RU2342316C2 - Highly productive method of depositing carbon nanotubes and composite films - Google Patents

Highly productive method of depositing carbon nanotubes and composite films Download PDF

Info

Publication number
RU2342316C2
RU2342316C2 RU2006139801/02A RU2006139801A RU2342316C2 RU 2342316 C2 RU2342316 C2 RU 2342316C2 RU 2006139801/02 A RU2006139801/02 A RU 2006139801/02A RU 2006139801 A RU2006139801 A RU 2006139801A RU 2342316 C2 RU2342316 C2 RU 2342316C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substrate
colloidal solution
carbon nanotubes
solution
colloidal
Prior art date
Application number
RU2006139801/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006139801A (en
Inventor
Станислав Викторович Хартов (RU)
Станислав Викторович Хартов
Сергей Владимирович Бараш (RU)
Сергей Владимирович Бараш
Владимир Кириллович Неволин (RU)
Владимир Кириллович Неволин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет)
Priority to RU2006139801/02A priority Critical patent/RU2342316C2/en
Publication of RU2006139801A publication Critical patent/RU2006139801A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2342316C2 publication Critical patent/RU2342316C2/en

Links

Abstract

FIELD: nanotechnology.
SUBSTANCE: present invention pertains to means of forming a structure based on carbon nanotubes and can be used when making flexible optically transparent conducting coatings, flexible small-scale integration integrated circuits, test structures for a scanning probe microscope, resistive sensors etc. A drop of colloid solution of carbon nanotubes, containing a surface active substance in quantity, sufficient for stabilisation of the colloidal state of the solution, as well as 5-60 vol.% glycerine, sufficient for formation of a drop colloidal solution of a give size, are deposited on a given point on a substrate. For this purpose, the colloidal solution is put into the device, which transfers it to the printing head of a jet-printer. The device is in form of a catridge or a system for continuous supply of the colloidal solution. The substrate is moved using a system, in form of a paper-moving mechanism of a jet printer, or in form of a compact disc movement system. Removal of all components of the colloidal solution except carbon nanotubes, is achieved by evaporation and/or washing in a solvent. To obtain a composite film, carbon nanotubes are deposited on a substrate, in turns, with liquid components of a polymer or simultaneously with the liquid components of the polymer. The liquid components of the polymer are solidified while fusing their microdroplets, or under the effect of electromagnetic radiation, heating or as a result of evaporation of volatile components under atmospheric conditions. Viscosity of liquid components of the polymer corresponds to the microhydraulic system of the jet-printer. The liquid components of the polymer are deposited on the substrate by transferring them to the printing head of the jet printer. The method is characterised by high output and resolving power of depositing carbon nanotubes and composite films on a substrate and reduced cost.
EFFECT: highly productive and cheap method.
2 cl, 2 ex

Description

Изобретение относится к средствам формирования структур на основе углеродных нанотрубок.The invention relates to means for forming structures based on carbon nanotubes.

Одним из наиболее широко применяемых способов формирования структур на основе углеродных нанотрубок (УНТ) является осаждение нанотрубок на поверхность из коллоидного раствора (коллоида). Воспроизводимость и функциональность структур, получаемых данным способом, могут значительно варьироваться в зависимости от следующих факторов:One of the most widely used methods for the formation of structures based on carbon nanotubes (CNTs) is the deposition of nanotubes on the surface from a colloidal solution (colloid). The reproducibility and functionality of the structures obtained by this method can vary significantly depending on the following factors:

- геометрия и функциональность структур, предварительно сформированных на поверхности и/или формируемых после нанесения УНТ на поверхность;- the geometry and functionality of structures previously formed on the surface and / or formed after applying CNTs to the surface;

- использование при нанесении УНТ эффектов электрофореза и диэлектрофореза;- the use of the effects of electrophoresis and dielectrophoresis when applying CNTs;

- стабильность коллоидного раствора, определяемая временем коагуляции УНТ;- the stability of the colloidal solution, determined by the coagulation time of CNTs;

- размеры наносимых капель коллоида и точность их позиционирования на поверхности.- the size of the applied colloid droplets and the accuracy of their positioning on the surface.

