 쉽고 값싼 습식 화학적 합성, 쉬운 도핑 공정, 그리고 매우 안정하다는 장점으로 인해 마이크로 전자기기와 전지의 전극 등에 이용될 차세대 물질로 오랫동안 고려되어 왔다.Of these various conductive polymers, PANI has long been regarded as a next-generation material for use in microelectronic devices and electrodes for batteries due to its high electrical conductivity, easy and cheap wet chemical synthesis, easy doping process, and high stability.
PANI의 도핑형태인 에메랄딘 솔트(emeraldine salt) 형태인 PANI의 경우 물질의 컨주게이션 결합길이와 도핑된 정도, 도판트의 종류에 따라 10-3 to 102S/cm 의 범위내에서 높은 전기 전도도를 가진다.In the case of PANI in the form of emeraldine salt, which is a doping type of PANI, high conductivity (10 -3 to 10 2 S / cm), depending on the conjugation bond length and doping degree of the substance and the type of dopant .
또한 수십년 간의 연구를 통하여 이러한 PANI의 전기전도성은 PANI의 나노 구조의 차원성의 변화가 크게 작용한다는 것이 알려지게 되었다.In addition, several decades of studies have shown that the electrical conductivity of PANI plays a major role in the dimensional change of PANI nanostructures.
다양한 PANI의 나노구조를 합성하는 효율적인 방법으로 주형합성법(template synthesis)이 널리 사용되었으며 그것은 다음과 같이 분류할 수 있다. 첫째로는 구조화된 경형판(hard templates)를 이용하여 aniline의 성장을 직접적으로 유도하는 방법과 두 번째로는 유형판(soft templates)을 이용하여 aniline을 산화 중합하는 방법이 있다. 이러한 두 가지의 주형합성법을 통하여 나노입자, 나노튜브, 나노섬유, 나노선, 나노시트, 그리고 네트워크와 같은 형태의 다양한 PANI 구조가 만들어 졌으며 이러한 연구들을 통해 PANI의 구조와 특성과의 관계에 관한 연구가 활발하게 이루어졌고 이러한 연구의 결과로 전기적 성능의 향상을 위해, 특히 고도의 전기소자와 전자기기의 적용을 현실화 하기 위해서는 2차원적인 구조의 개발이 매우 중요하다는 것이 강조되었다.Template synthesis has been widely used as an efficient method for synthesizing various PANI nanostructures, and it can be classified as follows. First, there is a method of directly inducing the growth of aniline using structured hard templates and a second method of oxidizing and polymerizing aniline using soft templates. Through these two types of template synthesis, various PANI structures such as nanoparticles, nanotubes, nanofibers, nanowires, nanosheets, and networks have been produced. Through these studies, studies on the relationship between structure and properties of PANI As a result of these studies, it has been emphasized that the development of a two-dimensional structure is very important in order to improve the electrical performance, in particular, to realize the application of highly electric devices and electronic devices.
2차원적인 PANI 나노구조의 성공적인 합성을 위하여 지금까지의 많은 연구에서는 경형판으로 그래핀 옥사이드(GO)를 사용하는 것이 대다수였으며 이는 원자단위의 두께와 높은 표면적을 가진 GO자체의 2D 구조에 기인한다.In order to successfully synthesize two-dimensional PANI nanostructures, many studies have used graphene oxide (GO) as a light-weight plate, which is attributed to the 2D structure of the GO itself, which has an atomic thickness and a high surface area .
특히 GO에 존재하는 산소 작용기는 aniline과 수소결합을 할 수 있는 활성 사이트를 제공하며 이를 통하여 aniline이 π-π 중첩 상호작용을 통해 GO의 기초면 방향으로 2차원적인 성장을 할 수 있게 한다.In particular, the oxygen functional group present in the GO provides an active site capable of hydrogen bonding with aniline, thereby enabling aniline to grow in two dimensions in the direction of the base surface of the GO through a π-π superposition interaction.
