KR20210106424A - 신장성 전기 전도성 잉크 조성물 - Google Patents

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원화 장
리넷 엠. 헐버트
장보 어우양
루돌프 올덴자일
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헨켈 아이피 앤드 홀딩 게엠베하
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Abstract

본원에서는 분산된 은 플레이크 및 저 융점 금속 또는 합금을 갖는 연속 중합체 상으로 이루어진 신장성 전도성 잉크가 제공되며, 여기서 초기 저항률은 신장 전에 측정되고 신장성 전도성 잉크 조성물의 저항률은 50% 신율에서 초기 저항률의 10배 미만이다.

Description

신장성 전기 전도성 잉크 조성물
전자 산업에서는 인쇄된 전도성 재료를 필요로 하는 신규한 상업적 응용품이 계속 개발되고 있다. 이러한 상업적 응용품 중 일부는 무선 주파수 인식("RFID") 태그를 위한 인쇄된 안테나, 인쇄된 트랜지스터, 태양전지, 인-몰드(in-mold) 전자제품 및 착용가능한(wearable) 전자제품이다. 이러한 인쇄된 전도성 재료는 전형적으로 특정한 인쇄 공정을 사용하여 전도성 잉크를 인쇄함으로써 제조된다.
전도성 잉크는 전형적으로 전도성 입자에 기반한 입자-기반이며, 상기 입자는 전형적으로 개별적으로 합성된 후에 잉크 배합물에 혼입된다. 전도성 잉크는 전형적으로 전도성 플레이크가 분산되어 있는 연속 폴리우레탄 상으로 이루어진다. 이어서 그 결과로 수득된 전도성 잉크의 특성은 특정한 인쇄 공정 및 최종 용도에 맞게 조정된다. 전형적으로, 인쇄 공정은 조성물의 인쇄를 허용하기 위해 특정한 점도를 필요로 한다. 전도성 잉크는 이러한 특정한 인쇄 공정 중 하나에 의해 요망되는 기판에 선택적으로 도포될 수 있다.
신장성 전도성 잉크(stretchable conductive ink)는, 특히, 1) 기기를 위한 패널, 자동차 및 항공우주 응용품을 위한 계기판 및 버튼, 및 산업 제어를 위한 인터페이스를 포함하는 인-몰드 응용품, 및 2) 직물 응용품 및 착용가능한 의료 장치를 포함하지만 이로 제한되지는 않은 착용가능한 응용품인 두 가지 주요 영역에서 수요가 많다. 인-몰드 및 착용가능한 응용품에 대한 기존 전도성 잉크의 유용성은 제한되어 있는데, 왜냐하면 잉크의 전도성이 비교적 낮은 신율에서 손실되기 때문이며, 즉, 잉크가 신장성이지 않기 때문이다.
상업적으로 입수 가능한 전도성 입자는, 밀링을 가능하게 하고 저장 동안의 냉간 용접을 방지하기 위해, 통상적으로 스테아르산 또는 올레산 등의 지방산으로 표면 개질된 은 플레이크를 포함한다. 그러나, 이러한 표면 처리는 조성물의 신장 또는 전도성을 개선하지 못 하며 분말을 매트릭스에 분산시키는 데에만 유용하다.
전도성 잉크 조성물의 전도성은 연속 전도성 경로를 형성하는 전도성 충전제들 사이의 접촉에 좌우된다. 전도성 잉크 조성물을 신장시키면서 이러한 연속 경로를 유지하는 것은 어렵다.
따라서, 신장 후에도 전도성을 유지하고 전기적 및 기계적 파손에 이르기까지 더 높은 신율을 갖는 신장성 전도성 잉크가 여전히 요구된다.
발명의 요약
본원에서는 결합제, 전도성 입자; 및 저 융점 금속 또는 합금을 포함하는 신장성 전도성 잉크 조성물이 개시된다. 결합제는 중합체, 개시제를 포함한 반응성 단량체, 올리고머 또는 그의 조합이다. 신장성 전도성 잉크 조성물의 저항률은 50% 신율에서 초기 저항률의 10배 미만이다.