На сегодняшний день для нанесения коллоида на поверхность используются следующие способы. Исторически первым и до сих пор наиболее широко применяемым является ручной способ, подразумевающий приготовление коллоидного раствора, содержащего УНТ, захват некоторого количества коллоида (обычно медицинским шприцем или пипеточным дозатором) и последующее нанесение капли в нужное место подложки [1]. Данный способ рассматривается как прототип изобретения. При достаточной квалификации оператора и использовании соответствующих оптических систем, данный способ позволяет наносить капли коллоида размером от 100-200 мкм с точностью позиционирования порядка 200 мкм. Относительно большой размер капель приводит к пропорциональным уменьшению разрешающей способности способа и увеличению количества загрязнений, переносимых из раствора. Кроме относительно большого размера капель и низкой точности позиционирования к недостаткам способа следует отнести также низкие производительность и воспроизводимость.To date, the following methods are used to deposit a colloid on a surface. Historically, the first and still the most widely used is the manual method, which involves the preparation of a colloidal solution containing CNTs, the capture of a certain amount of colloid (usually with a medical syringe or pipette dispenser) and the subsequent application of a drop to the desired location of the substrate [1]. This method is considered as a prototype of the invention. With sufficient operator qualifications and the use of appropriate optical systems, this method allows the application of colloid droplets from 100-200 microns in size with a positioning accuracy of about 200 microns. The relatively large droplet size leads to a proportional decrease in the resolution of the method and an increase in the amount of contaminants transferred from the solution. In addition to the relatively large droplet size and low positioning accuracy, the disadvantages of the method include low productivity and reproducibility.

Альтернативой ручного способа является использование специализированных установок, таких как предлагаемая китайскими исследователями «Automated CNT microinjection system» [2], или американская «Jetlab» [3]. Указанные установки в силу своей специализированности обеспечивают большие разрешающую способность и воспроизводимость, однако обладают высокой стоимостью и не являются универсальными, поскольку не ориентированы на высокопроизводительную обработку поверхностей большой площади.An alternative to the manual method is the use of specialized installations, such as the Automated CNT microinjection system proposed by Chinese researchers [2], or the American Jetlab [3]. These installations, due to their specialization, provide high resolution and reproducibility, however, they have a high cost and are not universal, since they are not focused on high-performance surface treatment of large areas.

Для формирования пленок УНТ композита используются в основном способы центрифугирования [4] и ламинирования, к недостаткам которых можно отнести:For the formation of CNT composite films, centrifugation [4] and lamination methods are mainly used, the disadvantages of which include:

- ограничение по толщине наносимых пленок, что обуславливает в частности ограничения по оптической прозрачности и гибкости;- a limitation on the thickness of the applied films, which leads in particular to limitations on optical transparency and flexibility;

- ограничение на протяженность обрабатываемых подложек в случае центрифугирования.- restriction on the length of the processed substrates in the case of centrifugation.

Цель изобретения - увеличение производительности, разрешающей способности и универсальности способа нанесения УНТ и пленок УНТ композита на поверхность, уменьшение его стоимости, уменьшение размера капель коллоида и количества загрязнений, переносимых из раствора.The purpose of the invention is to increase the productivity, resolution and versatility of the method of applying CNTs and CNT films to a surface, reducing its cost, reducing the size of colloid droplets and the amount of contaminants transferred from the solution.

Это достигается тем, что для формирования капель коллоида и их нанесения на поверхность используется микрогидравлическая система серийного струйного принтера. Для этого в картридж принтера вместо чернил вводится коллоидный раствор углеродных нанотрубок. Данный коллоидный раствор должен удовлетворять следующим основным условиям:This is achieved by the fact that the microhydraulic system of a serial inkjet printer is used to form colloid droplets and apply them to the surface. For this, a colloidal solution of carbon nanotubes is introduced into the printer cartridge instead of ink. This colloidal solution must satisfy the following basic conditions:

- отсутствие коагуляции нанотрубок в растворе в течение достаточно длительного времени;- the absence of coagulation of nanotubes in solution for a sufficiently long time;

- соответствие вязкости коллоидного раствора параметрам микрогидравлической системы принтера.- compliance of the viscosity of the colloidal solution with the parameters of the microhydraulic system of the printer.

Для выполнения первого условия в состав коллоидного раствора вводится поверхностно-активное вещество (ПАВ) в количестве, обеспечивающем стабилизацию коллоидного состояния раствора. Требуемая вязкость достигается посредством введения в состав коллоидного раствора от 5 до 60% объемной концентрации глицерина.To fulfill the first condition, a surfactant is introduced into the colloidal solution in an amount that ensures stabilization of the colloidal state of the solution. The required viscosity is achieved by introducing into the composition of the colloidal solution from 5 to 60% volume concentration of glycerol.

