KR20210103663A - 나노플레이트를 포함하는 금속 필름 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노플레이트를 포함하는 필름에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 초음파를 이용하여 나노플레이트를 균일하게 분산시킴으로써, 전자파 차폐 혹은 방열이 균일하게 이뤄지는 필름에 관한 것이다.
Description
본 발명은 나노플레이트를 포함하는 금속 필름에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, 초음파를 이용하여 나노플레이트를 균일하게 분산시킴으로써, 전자파 차폐 혹은 방열이 균일하게 이뤄지는 금속 필름에 관한 것이다.
전자제품의 소형화와 정보통신기기의 발전으로 일상생활 중 전자파로 인한 공해가 점점 증가해가고 있다. 이러한 전자파는 주변기기의 오작동 혹은 시스템 오류를 야기시키며 인체에 질병을 유발시킬 수 있어 직접적인 피해를 주고 있고 이로 인해 전자파 차폐 기술의 개발은 매우 중요해지고 있다.
따라서, 전자제품의 부착되어 전자파를 차폐하는 전자파 차폐필름에 대한 수요가 증대되고 있으며, 이러한 전자파 차폐 필름의 전자파 차폐 능력은 전자파 차폐의 효율로 표현될 수 있으며, 구체적으로 전자기파의 내부흡수, 전자기파의 표면반사, 다반사를 통한 손실들의 합으로 표현될 수 있다.
한편, 기존의 전자파 차폐필름은 주로 나노플레이트가 포함된 도전성 잉크 조성물을 기판에 떨어트려 필름을 제조되는데, 이러한 경우, 나노플레이트가 균일하게 분산되지 않고 잉크 조성물이 떨어진 지역과 그 주변에 뭉치게 되어 나노플레이트가 위치되지 않는 부분에 전자파 차폐 기능이 저하되는 문제점이 발생하였다.
또한, 전자파 차폐필름에 나노플레이트가 뭉쳐져서 위치됨으로써, 나노플레이트가 위치되지 않는 부분과 두께 차이가 생겨 필름의 두께 제어가 불가능한 문제점이 발생하였다.
따라서, 기존 전자파 차폐 필름에 나노플레이트를 균일하게 분산시키는 방법에 대해 연구가 진행되고 있다.
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 기판에 나노플레이트를 균일하게 분산시킴으로써, 전자파 차폐 혹은 방열이 균일하게 이뤄지는 금속 필름을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 초음파에 의해 필름의 두께가 균일하게 제조되어 두께 제어가 용이한 나노플레이트를 포함하는 금속 필름을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 나노플레이트를 포함하는 금속 필름은 기판; 및 상기 기판에 균일하게 분산되는 나노 플레이트;를 포함하고, 상기 나노 플레이트는 단일층을 형성하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 나노플레이트는, 초음파(Ultrasonic)에 의해 상기 기판에 분산 및 적층되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 나노 플레이트는, 용매와 혼합된 후, 상기 초음파에 의해 상기 기판에 분산 및 적층되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 용매가 극성(Polar)일 경우, 상기 나노 플레이트는 소수성(hydrophobic)인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 용매가 무극성(Non-Polar)일 경우, 상기 나노 플레이트는 친수성(hydrophile)인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 단일층은, 복수로 적층 가능한 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 나노플레이트는, 육각형, 오각형, 사각형, 삼각형, 평행사변형 및 사다리꼴 중 하나 이상의 모양으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 전체의 면밀도가 기판의 특정 영역에서 오차범위 ±10을 유지하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 표시 장치, 반도체 소자, 태양전지의 도전막, 도전성 패턴, 방열 및 전자파 차폐에 사용되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 면상발열체에 사용되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 나노플레이트는, 구리이며, 6㎛ 내지 25㎛범위의 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 상기 구리 나노플레이트는, (111) 결정면 우선 배향성을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기판에 나노플레이트를 균일하게 분산시킴으로써, 전자파 차폐 혹은 방열이 균일하게 이뤄지는 지는 효과가 발생하게 된다.
또한, 초음파에 의해 필름의 두께가 균일하게 제조되어 두께 제어가 용이한 효과가 발생하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 나노플레이트를 포함하는 금속 필름의 제조 장치를 도시한 도면이다.