도 1은 갈륨을 포함하는 대조 실시예 A의 경우에 갈륨의 융점보다 더 높은 온도로의 가열 시의 저항 (Ohm) 대 신율 %의 플롯을 도시하고;
도 2는 대조 실시예 A의 경우에 가열 램프를 사용한 갈륨 단일 사이클의 수행 시의 저항 (Ohm) 대 신율 %의 플롯을 도시하고;
도 3은 고체 갈륨을 포함하는 대조 실시예 A의 경우에 약 23℃에서의 저항 (Ohm) 대 신율 %의 플롯을 도시한다.
본원에 개시된 전도성 잉크 조성물은 놀랍게도 조성물에 포함된 전도성 플레이크들 사이의 접촉을 유지하는 저 융점 금속 또는 합금을 포함함으로써 신장 시 조성물의 전도성을 유지함으로써 신장성을 향상시킨다. 특히, 본원에 개시된 신장성 전도성 잉크 조성물은 중합체, 반응성 단량체, 올리고머 또는 그의 조합; 전도성 플레이크; 및 저 융점 금속 또는 합금을 포함한다. 본원에 개시된 신장성 전도성 잉크 조성물은 고체 전도성 충전제가 분산되어 있는 중합체 매트릭스에 액체 금속 또는 합금이 존재하는 것인 3상 시스템을 포함한다. 신장성 전도성 잉크 조성물의 저항률은 50% 신율에서 초기 저항률의 10배 미만이다.
전도성 입자
본원에서 사용되는 전도성 입자는 관련 기술분야에 공지된 다양한 전도성 입자로부터 선택될 수 있다. 전도성 입자는 열 전도성, 전기 전도성, 열 절연성, 전기 절연성 또는 그의 다양한 조합일 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 전도성 입자는 전기 전도성 플레이크이다.
전도성 입자는 조성물의 중합체 매트릭스에 불연속 상으로서 존재한다.
예시적인 전도성 충전제는 은, 구리, 금, 팔라듐, 백금, 니켈, 금 또는 은-코팅 니켈, 카본 블랙, 탄소 섬유, 흑연, 알루미늄, 인듐 주석 산화물, 은 코팅된 구리, 은 코팅된 알루미늄, 금속 코팅된 유리 구체, 금속 코팅된 충전제, 금속 코팅된 중합체, 은 코팅된 섬유, 은 코팅된 구체, 안티모니 도핑된 산화주석, 전도성 나노구체, 나노 은, 나노 알루미늄, 나노 구리, 나노 니켈, 탄소 나노튜브 및 그의 혼합물을 포함하지만 이로 제한되지는 않는다. 전도성 플레이크는 금속 또는 탄소로 만들어질 수 있다. 바람직하게는, 전도성 플레이크는 은, 알루미늄, 탄소, 니켈, 구리, 흑연 플레이크 또는 그의 조합이다. 더 바람직하게는, 전도성 플레이크는 은 플레이크이다. 한 실시양태에서, 전도성 플레이크는 상이한 크기의 은 플레이크들의 혼합물, 예컨대 페로(Ferro)로부터 상업적으로 입수 가능한 SF-80과 메탈러(Metalor)로부터 상업적으로 입수 가능한 SF-AA0101의 혼합물이다.
입자의 임의의 형상 및 크기가 고려된다. 전도성 입자는 플레이크일 수 있으며, 예를 들어 플레이크는 플레이크의 기하학적 형태를 갖거나, 수지상이거나, 바늘 유형 충전제 플레이크일 수 있다. 전도성 입자는 또한 구형, 입방체형 또는 불규칙한 형상을 가질 수 있다. 전도성 입자는 또한 상이한 기하구조를 갖는 전도성 충전제들의 조합, 예를 들어 플레이크와 구형 입자의 조합일 수 있다.
전도성 입자는 잉크로 하여금 더 높은 점도를 갖게 하여, 경화 시 조성물이 더 경질이어서 덜 신장성이도록 할 것이다. 그러나, 전도성 입자 부하량이 증가하면 조성물의 전도성도 증가할 것이다. 따라서, 조성물에 포함될 전도성 입자의 적절한 양을 결정할 때 이러한 두 가지 인자의 균형을 맞출 필요가 있다. 바람직하게는, 전도성 입자는 조성물에 전체 조성물의 약 20 부피% 내지 약 90 부피%, 예를 들어 약 30 부피% 내지 약 70 부피%, 예를 들어 약 40 내지 약 60 부피%의 양으로 존재한다.