С целью увеличения площади поверхности, которая может быть обработана за один цикл работы, и упрощения операции перезаправки коллоидного раствора, принтер может оснащаться стандартной системой непрерывной подачи чернил или дополнительно разработанной системой подачи рабочей жидкости.In order to increase the surface area that can be processed in one operation cycle and to simplify the operation of refilling the colloidal solution, the printer can be equipped with a standard continuous ink supply system or an additionally developed working fluid supply system.

В зависимости от обрабатываемых подложек, возможно использование либо стандартного бумаго-протяжного механизма принтера (в случае подложек, обладающих достаточной гибкостью), либо стандартной системы подачи компакт-дисков на печать (в случае жестких подложек, имеющих планарные размеры до 120 мм), либо дополнительно разработанной системы подачи подложек. В случае создания специализированной системы подачи подложек, могут быть расширены допустимые геометрические размеры подложек, а также увеличена точность позиционирования подложек, что является важным в задачах, предполагающих совмещение структур, сформированных на различных этапах техпроцесса.Depending on the substrates being processed, it is possible to use either a standard paper-broaching mechanism of the printer (in the case of substrates with sufficient flexibility), or a standard system for supplying CDs for printing (in the case of hard substrates having planar dimensions up to 120 mm), or additionally developed substrate feeding system. In the case of creating a specialized substrate supply system, the allowable geometric dimensions of the substrates can be expanded, and the positioning accuracy of the substrates can be increased, which is important in tasks involving the combination of structures formed at different stages of the process.

Во всех перечисленных случаях для задания геометрического места наносимых на поверхность капель коллоида и управления процессом нанесения могут быть использованы стандартное или дополнительно разработанное программное обеспечение принтера и графические редакторы.In all these cases, standard or additionally developed printer software and graphic editors can be used to specify the geometric location of the colloid droplets applied to the surface and control the application process.

Во всех вышеописанных случаях, под термином «дополнительно разработанный» понимается нечто не относящееся к стандартным системам серийного струйного принтера или к стандартным системам его обеспечения, но разработанное специально для целей реализации способа нанесения углеродных нанотрубок и пленок композита на основе углеродных нанотрубок.In all the cases described above, the term “additionally developed” means something that does not apply to standard systems of a serial inkjet printer or to standard systems for providing it, but is designed specifically for the purpose of implementing the method of depositing carbon nanotubes and composite films based on carbon nanotubes.

Для формирования пленок композита на основе углеродных нанотрубок, необходимо в часть картриджей принтера ввести соответствующие жидкие компоненты полимера. Величина вязкости жидких компонент полимера должна также соответствовать параметром микрогидравлической системы принтера. Формирование композита осуществляется поочередным нанесением слоев углеродных нанотрубок и полимера. Отверждение полимера может происходить либо при слиянии микрокапель его жидких компонент, либо под действием соответствующего электромагнитного излучения, нагрева или в результате испарения летучей компоненты в условиях атмосферы. В получаемой пленке композита можно достичь сосредоточения УНТ компоненты в слое минимальной толщины (монослое), что будет способствовать в частности увеличению оптической прозрачности пленки.To form composite films based on carbon nanotubes, it is necessary to introduce the corresponding liquid polymer components into part of the printer cartridges. The viscosity of the liquid components of the polymer should also correspond to the parameter of the microhydraulic system of the printer. The composite is formed by alternately applying layers of carbon nanotubes and a polymer. The curing of the polymer can occur either when the microdroplets of its liquid components merge, or under the action of the corresponding electromagnetic radiation, heating, or as a result of evaporation of the volatile component in the atmosphere. In the resulting composite film, it is possible to achieve the concentration of CNT components in a layer of minimum thickness (monolayer), which will contribute in particular to an increase in the optical transparency of the film.