도 2(a)는 종래 기술에 의해 제조된 필름의 SEM사진이고, (b)는 본 발명에 따른 나노플레이트를 포함하는 필름의 SEM사진이다.
도 3(a), (b), (c)는 용매 내 나노플레이트 농도가 1mg/ml 및 초음파 작동 시간이 10분일 때 단일층을 찍은 SEM 사진이고, 도 3(d), (e), (f)는 용매 내 나노플레이트 농도가 3mg/ml 및 초음파 작동 시간이 10분일 때 단일층을 찍은 SEM 사진이고, 도 3(g), (h), (i)는 용매 내 나노플레이트 농도가 7mg/ml 및 초음파 작동 시간이 10분일 때 단일층을 찍은 SEM 사진이다.
도 4는 나노플레이트의 농도와 초음파를 가하는 시간에 따른 나노플레이트 분산 범위를 나타낸 등고선 그래프이다.
도 5는 나노플레이트 및 용매에 따른 나노플레이트 분포도를 나타낸 SEM사진으로, 도 5(a)는 무극성 용매에 구리 단결정의 나노플레이트가 포함됐을 때 단일층의 SEM사진, 도 5(b)는 극성 용매에 구리 단결정 나노플레이트가 포함됐을 때 단일층의 SEM사진, 도 5(c)는 무극성 용매에 산화 구리 나노플레이트가 포함됐을 때 단일층의 SEM사진, 도 5(d)는 극성 용매에 산화 구리 나노플레이트가 포함됐을 때 단일층의 SEM사진이다.
도 6은 나노플레이트 및 용매에 따른 나노플레이트 분포도를 나타낸 그래프이다.
도 2(a)는 종래 기술에 의해 제조된 필름의 SEM사진이고, (b)는 본 발명에 따른 나노플레이트를 포함하는 필름의 SEM사진이다.
도 3(a), (b), (c)는 용매 내 나노플레이트 농도가 1mg/ml 및 초음파 작동 시간이 10분일 때 단일층을 찍은 SEM 사진이고, 도 3(d), (e), (f)는 용매 내 나노플레이트 농도가 3mg/ml 및 초음파 작동 시간이 10분일 때 단일층을 찍은 SEM 사진이고, 도 3(g), (h), (i)는 용매 내 나노플레이트 농도가 7mg/ml 및 초음파 작동 시간이 10분일 때 단일층을 찍은 SEM 사진이다.
도 4는 나노플레이트의 농도와 초음파를 가하는 시간에 따른 나노플레이트 분산 범위를 나타낸 등고선 그래프이다.
도 5는 나노플레이트 및 용매에 따른 나노플레이트 분포도를 나타낸 SEM사진으로, 도 5(a)는 무극성 용매에 구리 단결정의 나노플레이트가 포함됐을 때 단일층의 SEM사진, 도 5(b)는 극성 용매에 구리 단결정 나노플레이트가 포함됐을 때 단일층의 SEM사진, 도 5(c)는 무극성 용매에 산화 구리 나노플레이트가 포함됐을 때 단일층의 SEM사진, 도 5(d)는 극성 용매에 산화 구리 나노플레이트가 포함됐을 때 단일층의 SEM사진이다.
도 6은 나노플레이트 및 용매에 따른 나노플레이트 분포도를 나타낸 그래프이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위하여 과장될 수 있다.
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.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 용이하게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
<나노 플레이트를 포함하는 필름>
본 발명에 따른 나노 플레이트를 포함하는 금속 필름은 기판 및 나노 플레이트를 포함한다.
기판은 필름 제조에 기반이 되는 구성으로, 고분자, 유리 또는 금속 등으로 이루어진다.
나노 플레이트는 3차원적으로 보아, 어느 한쪽 평면 방향으로 면적이 넓게 형성되며, 그보다 작은 두께를 구비하여, 판(plate) 형상을 띄고 있는 나노 구조체를 지칭할 수 있다. 나노 플레이트의 넓게 형성된 평면의 외주 상의 임의의 두 점을 잇는 직선 중 가장 긴 직선 거리를 "직경"이라고 정의할 수 있다. 상기 직경 방향과 수직하는 방향에서, 상기 판 형상의 외주 상의 두 점을 잇는 직선 중 가장 긴 직선 거리를 "폭"이라고 정의할 수 있다. 상기 평면과 수직하는 방향으로 나노 플레이트의 한쪽 끝에서 반대 쪽 끝까지의 평균 직선 거리를 "두께"로 정의할 수 있다.