이러한 결과로 합성된 소위 “복합 나노시트”는 높은 전기전도성과 기계적 강도를 보이지만 GO의 경우 PANI의 불균일한 분포와 비가역적인 덩어리들을 유도하게 되어 대면적에서의 신뢰있는 전기적 특성을 얻기에는 어려움이 발생한다. 뿐만 아니라, 높은 비용, 복잡한 합성 과정, 그리고 GO 템플레이트를 제거하기가 매우 어렵다는 점에 있어 PANI/GO 복합체는 많은 단점을 가진다.As a result, so-called "composite nanosheets" show high electrical conductivity and mechanical strength. However, in the case of GO, irregular distribution of PANI and irreversible agglomerations are induced, which makes it difficult to obtain reliable electrical characteristics in a large area do. In addition, the PANI / GO complex has many disadvantages in that it is very difficult to remove the high cost, complex synthetic process, and GO template.
이를 해소하기위해 종래의 기술인 한국 공개특허 10-2016-0124399를 참조하면, 얼음을 경형판(hard template)으로 이용하여 2차원 폴리아닐린(PANI) 나노 시트를 합성하는 새로운 방법을 제시하였다. 40배 이상의 전도도가 증가하였고 그래핀 대비 경제적이며 얼음 기판은 사용 후 재활용이 가능하여 친환경적은 측면까지 얻을 수 있었다.To solve this problem, Korean Unexamined Patent Application Publication No. 10-2016-0124399 discloses a new method of synthesizing a two-dimensional polyaniline (PANI) nanosheet using ice as a hard template. Condensation of more than 40 times was increased and it was economical compared to graphene.
또한, 종래의 기술인 한국 등록특허 10-1581990를 참조하면, 전기 전도성 중합체 조성물 및 전자 소자에서의 그의 용도에 관한 것으로 개선된 유기 전도성 재료를 제시하였다.In addition, referring to Korean Patent No. 10-1581990, which is a conventional technique, there is proposed an improved organic conductive material with respect to an electroconductive polymer composition and its use in an electronic device.
하지만, 그래핀 분산법을 응용한 2D-PANI의 분산법을 제안하고, 그를 적용시킨 코팅액은 제시하지 못하였다.However, the 2D-PANI dispersion method using the graphene dispersion method is proposed and the coating solution to which it is applied is not proposed.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그래핀 분산법을 응용한 2D-PANI 분산법을 제안하여 유기용매안에서의 2D-PANI의 분산성을 향상시켜 그를 적용시킨 코팅액을 제공함에 있다.DISCLOSURE Technical Problem Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a 2D-PANI dispersion method using a graphene dispersion method to improve the dispersion of 2D-PANI in an organic solvent, .
상기의 목적을 이루기 위한 본 발명의 2D-PANI 분산법을 적용한 도전성 코팅액은, 2D-PANI(2차원 폴리아닐린 구조체, 2D polyaniline framework) 분산법을 적용시킨 도전성 코팅액으로서, 상기 2D-PANI는 유기 단결정의 열분해 공정을 통해 탄소와 질소가 3:1 비율로 존재하는 것을 특징으로 하고, 상기 분산법은, 상기 2D-PANI의 끝부분에 기능기를 형성 시켜 상기 기능기간의 정전기적 반발력을 이용한 공유결합 표면 개질법을 적용시킨 것이며, 친수성 기능기와 소수성 기능기를 동시에 갖는 양친성 고분자를 도입시킨 비공유결합 표면 개질법을 도입시킨 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the conductive coating solution to which the 2D-PANI dispersion method of the present invention is applied is a conductive coating solution to which 2D-PANI (2-dimensional polyaniline framework) Characterized in that carbon and nitrogen are present in a ratio of 3: 1 through a pyrolysis process, wherein the dispersion method comprises the steps of forming a functional group at the end of the 2D-PANI to form a covalent bond surface modification method using the electrostatic repulsion of the functional period And is characterized in that a noncovalent bonding surface modification method in which an amphiphilic polymer having both a hydrophilic functional group and a hydrophobic functional group is introduced is introduced.
본 발명은 2D-PANI를 분산 시킬 수 있기 때문에 유기용매에 2D-PANI를 분산시킬 수 있는 효과가 있다. 그를 이용한 전도성 코팅액을 개발하여, 그 코팅액을 ITO전극이나 TFT와 같은 디스플레이 부품에 높은 전도도를 가진 코팅막을 만드는데 적용한다면, 좀 더 향상된 디스플레이의 핵심부품을 생산할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.Since the present invention can disperse 2D-PANI, 2D-PANI can be dispersed in an organic solvent. If a conductive coating solution using the conductive coating solution is developed and applied to make a coating film having a high conductivity on a display part such as an ITO electrode or a TFT, it is possible to produce a core part of a further improved display.