전도성 비드
본원에 개시된 조성물은 임의로 전도성 비드를 추가로 포함할 수 있다. 전도성 비드는 전도성 플레이크로 하여금 서로 상대적으로 움직일 수 있게 하면서도 잉크 조성물 전체에 걸쳐 전도성 경로를 유지할 수 있게 한다.
추가로, 전도성 비드를 포함시킴으로써 전도성 충전제의 배향의 무작위성을 증진시키면, 전도성 충전제의 접촉 효율이 개선된다. 약 0.9 내지 약 1.1을 벗어난 종횡비를 갖는 비-구형 전도성 충전제를 저 종횡비 구형 비드 (약 0.9 내지 약 1.1의 종횡비)와 조합하는 것은, 이러한 전도성 충전제의 배향의 무작위성을 증진시킴으로써 전도성 충전제의 접촉 효율을 증진시키는 데 도움이 될 수 있다. 비드 대 플레이크의 크기 비는 또한 충전제 배향의 무작위성을 증진시키도록 최적화될 수 있다.
비드는 전도성이며, 또한 은, 구리, 금, 팔라듐, 백금, 니켈, 금 또는 은-코팅 니켈, 카본 블랙, 탄소 섬유, 흑연, 알루미늄, 인듐 주석 산화물, 은 코팅된 구리, 은 코팅된 알루미늄, 금속 코팅된 유리 구체, 금속 코팅된 충전제, 금속 코팅된 중합체, 은 코팅된 섬유, 은 코팅된 구체, 안티모니 도핑된 산화주석, 전도성 나노구체, 나노 은, 나노 알루미늄, 나노 구리, 나노 니켈로 만들어질 수 있다. 비드는 전도성 플레이크와 동일한 재료 또는 상이한 전도성 재료로 만들어질 수 있다.
본원에 개시된 조성물에 포함된 전도성 비드는 0.9 내지 1의 종횡비 및 1 μm 미만의 직경을 가질 수 있다.
추가로, 비드의 직경 대 플레이크의 크기의 크기 비는 약 0.5 내지 약 2.0, 예를 들어 약 0.85 내지 약 1.15의 범위일 수 있다.
더욱이, 조성물에 포함된 전도성 플레이크 대 전도성 비드의 부피 비는 부피를 기준으로 약 98:2 내지 약 55:95, 바람직하게는 약 70:30의 범위이다.
중합체
본원에 개시된 전도성 잉크 조성물에 유용한 중합체는 인쇄 방법 및 조성물의 최종 용도에 의해 제한된다. 중합체는, 예를 들어, 경화 온도, 경화 시간, 점도 및 경도와 같은 조성물의 요망되는 특성에 기반하여 선택될 수 있다. 본원에서 사용되는 중합체는, 예를 들어, 열가소성 중합체, 열경화성 중합체 및 엘라스토머일 수 있다.
유용한 열가소성 중합체는 폴리아크릴레이트, ABS, 나일론, PLA, 폴리벤즈이미다졸, 폴리카르보네이트, 폴리에테르 설폰, 폴리옥시메틸렌, 폴리에테르에테르 케톤, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌, 폴리페닐렌 옥시드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 테플론을 포함하지만 이로 제한되지는 않고;
유용한 열경화성 중합체는 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리우레아/폴리우레탄, 가황된 고무, 베이클라이트, 페놀-포름알데히드, 듀로플라스트, 우레아-포름알데히드, 멜라민, 디알릴-프탈레이트 (DAP), 에폭시, 에폭시 노볼락, 벤족사진, 폴리이미드, 비스말레이미드, 시아네이트 에스테르, 폴리시아누레이트, 푸란, 실리콘, 티올라이트, 비닐 에스테르를 포함하지만 이로 제한되지는 않는다.