본 발명에 따른 나노 플레이트는 구리이며, 6㎛ 내지 25㎛범위의 크기를 갖는다. 그리고, 나노 플레이트는 직경 혹은 폭이 이루는 형태가 육각형, 오각형, 사각형, 삼각형, 평행사변형 및 사다리꼴 중 하나의 모양인 것을 특징으로 한다.
나노 플레이트는 육방정(hexagonal) 결정면 중 (111)면의 우선배향이 더 유리함으로써, (111) 결정면으로 성장된다.
본 발명에 따른 나노 플레이트는 단일층을 형성한다. 이때, 단일층은 나노 플레이트가 기판의 70% 내지 80%를 커버되어 형성될 수 있다. 단일층은 기판 일측에 나노플레이트가 균일하게 분산 및 적층되어 형성되고, 나노플레이트의 형상이 유지되는 구성이다.
그리고, 단일층은 70% 내지 80% 커버 영역 중 ±10%는 나노 플레이트가 적층 및 겹쳐져서 제공될 수 있다. 즉, 단일층은 전체의 면밀도가 기판의 특정 영역에서 오차범위 ±10%를 유지할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 필름은 단일층이 복수로 적층될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 나노플레이트를 포함하는 필름의 제조 장치를 도시한 도면이다.
나노플레이트는 초음파에 의해 기판에 분산 및 적층되는 것을 특징으로 한다.
기판 상에 단일층을 제조하는 방법은 우선, 용기에 기판 및 나노플레이트를 포함하는 용매를 포함한 후, 초음파 기계를 이용하여 용기에 초음파를 가하여 나노플레이트를 용매에 분산시킨다. 그리고, 용매에 분산된 나노플레이트가 기판에 증착됨으로써, 단일층이 제조될 수 있다.
초음파는 용매 내에 뭉쳐있는 복수개의 나노플레이트를 각각 분리시킨다. 분리된 나노플레이트는 용매의 유동성에 의해 균일하게 분산되게 되고, 따라서, 용매 상에 균일하게 분산된 나노플레이트는 기판 상에 균일하게 퇴적(deposition)되어 증착되게 된다.
도 2(a)는 종래 기술에 의해 제조된 필름의 SEM사진이고, (b)는 본 발명에 따른 나노플레이트를 포함하는 필름의 SEM사진이다.
도 2(a)를 참고하면, 종래에는 용매 내에 포함된 나노플레이트가 서로 엉겨 붙어 나노플레이트가 포함된 용매를 기판에 떨어트림으로써, 용매가 떨어진 기반 부분을 중심으로 나노플레이트가 뭉쳐져서 위치되는 것을 알 수 있다.
그에 반해, 도 2(b)를 참고하면, 본 발명에 따른 필름은 초음파에 의해 분리된 나노플레이트가 기판 전체에 균일하게 흡착된 것을 알 수 있다. 복수개의 나노플레이트가 초음파에 의해 분리됨으로써, 기판에 흡착된 후에도 나노플레이트의 형태가 보존될 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 나노플레이트를 포함하는 필름은 표시 장치, 반도체 소자, 태양전지의 도전막, 도전성 패턴, 방열 및 전자파 차폐에 사용될 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 나노플레이트를 포함하는 필름은 면상발열체에 사용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 전자파 차폐 필름에 사용될 경우, 나노플레이트는 전자파 차폐의 기능을 할 수 있다. 따라서, 전자파 차폐 필름은 단일층에 나노플레이트가 균일하게 분포됨으로써, 필름 전체적으로 전자파 차폐를 균일하게 할 수 있는 효과가 발생하게 된다.
단일층은 나노플레이트가 균일하게 분포되므로써 두께가 일정하고, 따라서, 두께 조절이 가능하다. 단일층의 두께 조절은 기판 일측에 나노플레이트를 하나 이상 적층함으로써 조절할 수 있다.
단일층은 나노플레이트 농도, 초음파 작동 시간, 용매 종류 및 나노플레이트 종류에 따라 분포도가 증감할 수 있다.