도 1은 본 발명에 따른 2D-PANI의 구조이다.
도 2는 본 발명에 따른 얼음기판에서 2D-PANI 시트를 형상하는 방법이다.
도 3은 본 발명에 따른 2D-PANI의 STM이미지이다.1 is a 2D-PANI structure according to the present invention.
2 is a method of forming a 2D-PANI sheet on an ice substrate according to the present invention.
3 is an STM image of 2D-PANI according to the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. When an element is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements as well, without departing from the spirit or scope of the present invention.
상기의 목적을 이루기 위한 본 발명의 2D-PANI 분산법을 적용한 도전성 코팅액은, 2D-PANI(2차원 폴리아닐린 구조체, 2D polyaniline framework) 분산법을 적용시킨 도전성 코팅액으로서, 상기 2D-PANI는 유기 단결정의 열분해 공정을 통해 탄소와 질소가 3:1 비율로 존재하는 것을 특징으로 하고, 상기 분산법은, 상기 2D-PANI의 끝부분에 기능기를 형성 시켜 상기 기능기간의 정전기적 반발력을 이용한 공유결합 표면 개질법을 적용시킨 것이며, 친수성 기능기와 소수성 기능기를 동시에 갖는 양친성 고분자를 도입시킨 비공유결합 표면 개질법을 도입시킨 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the conductive coating solution to which the 2D-PANI dispersion method of the present invention is applied is a conductive coating solution to which 2D-PANI (2-dimensional polyaniline framework) Characterized in that carbon and nitrogen are present in a ratio of 3: 1 through a pyrolysis process, wherein the dispersion method comprises the steps of forming a functional group at the end of the 2D-PANI to form a covalent bond surface modification method using the electrostatic repulsion of the functional period And is characterized in that a noncovalent bonding surface modification method in which an amphiphilic polymer having both a hydrophilic functional group and a hydrophobic functional group is introduced is introduced.
도 1은 본 발명에 따른 2D-PANI의 구조이고, 도 2는 본 발명에 따른 얼음기판에서 2D-PANI 시트를 형상하는 방법이고, 도 3은 본 발명에 따른 2D-PANI의 STM이미지이다.FIG. 1 shows a structure of a 2D-PANI according to the present invention, FIG. 2 shows a method of forming a 2D-PANI sheet in an ice substrate according to the present invention, and FIG. 3 shows an STM image of a 2D-PANI according to the present invention.
도 1내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 2D-PANI 분산법을 적용한 도전성 코팅액에 대해 설명하도록 한다.The conductive coating liquid to which the 2D-PANI dispersion method according to the present invention is applied will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.
설명에 앞서 본 명세서에는 다수의 양태 및 실시양태가 기술되며, 이들은 단순히 예시적인 것으로서 한정하는 것이 아니다.Prior to the description, numerous aspects and embodiments are set forth in this specification, which are intended to be illustrative only and not limiting.
본 명세서를 읽은 후에, 숙련자는 다른 양태 및 실시예가 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 가능함을 이해할 것이다.After reading this specification, it will be understood by those skilled in the art that other embodiments and examples are possible without departing from the scope of the present invention.
이하에서 설명되는 실시양태의 상세 사항을 다루기 전에, 몇몇 용어를 정의하거나 또는 명확히 하기로 한다.Before dealing with the details of the embodiments described below, some terms will be defined or clarified.
작용기(作用基)란, 공통된 화학적 특성을 지닌 한 무리의 유기 화합물에서, 그 특성의 원인이 되는 원자단 또는 결합 양식이다. 기능기(機能基), 기능원자단(機能原子團)이라고도 한다.A functional group is a group of organic compounds having common chemical properties and is an atomic group or bonding mode that causes the properties thereof. It is also called a functional group and a functional atomic group.
개질(reforming)이란 물질의 성질을 좋은방향으로 개선하는 것이다. 예를 들면 촉매를 이용하여, 탄화수소 연료를 수소를 포함하는 가스로 전환하는 과정을 의미하고 이를 접촉 개질이라고 한다. 물론 촉매를 이용하지 않고 가열만하여 처리하는 열 개질도 있다.Reforming is a good way to improve the properties of a material. For example, a process of converting a hydrocarbon fuel into a gas containing hydrogen using a catalyst, which is referred to as catalytic reforming. There are, of course, thermal reforming which is carried out only by heating without using a catalyst.