Размер капель, формируемых микрогидравлической системой принтера, в определенных пределах может контролироваться вязкостью рабочей жидкости. Для печатающих головок пьезоэлектрического типа, которые в настоящее время наиболее широко применяются в струйных принтерах, формирование капель не происходит при вязкости, меньшей определенного критического значения. Повышение величины вязкости приводит сначала к увеличению размера формируемых капель, а затем снова к его уменьшению. При достаточно большой вязкости рабочей жидкости, процесс формирования вновь прекращается. Минимальный размер формируемых капель коллоида составляет порядка 5-10 мкм в диаметре, что соответствует объему порядка 10-12 л.The size of the droplets formed by the microhydraulic system of the printer, within certain limits, can be controlled by the viscosity of the working fluid. For the piezoelectric type printheads that are currently most widely used in inkjet printers, droplet formation does not occur at a viscosity less than a certain critical value. An increase in the viscosity leads first to an increase in the size of the droplets formed, and then again to a decrease. With a sufficiently high viscosity of the working fluid, the formation process stops again. The minimum size of the formed colloid droplets is about 5-10 microns in diameter, which corresponds to a volume of about 10 -12 l.

Способ обеспечивает: скорость нанесения - до 120 тыс.капель в секунду; точность позиционирования капель относительно друг друга - до 10 мкм в направлении быстрого движения печатающей головки принтера (направление сканирования), и порядка 20-30 мкм в перпендикулярном направлении. Суммарная площадь поверхности, обрабатываемой за один цикл работы, ограничена только емкостью резервуаров системы непрерывной подачи рабочей жидкости и для стандартных систем подачи составляет порядка нескольких десятков квадратных метров.The method provides: application speed - up to 120 thousand drops per second; the accuracy of the positioning of the droplets relative to each other is up to 10 μm in the direction of rapid movement of the print head of the printer (scanning direction), and about 20-30 μm in the perpendicular direction. The total surface area processed in one cycle of operation is limited only by the capacity of the tanks of the continuous fluid supply system and for standard supply systems is about several tens of square meters.

Пример конкретного выполненияConcrete example

Приготавливается коллоидный раствор углеродных нанотрубок заданной концентрации, обладающий достаточной стабильностью и требуемой вязкостью. Для этого в дистиллированной воде растворяется 0,1% массовой доли поверхностно-активного вещества (ПАВ) «ЦТАБ», затем добавляется требуемое количество материала нанотрубок и проводится многочасовая ультразвуковая обработка с целью достижения коллоидного состояния системы. После добавления в коллоид 20% объемной доли глицерина, производится механическое размешивание и повторение ультразвуковой обработки.A colloidal solution of carbon nanotubes of a given concentration is prepared, which has sufficient stability and the required viscosity. To do this, 0.1% of the mass fraction of the “CTAB” surface-active substance (surfactant) is dissolved in distilled water, then the required amount of nanotube material is added and ultrasonic treatment is carried out for many hours in order to achieve the colloidal state of the system. After adding 20% of the volume fraction of glycerol to the colloid, mechanical stirring and repeated ultrasonic treatment are performed.

Полученный таким образом коллоидный раствор вводится в одну или несколько емкостей системы непрерывной подачи чернил, которая в свою очередь обеспечивает его подачу в печатающие головки струйного принтера «Epson Stylus Photo R220». Данная модель принтера обеспечивает печать на бумаге формата А4 или на поверхности компакт-дисков. В лоток для компакт-диска помещается кремниевая пластина диаметром до 120 мм. Если пластина имеет меньший диаметр и/или используются несколько отдельных частей разрезанной пластины, то в качестве несущего основания можно использовать стандартный компакт-диск. Толщина используемых в микроэлектронике кремниевых пластин составляет порядка 300 мкм и величина зазора между дюзами печатающей головки принтера и находящимся в лотке компакт-диском позволяет размещать на поверхности диска такие пластины.The colloidal solution obtained in this way is introduced into one or several containers of the continuous ink supply system, which in turn ensures its supply to the print heads of the Epson Stylus Photo R220 inkjet printer. This printer model provides printing on A4 paper or on the surface of CDs. A silicon wafer with a diameter of up to 120 mm is placed in the CD tray. If the plate has a smaller diameter and / or several separate parts of the cut plate are used, then a standard CD can be used as a carrier base. The thickness of the silicon wafers used in microelectronics is of the order of 300 μm, and the gap between the nozzles of the print head of the printer and the compact disc in the tray allows such wafers to be placed on the surface of the disc.