도 3(a), (b), (c)는 용매 내 나노플레이트 농도가 1mg/ml 및 초음파 작동 시간이 10분일 때 단일층을 찍은 SEM 사진이고, 도 3(d), (e), (f)는 용매 내 나노플레이트 농도가 3mg/ml 및 초음파 작동 시간이 10분일 때 단일층을 찍은 SEM 사진이고, 도 3(g), (h), (i)는 용매 내 나노플레이트 농도가 7mg/ml 및 초음파 작동 시간이 10분일 때 단일층을 찍은 SEM 사진이고, 도 4는 나노플레이트의 농도와 초음파를 가하는 시간에 따른 나노플레이트 분산 범위를 나타낸 등고선 그래프이다.
도 3을 참고하면, 단일층은 나노플레이트 농도가 증가할수록 분포도가 증가하는 것을 알 수 있다.
그리고, 도 4를 참고하면, 나노플레이트층은 나노플레이트의 농도가 6~9mg/ml이고, 초음파 작동 시간 5분 이상이면 60% 이상의 나노플레이트 분포도를 나타낸다. 그리고, 초음파 작동 시간이 27분 이상일 때는 나노플레이트 농도가 7~8mg/ml일 때 분포도가 가장 높다.
도 5는 나노플레이트 및 용매에 따른 나노플레이트 분포도를 나타낸 SEM사진으로, 도 5(a)는 무극성 용매에 구리 단결정의 나노플레이트가 포함됐을 때 단일층의 SEM사진, 도 5(b)는 극성 용매에 구리 단결정 나노플레이트가 포함됐을 때 단일층의 SEM사진, 도 5(c)는 무극성 용매에 산화 구리 나노플레이트가 포함됐을 때 단일층의 SEM사진, 도 5(d)는 극성 용매에 산화 구리 나노플레이트가 포함됐을 때 단일층의 SEM사진, 도 6은 나노플레이트 및 용매에 따른 나노플레이트 분포도를 나타낸 그래프이다.
도 5 및 6을 참고하면, 극성 용매는 기판과 나노플레이트를 탈착시켜 기판과 나노플레이트 간 흡착력이 감소하게 된다. 따라서, 나노플레이트가 구리 단결정 일 때는, 무극성 용매를 사용하여 흡착력을 증가시킴으로써 분포도를 증가시킬 수 있다. 그리고, 나노플레이트가 산화 구리 단결정 일 때는 극성 용매에 포함됐을 때 분포도가 증가하는 것을 알 수 있다.
나노 플레이트는 금속을 포함하면서, 3차원적으로 보아, 어느 한쪽 평면 방향으로 면적이 넓게 형성되며, 그보다 작은 두께를 구비하여, 판(plate) 형상을 띄고 있는 나노 구조체를 지칭할 수 있다. 나노 플레이트의 넓게 형성된 평면의 외주 상의 임의의 두 점을 잇는 직선 중 가장 긴 직선 거리를 "직경"이라고 정의할 수 있다. 상기 직경 방향과 수직하는 방향에서, 상기 판 형상의 외주 상의 두 점을 잇는 직선 중 가장 긴 직선 거리를 "폭"이라고 정의할 수 있다. 상기 평면과 수직하는 방향으로 금속 플레이트의 한쪽 끝에서 반대 쪽 끝까지의 평균 직선 거리를 "두께"로 정의할 수 있다.
본 발명에 따른 나노 플레이트는 4㎛ 내지 25㎛ 범위의 직경 및 20㎚ 내지 80㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
그리고, 나노 플레이트는 직경 혹은 폭이 이루는 형태가 육각형, 오각형, 사각형, 삼각형, 평행사변형 및 사다리꼴 중 하나의 모양인 것을 특징으로 한다.
나노 플레이트는 단결정의 판상 혹은 코어-쉘 구조의 판상 중 어느 하나의 형태로 제공될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 나노 플레이트가 단결정 판상일 경우, 단결정은 단일 금속으로 이루어질 수 있다. 이때, 단일 금속은 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속이 포함될 수 있다. 바람직하게는, 나노 플레이트는 판상 단결정 구리(Cu NPLs)로 형성될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 나노 플레이트가 코어-쉘 구조일 경우, 코어는 단일 금속으로 이루어진 단결정으로 형성될 수 있다. 단일 금속으로는, 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 구리(Cu) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 금속이 포함될 수 있다. 바람직하게, 코어는 판상 단결정 구리(Cu NPLs)로 형성될 수 있다.