유용한 엘라스토머는 불포화 고무, 예컨대: 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 클로로프렌, 폴리클로로프렌, 네오프렌, 베이프렌, 부틸 고무, 할로겐화 부틸 고무, 스티렌-부타디엔, 수소화 니트릴, 테르반, 제트폴; 포화 고무, 예컨대: 에틸렌 프로필렌 (EPM), 에틸렌 프로필렌 디엔 (EPDM), 에피클로로히드린 (ECO), 폴리아크릴 고무 (ACM, ABR), 실리콘 고무, 플루오로실리콘 고무, 플루오로엘라스토머 비톤, 텍노플론, 플루오렐, 아플라스, 다이-엘(Dai-El), 퍼플루오로엘라스토머, 텍노플론 PFR, 칼레즈(Kalrez), 케마즈(Chemaz), 퍼라스트(Perlast), 폴리에테르 블록 아미드 (PEBA), 클로로설폰화 폴리에틸렌 (CSM), 하이팔론(Hypalon), 에틸렌-비닐 아세테이트 (EVA); 기타 4S 엘라스토머, 예컨대: 열가소성 엘라스토머 (TPE), 단백질 레실린 및 엘라스틴, 폴리설파이드 고무, 엘라스트올레핀, 탄성 섬유를 포함하지만 이로 제한되지는 않는다.
바람직하게는, 열가소성 우레탄 (TPU)이 중합체로서 사용된다.
특히, 예를 들어, 에스탄(ESTANE)® 5715, 에스탄® 5703 (루브리졸(Lubrizol)에 의해 제조됨)이 본원에 개시된 조성물에 유용하다. 비닐 클로라이드 공중합체, 예를 들어 빈놀(VINNOL)® E15/48A (와커 헤미 아게(Wacker Chemie AG)에 의해 제조됨)가 또한 유용하다.
올리고머
올리고머인 폴리아크릴레이트, ABS, 나일론, PLA, 폴리벤즈이미다졸, 폴리카르보네이트, 폴리에테르 설폰, 폴리옥시메틸렌, 폴리에테르에테르 케톤, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌, 폴리페닐렌 옥시드, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 테플론, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리우레아/폴리우레탄, 불포화 고무, 예컨대: 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 클로로프렌, 폴리클로로프렌, 네오프렌, 베이프렌, 부틸 고무, 할로겐화 부틸 고무, 스티렌-부타디엔, 수소화 니트릴, 테르반, 제트폴; 포화 고무, 예컨대: 에틸렌 프로필렌 (EPM), 에틸렌 프로필렌 디엔 (EPDM), 에피클로로히드린 (ECO), 폴리아크릴 고무 (ACM, ABR), 실리콘 고무, 플루오로실리콘 고무, 플루오로엘라스토머 비톤, 텍노플론, 플루오렐, 아플라스, 다이-엘, 퍼플루오로엘라스토머, 텍노플론 PFR, 칼레즈, 케마즈, 퍼라스트, 폴리에테르 블록 아미드 (PEBA), 클로로설폰화 폴리에틸렌 (CSM), 하이팔론, 에틸렌-비닐 아세테이트 (EVA); 기타 4S 엘라스토머, 예컨대: 열가소성 엘라스토머 (TPE), 단백질 레실린 및 엘라스틴, 폴리설파이드 고무, 엘라스트올레핀 및 탄성 섬유를 포함하지만 이로 제한되지는 않는 유용한 올리고머.
반응성 단량체
유용한 반응성 단량체는 에폭시 단량체, 아크릴 단량체 및 (메트)아크릴레이트를 포함할 수 있다. 적합한 단량체의 특정한 예는 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸헥시아크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, 2-히드록시에틸 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴 메타크릴레이트, 아크릴아미드, n-메틸 아크릴아미드를 포함한다. 추가의 예는 일-관능화 또는 다-관능화되고 히드록실 기와는 별개로 아미드-, 시아노-, 클로로- 및 실란 치환기를 함유하는 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 함유 단량체를 포함한다.