분산(dispersion, 分散)이란 전색제 속에 응집되어 있는 1차 입자를 풀어 미립자 상태를 안정화시키는 공정을 뜻한다. 안료는 미세한 1차 입자가 응결된 형태로 공급되므로 도료, 인쇄 잉크, 그림물감 등으로 사용할 때에는 전색제(vehicle)로 분산시키는 공정이 필요하다. 목적한 색상, 광택, 투명성이나 유동성을 얻을 수 있다.Dispersion refers to the process of stabilizing the state of fine particles by loosening primary particles that are aggregated in a vehicle. Since the pigment is supplied in the form of condensed fine primary particles, it is necessary to disperse the pigment in a vehicle when it is used in paints, printing inks, paints, and the like. A desired color, gloss, transparency or fluidity can be obtained.
친수성은 어떤 물질의 성질이 물과 강하게 상호작용을 하고 강한 친화력을 가지고 있으면서, 물에 잘 용해되는 물질을 말한다. 반대로 물과 친화력이 약한 성질을 소수성이라고 한다.Hydrophilicity refers to a substance that has a strong affinity for a substance and strongly interacts with water, and is highly soluble in water. On the contrary, the property of weak affinity with water is called hydrophobicity.
표면에너지는 좁은 의미로는 계면(표면)적을 확장하는데 필요한 일량을 의미하지만, 일반적으로 계면(표면) 자유에너지를 가리키는 경우가 많다. 서로 녹지 않는 성분으로 이루어지는 두 개의 상이 접하는 면을 계면(한편의 상이 공기일 때 관용적으로 표면)이라고 하며 두 상의 계면에는 그 면적을 축소하고자 하는 힘이 계면에 평행으로 작용한다. 계면의 단위길이(1m)에 작용하는 이 힘을 계면(표면)장력이라고 한다.Surface energy, in a narrow sense, refers to the amount of energy required to expand an interface (surface) foil, but often refers to the interface (surface) free energy. The interface between the two phases of insoluble components is called the interfacial surface (one surface is the surface that is tolerated when the air is air) and the force that acts to reduce the surface of the two phases acts parallel to the interface. This force acting on the unit length (1 m) of the interface is referred to as interface (surface) tension.
도핑(doping)은 결정의 물성을 변화시키기 위해 소량의 불순물을 첨가하는 공정으로, 특히 반도체 공정에서 반도체의 전도율을 증가시키기 위해 사용하는데 이때 비고유 반도체는 운반체의 종류와 개수를 바꾸기 위해 불순물을 첨가한 반도체로, 이때 첨가하는 불순물을 도펀트(dopant)라 부른다.Doping is a process of adding a small amount of impurities to change the physical properties of crystals. In particular, it is used to increase the conductivity of semiconductors in semiconductor processing. In this case, impurities are added to change the type and number of carriers. In a semiconductor, the dopant added at this time is called a dopant.
용매(solvent)는 어떠한 용액이 존재할 때 용질을 녹여 용액을 만드는 물질을 의미한다. 예를 들어, 소금물에서 소금은 용질, 물은 용매이다. 일반적으로 용매는 대부분 액체이고, 액체와 액체가 섞어진 화합물에서는 양이 더 많은 액체가 용매이다.A solvent is a substance that dissolves a solute to form a solution when any solution is present. For example, in salt water, salt is a solute and water is a solvent. Generally, the solvent is mostly liquid, and in a compound in which liquid and liquid are mixed, a liquid having a larger amount is a solvent.
이하에서는 본 발명에 따른 2D-PANI 분산법을 적용한 도전성 코팅액에 대한 상세한 설명을 개시한다.Hereinafter, a detailed description will be given of a conductive coating liquid to which the 2D-PANI dispersion method according to the present invention is applied.
기존의 폴리아닐린은 1차원의 선과 같은 구조였으나, 이를 열분해공정을 통해 2차원의 면으로 결정을 이루고 있는 상태를 2D-PANI라고 한다.Conventional polyaniline has the same structure as a one-dimensional line, but it is called 2D-PANI, which is crystallized in a two-dimensional plane through a pyrolysis process.
종래의 기술로는 그래핀 옥사이드기판에서 폴리아닐린 시트를 형성하였으나 본 발명에서는 얼음기판에서 2차원 폴리아닐린 시트를 형성하는 것을 권하는 바이다.Conventionally, a polyaniline sheet is formed on a graphene oxide substrate. However, in the present invention, it is recommended to form a two-dimensional polyaniline sheet on an ice substrate.