쉘은 코어의 표면에 금속이 코팅되어 형성되는 구성으로 이종금속으로 이루어진다. 여기서, 이종금속이란, 코어(10)를 이루는 금속과 상이한 물질을 의미한다.
따라서, 쉘은 은(Ag), 산화구리 및 니켈(Ni) 중 어느 하나의 금속으로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 쉘이 은(Ag) 및 산화구리로 형성될 경우, 구리로 형성된 코어(10)가 공기를 만나 산화되는 것을 방지할 수 있고, 복수개의 나노플레이트가 접촉될 때 저항을 감소시켜주는 효과가 있다.
다른 실시예에 있어서, 쉘이 니켈(Ni)로 형성될 경우, 니켈(Ni)은 자성 특성이 있어 전자파 흡수 및 전자파 차폐 성능이 우수하여 전자파 차폐 분야에 사용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (12)
- 기판; 및
상기 기판에 균일하게 분산되는 나노 플레이트;를 포함하고,
상기 나노 플레이트는 단일층을 형성하는 것을 특징으로 하는,
나노플레이트를 포함하는 금속 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 나노플레이트는,
초음파(Ultrasonic)에 의해 상기 기판에 분산 및 적층되는 것을 특징으로 하는, 나노플레이트를 포함하는 금속 필름.
- 제2항에 있어서,
상기 나노 플레이트는,
용매와 혼합된 후, 상기 초음파에 의해 상기 기판에 분산 및 적층되는 것을 특징으로 하는, 나노플레이트를 포함하는 금속 필름.
- 제3항에 있어서,
상기 용매가 극성(Polar)일 경우,
상기 나노 플레이트는 소수성(hydrophobic)인 것을 특징으로 하는, 나노 플레이트를 포함하는 금속 필름.
- 제3항에 있어서,
상기 용매가 무극성(Non-Polar)일 경우,
상기 나노 플레이트는 친수성(hydrophile)인 것을 특징으로 하는, 나노 플레이트를 포함하는 금속 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 단일층은,
복수로 적층 가능한 것을 특징으로 하는, 나노플레이트를 포함하는 금속 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 나노플레이트는,
육각형, 오각형, 사각형, 삼각형, 평행사변형 및 사다리꼴 중 하나 이상의 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 나노플레이트를 포함하는 금속 필름.
- 제1항에 있어서,
전체의 면밀도가 기판의 특정 영역에서 오차범위 ±10을 유지하는 것을 특징으로 하는, 나노플레이트를 포함하는 금속 필름.
- 제1항에 있어서,
표시 장치, 반도체 소자, 태양전지의 도전막, 도전성 패턴, 방열 및 전자파 차폐에 사용되는 것을 특징으로 하는, 나노플레이트를 포함하는 금속 필름.
- 제1항에 있어서,
면상발열체에 사용되는 것을 특징으로 하는, 나노플레이트를 포함하는 금속 필름.
- 제1항에 있어서,
상기 나노플레이트는,
구리이며, 6㎛ 내지 25㎛범위의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는, 나노플레이트를 포함하는 금속 필름.
- 제10항에 있어서,
상기 구리 나노플레이트는,
(111) 결정면 우선 배향성을 갖는 것을 특징으로 하는, 나노플레이트를 포함하는 금속 필름.
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| KR1020200018082A KR20210103663A (ko) | 2020-02-14 | 2020-02-14 | 나노플레이트를 포함하는 금속 필름 |
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| KR (1) | KR20210103663A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102475728B1 (ko) * | 2021-11-03 | 2022-12-08 | 조옥래 | 전자파 차폐재 및 이의 제조 방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101619438B1 (ko) | 2013-06-14 | 2016-05-10 | 주식회사 엘지화학 | 금속 나노플레이트, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 도전성 잉크 조성물 및 전도성 필름 |
-
2020
- 2020-02-14 KR KR1020200018082A patent/KR20210103663A/ko not_active Application Discontinuation
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