본 발명의 조성물에 포함될 수 있는 특히 유용한 반응성 단량체는 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함한다. 조성물에 사용되는 (메트)아크릴레이트 단량체의 유형은 요망되는 경화 특성에 기반하여 달라질 수 있다. 예를 들어, 더 빠른 UV 또는 열 경화를 위해 아크릴레이트 단량체가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 아크릴레이트 단량체는 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 1-비닐-2-피롤리디논, 라우릴 아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트 또는 그의 조합을 포함하는 군으로부터 선택되며, 그의 구조는 하기에 표현되어 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
바람직하게는 반응성 단량체는 하기에 나와 있는 이소보르닐 아크릴레이트, 트리시클로 [5,2,1,0] 데칸디메탄올 디아크릴레이트 (상품명 SR833S) 및 디시클로펜타닐 아크릴레이트와 같은 단단한 융합 고리 구조를 갖는다.
Figure pct00005
개시제
하기 유형의 화학 물질을 단독으로 또는 혼합물로서 포함하지만 이로 제한되지는 않는 유용한 개시제: 디아크릴 퍼옥시드, 디알킬 퍼옥시디카르보네이트, tert-알킬 퍼옥시에스테르, 디-tert-알킬 퍼옥시드, 퍼옥시케탈, t-아밀 퍼옥시드 및 아조비스이소부티로니트릴.
저-융점 금속 또는 합금
본원에서 사용되는 저-융점 금속 또는 합금은 은 플레이크들 사이에 전도성 가교를 제공하여, 놀랍게도 신장 시 전도성을 유지함으로써 잉크의 신장성을 개선한다. 저-융점 금속 또는 합금 그 자체는 낮은 전도성을 갖는다.
본원에 개시된 조성물에 포함된 저-융점 금속 또는 합금은 중합체에 분산될 수 있어야 하며 전도성 플레이크와 금속간 상호작용 ("습윤")을 나타내어야 한다.
조성물에 포함된 저-융점 금속 또는 합금은 그의 용융 온도 및 조성물의 최종 용도에 기반하여 선택될 수 있다. 특히, 합금의 용융 온도는 신장 공정이 수행되는 동안의 온도보다 더 낮다. 예를 들어, 저 융점 금속 또는 합금은 약 200℃ 미만, 예를 들어 약 0℃ 내지 약 120℃, 바람직하게는 약 20℃ 내지 약 60℃의 융점을 갖는다.
바람직하게는, 저-융점 금속 또는 합금은 갈륨, 수은, 납, 필즈 메탈(Field's metal), 갈린스탄(Galinstan) 또는 Sn, Ga, Bi, In, 납의 저 융점 합금 또는 그의 조합이다.
저-융점 금속 또는 합금은 전체 조성물의 약 0.1 내지 약 50 부피%, 예를 들어 약 1 내지 약 50 부피%, 바람직하게는 약 10 내지 약 40 부피%의 양으로 존재한다.
용매
조성물은 추가적인 임의적 성분을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 조성물은 용매, 특히 유기 용매를 추가로 포함할 수 있다. 유기 용매는, 본원에 개시된 조성물에 포함된 경우에, 에테르 또는 에스테르-기반 용매, 톨루엔, 물, 또는 기타 전형적인 유기 용매 또는 그의 조합을 포함할 수 있다. 용매는 실온에서 안정하고 조성물에 포함된 중합체를 용해시켜야 한다. 추가로, 잉크 조성물의 경화 온도에서, 용매는 빠르게 증발되어야 한다.
기타 첨가제
기타 첨가제가 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들어, 액체 금속 또는 합금의 분산을 돕기 위해 계면활성제가 조성물에 첨가될 수 있다.
신장성 전도성 잉크 조성물
본원에 개시된 본 발명의 신장성 전도성 잉크는 더 우수한 단일 및 다중 신장 성능, 신장 후 더 높은 전도성을 제공하고, 증진된 가요성 및 전기적 및 기계적 파손에 이르기까지 더 높은 신율을 갖고서 더 많은 양의 전도성 플레이크의 부하를 허용한다.
특히, 본원에 개시된 잉크 조성물의 초기 저항률은 약 1x10-3 내지 약 1x10-5 Ohm*cm의 범위이다. 추가로, 약 100% 신율에서 저항률은 약 100 Ohm*cm 미만이다.