도 2를 참조하여, 얼음기판을 사용한 2차원 폴리아닐린 시트 형성의 장점에 대해 설명하자면, 기존의 기술인 그래핀 옥사이드기판에서 폴리아닐린 시트를 형성하는 것은 안정적인 전기적 특성을 구현하는데 있어 제한이 있고, 비용 또한 높은 편이며 합성 후 그래핀 기판의 제거가 까다로운 반면 얼음기판에서 2차원 폴리아닐린 시트를 형성하면 40배 이상의 전도도 증가(약35S cm-1)가 있고 그래핀 대비 경제적이며 (1m2당 9000원) 얼음 기판은 사용 후 재활용이 가능하여 친환경적이다.Referring to FIG. 2, the advantage of forming a two-dimensional polyaniline sheet using an ice substrate is as follows. Formation of a polyaniline sheet on a graphene oxide substrate, which is a conventional technique, has limitations in realizing stable electrical characteristics, (About 35 S cm -1 ), which is more economical than graphene (9000 won per 1 m 2 ). On the other hand, when a two-dimensional polyaniline sheet is formed on an ice substrate, Can be recycled after use and is environmentally friendly.
아닐린은 얼음 표면에 적하, 캐스팅, 또는 코팅에 의해서 액체 상태로 제공되고, 중합은 화학적 산화 중합인 것이고, 중합 반응은 0℃이하에서 이루어지는 것이 바람직하다.The aniline is provided in a liquid state by dropping, casting, or coating on the ice surface, and the polymerization is a chemical oxidation polymerization, and the polymerization reaction is preferably performed at 0 ° C or lower.
또한, 2D-PANI는 선형 폴리아닐린 대비 획기적인 전도도의 상승이 있으며, 실험실에서 화학반응으로 쉽게 합성이 가능하다. 그래핀 유사체로 균일하게 질소 원자를 포함하고 있어 다양한 분야에서 응용이 가능하다.In addition, 2D-PANI has a dramatic increase in conductivity compared to linear polyaniline, and can be easily synthesized by chemical reactions in the laboratory. It is a graphene analogue containing uniformly nitrogen atoms and can be applied in various fields.
기존의 전도성 물질로는 폴리아닐린, 그래핀, CNT, Ag와 같은 것들이 있었으나, 시간이 흐를수록 산화되는 문제점을 갖고 있었다.Conventional conductive materials such as polyaniline, graphene, CNT, and Ag have been found to be oxidized with time.
하지만, 2D-PANI는 안정적인 성능을 구현할 수 있고, 그래핀 수준의 전기 전도도를 구현할 수 있지만 그래핀보다 쉽게 합성할 수 있고 비용도 적게 든다.However, 2D-PANI can achieve stable performance and can achieve graphene-level electrical conductivity, but it is easier to synthesize and less expensive than graphene.
아래와 같이, 본 발명에서 그래핀 분산법을 응용한 2D-PANI 분산법을 제안하는 바이다.As described below, a 2D-PANI dispersion method using graphene dispersion method is proposed in the present invention.
공유결합 표면 개질법으로 표면이 아닌 끝 부분에 기능기를 형성시켜 기능기간의 정전기적 반발력을 이용하고, 비공유결합 표면 개질법으로 친수성 기능기와 소수성 기능기를 동시에 가지는 양친성(amphiphilic)고분자를 도입한다. 덧붙여서 2D-PANI와 비슷한 표면에너지를 같는 용매를 사용한다면, 유기용매안에서 2D-PANI의 분산성을 향상시킬 수 있을 것이다.The covalent surface modification method introduces an amphiphilic polymer having both a hydrophilic functional group and a hydrophobic functional group by non-covalent surface modification using an electrostatic repulsive force of a functional period by forming a functional group at an end surface rather than a surface. In addition, if a solvent having a surface energy similar to that of 2D-PANI is used, the dispersibility of 2D-PANI in the organic solvent may be improved.
또한, 전도도를 더욱 향상시키기 위해 도펀트가 첨가할 수 있다. 이 도펀트는 HCl(염화수소)를 사용하는 것을 권한다.A dopant may also be added to further improve the conductivity. It is recommended to use HCl (hydrogen chloride) as this dopant.