전도성 손실은 개방 회로 저항계에 의해 전도성이 측정될 수 없는 경우인 것, 예를 들어 저항계 상의 저항 값이 10+6 Ohms를 초과하는 경우인 것으로 정의된다. 본원에 개시된 잉크 조성물의 전도성은 신율이 약 50%를 초과하기 전에는 손실되지 않는다.
실시예
실험실용 혼합기에서 각각의 성분을 하기 표에 열거된 순서대로 합치면서 실온에서 혼합함으로써 전기 전도성 잉크 조성물을 제조하였다. 대조 실시예는 중합체 및 전도성 입자를 포함하며 저 융점 금속 또는 합금을 포함하지 않는 실험용 전도성 잉크 배합물이다. 대조 실시예의 조성은 하기 표 1에 나와 있고, 여기서 SF-7AT는 아메스 골드스미스(AMES Goldsmith)로부터 입수되고, 에스탄 5717은 루브리졸로부터 입수되고, 부틸 카르비톨(Butyle carbitol)은 시그마 아드리치(Sigma Adrich)로부터 입수되고, 다우아놀(Dowanol) PMA 글리콜 에테르 아세테이트는 다우 케미칼(Dow Chemical)로부터 입수된다.
잉크 조성물의 혼합 공정 동안에, 저 융점 합금 또는 금속을 대조 실시예에 분산시킨다. 특히, 갈륨 약 3-g을 고속 혼합기에서 대조 실시예 약 8-g과 혼합하였다. 혼합 동안에, 샘플 온도를 갈륨의 용융 온도보다 더 높은 40℃로 상승시킨다. 그러므로, 격렬한 혼합 공정 동안에, 액체 갈륨 방울이 복합재에 분포될 것이다. 마찬가지로, 저 융점 합금 갈린스탄 배합물을 또한 만들었고, 갈린스탄은 -19℃의 융점을 가지므로, 실온에서 신장을 필요로 하는 응용품에 적합하다.
그 결과로 수득된 배합물은 표 1에 나와 있다.
<표 1>
Figure pct00006
이어서 이러한 조성물을 하기 절차에 따라 신장성 전도성에 대해 시험하였다: 두께 15 μm, 너비 3 mm의 아령 형상의 필름 시편을 스텐실 인쇄한 후에 약 120℃에서 약 20분 동안 용매를 제거함으로써, 시편을 수득하였다. 신장 동안의 전기적 특성을 지지되지 않은 필름에 대해 약 5 mm/분으로 평가하였고 신율 및 저항을 동시에 측정하였다.
도 1은 세 가지 시험에 대한 저항 대 신율의 그래프를 도시한다: 실온에서 신장 시의 대조 실시예, 대조 실시예 + 갈륨, 및 약 30℃의 갈륨 융점보다 더 높은 40℃에서 신장 시의 대조 실시예 + 갈륨. 후자의 경우에, 가열 램프 (사트코(SATCO) 250W 120V 유형 R 램프)를 사용하여 샘플의 온도를 약 40℃보다 더 높게 가열하여 갈륨이 완전히 용융되어 액체 상태가 되는 것을 보장한다. 실험 온도가 갈륨의 융점보다 더 낮을 때, 예컨대 실온에서, 샘플에 포함된 갈륨은 고체 상태이다. 도 1에 도시된 데이터는 갈륨의 융점 (약 30℃)보다 더 낮은 온도에서는 고체 갈륨을 대조 실시예에 포함시키는 것이 조성물의 신장성을 개선하는 데 효과적이지 않음을 암시한다. 40℃에서 신장 시, 샘플은 여전히 전도성을 유지하면서도 현저하게 개선된 신장성을 나타내었다. 이러한 결과는 액체 갈륨이 신장 동안에 낮은 저항을 유지하는 데 큰 도움이 된다는 것을 보여준다.
액체 갈륨을 포함하는 조성물은 실온으로 냉각된 후에 액체 금속의 응집을 나타내지 않았다.
도 2는 40℃에서의 신장 후의 대조 실시예 및 대조 실시예 + 갈륨에 대한 저항 대 신율의 그래프를 도시한다 (샘플을 신율 0%로부터 100%로 신장하고, 다시 0%로 복귀).