이를 적용하여, 2D-PANI를 이용한 전도성 코팅액을 개발할 수 있을 것이다.By applying this, a conductive coating solution using 2D-PANI can be developed.
이는 ITO(Indium tin oxide)전극과 같은 터치패널의 전극에 필요한 높은 전도도를 요하는 코팅막에 적용할 수 있을 것이고, 이와 비슷하게 TFT와 같은 얇고 전도성이 필요한 코팅막에 적용할 수 있을 것이다.This can be applied to a coating film requiring high conductivity required for a touch panel electrode such as an ITO (Indium Tin Oxide) electrode, and similarly, it can be applied to a thin and conductive coating film such as a TFT.
이상 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.
Claims (6)
상기 2D-PANI는 유기 단결정의 열분해 공정을 통해 탄소와 질소가 3:1 비율로 존재하는 것을 특징으로 하고,
상기 분산법은,
상기 2D-PANI의 끝부분에 기능기를 형성 시켜 상기 기능기간의 정전기적 반발력을 이용한 공유결합 표면 개질법을 적용시킨 것이며, 친수성 기능기와 소수성 기능기를 동시에 갖는 양친성 고분자를 도입시킨 비공유결합 표면 개질법을 도입시킨 것을 특징으로 하는, 2D-PANI 분산법을 적용한 도전성 코팅액.
As a conductive coating liquid to which a 2D-PANI (2-dimensional polyaniline framework) dispersion method is applied,
The 2D-PANI is characterized in that carbon and nitrogen are present in a ratio of 3: 1 through the thermal decomposition process of the organic single crystal,
The above-
A covalent surface modification method using an electrostatic repulsion of the functional period by forming a functional group at the end of the 2D-PANI and introducing an amorphous polymer having both a hydrophilic functional group and a hydrophobic functional group By weight, based on the total weight of the conductive coating solution.
상기 분산법은,
전도도를 높이기 위해 도펀트가 첨가되는 것을 특징으로 하는 2D-PANI 분산법을 적용한 도전성 코팅액.
The method according to claim 1,
The above-
And a dopant is added to increase the conductivity of the conductive coating solution.
상기 도펀트는 HCl(염화수소)인 것을 특징으로 하는 2D-PANI 분산법을 적용한 도전성 코팅액.
The method of claim 2,
Wherein the dopant is HCl (hydrogen chloride).
상기 2D-PANI는
아닐린을 얼음 기판에서 중합하여 2차원 폴리아닐린 시트를 형성하는 것을 특징으로 하는, 2D-PANI 분산법을 적용한 도전성 코팅액.
The method according to claim 1,
The 2D-PANI
Wherein the aniline is polymerized on an ice substrate to form a two-dimensional polyaniline sheet.
상기 얼음 기판을 녹여 중합된 나노시트를 분리할 수 있는 것을 특징으로 하는,
2D-PANI 분산법을 적용한 도전성 코팅액.
The method of claim 4,
Characterized in that it is possible to separate the polymerized nanosheet by melting the ice substrate.
Conductive coating solution to which 2D-PANI dispersion method is applied.
상기 아닐린은
얼음 표면에 적하, 캐스팅, 또는 코팅에 의해서 액체 상태로 제공되고,
상기 중합은 화학적 산화 중합인 것이고,
상기 중합 반응은 0℃이하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 2D-PANI 분산법을 적용한 도전성 코팅액.The method of claim 4,
The aniline
Is provided in a liquid state by dropping, casting, or coating on the ice surface,
The polymerization is a chemical oxidation polymerization,
Wherein the polymerization reaction is performed at 0 캜 or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170184429A KR20190081698A (en) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Conductive coating solution using 2D-PANI |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170184429A KR20190081698A (en) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Conductive coating solution using 2D-PANI |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190081698A true KR20190081698A (en) | 2019-07-09 |
Family
ID=67261822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020170184429A KR20190081698A (en) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Conductive coating solution using 2D-PANI |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20190081698A (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050070654A1 (en) | 2002-09-24 | 2005-03-31 | Che-Hsiung Hsu | Electrically conducting organic polymer/nanoparticle composites and methods for use thereof |
| KR101581990B1 (en) | 2009-04-21 | 2015-12-31 | 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 | Electrically conductive polymer compositions and films made therefrom |
| KR20160124399A (en) | 2015-04-16 | 2016-10-27 | 포항공과대학교 산학협력단 | a method for manufacturing of 2D polyaniline nanosheet with high conductivity at ice surface |
-
2017
- 2017-12-29 KR KR1020170184429A patent/KR20190081698A/en unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050070654A1 (en) | 2002-09-24 | 2005-03-31 | Che-Hsiung Hsu | Electrically conducting organic polymer/nanoparticle composites and methods for use thereof |