도 3은 갈린스탄이 첨가되어 있는 대조 실시예의 경우의 저항 대 신율 그래프를 도시하며, 갈린스탄은 -19℃의 융점을 갖고 갈린스탄은 실온 신장 동안에 액체 상태로 존재하기 때문에 샘플을 실온에서 시험하였다. 대조 실시예에 비해, 갈린스탄이 첨가되어 있는 샘플은 신장 동안에 훨씬 더 낮은 저항을 나타내었다.
도 1-3은 금속이 용융된 상태에 있을 때 갈륨 또는 갈린스탄을 포함한 안정한 분산액이 분산될 수 있음을 보여준다. 추가로, 이러한 결과는 액체 갈륨 또는 갈린스탄을 전도성 잉크 조성물에 혼입시키면 잉크 조성물의 신장 시 저항률의 증가를 방지할 수 있다는 것, 즉 전도성을 유지할 수 있다는 것을 보여준다.

Claims (21)

  1. 결합제;
    전도성 입자; 및
    저-융점 금속 또는 합금
    을 포함하는 신장성 전도성 잉크 조성물이며,
    여기서 결합제는 중합체, 개시제를 포함한 반응성 단량체, 올리고머 또는 그의 조합이고;
    여기서 초기 저항률이 신장 전에 측정되고,
    여기서 신장성 전도성 잉크 조성물의 저항률이 50% 신율에서 초기 저항률의 10배 미만인
    신장성 전도성 잉크 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 조성물이 경화될 때 단량체 또는 올리고머가 중합되는 것인 신장성 전도성 잉크 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 중합체가 열가소성 폴리우레탄인 신장성 전도성 잉크 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 전도성 입자가 은, 알루미늄, 구리, 니켈, 탄소, 흑연 플레이크인 신장성 전도성 잉크 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 전도성 입자가 전체 조성물의 약 20 내지 약 90 부피%의 양으로 존재하는 것인 신장성 전도성 잉크 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 저 융점 금속 또는 합금이 전체 조성물의 약 1 내지 약 50 부피%의 양으로 존재하는 것인 신장성 전도성 잉크 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 금속 또는 합금이 갈륨, 필즈 메탈(Field's metal), 갈린스탄(Galinstan) 또는 Sn, Ga, Bi, In의 저 융점 합금 또는 그의 조합인 신장성 전도성 잉크 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 저 융점 금속 또는 합금이 약 200℃ 미만의 융점을 갖는 것인 신장성 전도성 잉크 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 비드를 추가로 포함하는 신장성 전도성 잉크 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 비드가 전도성인 신장성 전도성 잉크 조성물.
  11. 제10항에 있어서, 비드가 은 비드인 신장성 전도성 잉크 조성물.
  12. 제1항에 있어서, 용매를 추가로 포함하는 신장성 전도성 잉크 조성물.
  13. 제1항에 있어서, 금속 또는 합금이 갈륨 또는 갈린스탄을 포함하는 것인 신장성 전도성 잉크 조성물.
  14. 제1항에 있어서, 전도성 입자가 플레이크인 신장성 전도성 잉크 조성물.
  15. 제1항에 있어서, 전도성 플레이크가 10 μm 미만인 신장성 전도성 잉크 조성물.
  16. 제1항에 있어서, 전도성 플레이크가 은 플레이크인 신장성 전도성 잉크 조성물.
  17. 제1항에 있어서, 초기 저항률이 약 1x10-3 내지 약 1x10-5 Ohm*cm의 범위인 신장성 전도성 잉크 조성물.
  18. 제1항에 있어서, 약 100% 신율에서의 저항률이 약 100 Ohm*cm 미만인 신장성 전도성 잉크 조성물.
  19. 제1항에 있어서, 신율이 약 50% 초과에 도달할 때까지 전도성이 손실되지 않는 것인 신장성 전도성 잉크 조성물.
  20. 제1항에 있어서, 유기 용매를 추가로 포함하는 신장성 전도성 잉크 조성물.
  21. 제1항에 있어서, 실란을 추가로 포함하는 신장성 전도성 잉크 조성물.
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