| KR101581990B1 (en) | 2009-04-21 | 2015-12-31 | 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 | Electrically conductive polymer compositions and films made therefrom |
| KR20160124399A (en) | 2015-04-16 | 2016-10-27 | 포항공과대학교 산학협력단 | a method for manufacturing of 2D polyaniline nanosheet with high conductivity at ice surface |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Saadattalab et al. | Effect of CNTs and nano ZnO on physical and mechanical properties of polyaniline composites applicable in energy devices | |
| Kumar et al. | Polyaniline–carbon nanotube composites: preparation methods, properties, and applications | |
| Sun et al. | Developing polymer composite materials: carbon nanotubes or graphene? | |
| Yoo et al. | Direct synthesis of highly conductive poly (3, 4-ethylenedioxythiophene): poly (4-styrenesulfonate)(PEDOT: PSS)/graphene composites and their applications in energy harvesting systems | |
| Mohammadi et al. | High performance of covalently grafted poly (o-methoxyaniline) nanocomposite in the presence of amine-functionalized graphene oxide sheets (POMA/f-GO) for supercapacitor applications | |
| Chen et al. | Superlow thermal conductivity 3D carbon nanotube network for thermoelectric applications | |
| Chen et al. | Single-layered graphene oxide nanosheet/polyaniline hybrids fabricated through direct molecular exfoliation | |
| Ma et al. | Non-covalent stabilization and functionalization of boron nitride nanosheets (BNNSs) by organic polymers: formation of complex BNNSs-containing structures | |
| Ansari et al. | Thermal stability and electrical properties of dodecyl-benzene-sulfonic-acid doped nanocomposites of polyaniline and multi-walled carbon nanotubes | |
| Reddy et al. | Organic conjugated polymer-based functional nanohybrids: synthesis methods, mechanisms and its applications in electrochemical energy storage supercapacitors and solar cells | |
| Nurdiwijayanto et al. | Stability and nature of chemically exfoliated MoS2 in aqueous suspensions | |
| Blaha et al. | Two-dimensional CVD-graphene/polyaniline supercapacitors: synthesis strategy and electrochemical operation | |
| Imani et al. | Facile route for multi-walled carbon nanotube coating with polyaniline: tubular morphology nanocomposites for supercapacitor applications | |
| Hu et al. | Layer-by-layer assembly of poly (sodium 4-styrenesulfonate) wrapped multiwalled carbon nanotubes with polyaniline nanofibers and its electrochemistry | |
| Tan et al. | Conductive properties and mechanism of various polymers doped with carbon nanotube/polyaniline hybrid nanoparticles | |
| Yao et al. | Enhanced thermoelectric properties of bilayer-like structural graphene quantum dots/single-walled carbon nanotubes hybrids | |
| Cárdenas-Jirón et al. | Electron transport properties through graphene oxide–cobalt phthalocyanine complexes | |
| Zeighami et al. | Graphenic nanosheets sandwiched between crystalline cakes of poly (3-hexylthiophene) via simultaneous grafting/crystallization and their applications in active photovoltaic layers | |
| Wang et al. | Tuning thermoelectric performance of Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene): Poly (styrene sulfonate)/Polyaniline composite films by nanostructure evolution of polyaniline | |
| Hata et al. | Surfactant-wrapped n-type organic thermoelectric carbon nanotubes for long-term air stability and power characteristics | |
| Wang et al. | Covalently bonded polyaniline-reduced graphene oxide/single-walled carbon nanotubes nanocomposites: influence of various dimensional carbon nanostructures on the electrochromic behavior of PANI | |
| Debbarma et al. | Electrical transport and network percolation in graphene and boron nitride mixed-platelet structures | |
| Jiao et al. | Self-assembly and headgroup effect in nanostructured organogels via cationic amphiphile-graphene oxide composites | |
| Sharma et al. | Studies on nanocomposites of polyaniline using different substrates | |
| Khan et al. | Sensing properties of sulfonated multi-walled carbon nanotube and graphene nanocomposites with polyaniline |