На поверхности кремниевой пластины методами стандартной фотолитографии предварительно сформирована матрица планарных структур, каждая из которых включает расположенный под слоем оксида кремния затворный электрод, расположенные над оксидом проводящие дорожки и шинные электроды, связывающие все проводящие дорожки одной полярности с соответствующими общими контактными площадками, выведенными на край кремниевой пластины. В процессе обработки пластины коллоидным раствором, на шинные электроды подается синусоидальное переменное напряжение частотой 1 МГц и амплитудой 10 В, благодаря чему при попадании микрокапли коллоида на проводящие дорожки одного из элементов, нанотрубки, взвешенные в капле, вследствие эффекта диэлектрофореза, электрически соединяют данные проводящие дорожки. Интенсивность процесса электрического закорачивания проводящих дорожек может отслеживаться in situ по падению сопротивления цепи. Варьируя концентрацию нанотрубок в коллоиде, можно влиять на вероятности получения структур с одиночными нанотрубками и с сетками нанотрубок между проводящими дорожками. После обработки кремниевой подложки вышеописанным образом, производится ее отмывка в ацетоне и форвакуумный отжиг при температуре 350-500°С с целью удаления молекул ПАВ, глицерина и прочих загрязнений. Затем производится скрайбирование пластины на отдельные кристаллы. Полученные таким образом элементы могут служить в частности макетами полевых транзисторов на основе углеродных нанотрубок (в случае, если высажены одиночные однослойные нанотрубки полупроводникового типа) или макетами резистивных датчиков газов.A matrix of planar structures is preliminarily formed on the surface of the silicon wafer using standard photolithography methods, each of which includes a gate electrode located below the silicon oxide layer, conductive paths and busbar electrodes located above the oxide, connecting all conductive paths of the same polarity with the corresponding common contact pads, brought to the edge of the silicon plates. In the process of processing the plate with a colloidal solution, a sinusoidal alternating voltage of 1 MHz and an amplitude of 10 V is applied to the bus electrodes, due to which, when a microdroplet of a colloid gets on the conductive tracks of one of the elements, nanotubes suspended in a drop, due to the effect of dielectrophoresis, electrically connect these conductive tracks . The intensity of the process of electrical shorting of the conductive tracks can be monitored in situ by the drop in circuit resistance. By varying the concentration of nanotubes in the colloid, one can influence the probabilities of obtaining structures with single nanotubes and with networks of nanotubes between conducting paths. After processing the silicon substrate in the manner described above, it is washed in acetone and annealed at 350-500 ° C in order to remove surfactant molecules, glycerol and other contaminants. Then the plate is scribed onto individual crystals. The elements thus obtained can serve, in particular, as mock-ups of field effect transistors based on carbon nanotubes (in the event that single semiconductor single-layer nanotubes are planted) or mock-ups of resistive gas sensors.

Универсальность предложенного в изобретении способа заключается в сочетании относительно высокой разрешающей способности с высокой производительностью. Это обуславливает возможность выполнения широкого круга задач - от простого покрытия сетками нанотрубок гибких полимерных листов большой площади до формирования интегральных схем низкой степени интеграции. Таким образом, потенциально изобретение востребовано в следующих областях: создание гибких оптически прозрачных проводящих покрытий и гибких интегральных схем низкой степени интеграции (солнечные элементы, сенсорные панели, гибкие дисплеи, электронная «бумага», «умные» покрытия и упаковочные материалы и др), тестовых структур для сканирующей зондовой микроскопии, резистивных датчиков физико-химических полей на основе нанотрубок, структур для исследования электронных свойств УНТ и др.The versatility of the method proposed in the invention consists in combining relatively high resolution with high performance. This makes it possible to perform a wide range of tasks - from simple coating of flexible polymer sheets of large area with grids of nanotubes to the formation of integrated circuits of low degree of integration. Thus, the invention is potentially in demand in the following areas: creation of flexible optically transparent conductive coatings and flexible integrated circuits of low degree of integration (solar cells, touch panels, flexible displays, electronic “paper”, “smart” coatings and packaging materials, etc.), test structures for scanning probe microscopy, resistive sensors of physical and chemical fields based on nanotubes, structures for studying the electronic properties of CNTs, etc.

Пример способа нанесения пленок композита на подложку соответствует вышеописанному примеру и отличается тем, что помимо коллоидного раствора углеродных нанотрубок в отдельные емкости системы непрерывной подачи чернил вводится эпоксидиановая смола ЭД-20 и ее отвердитель ПЭПА, что обеспечивает их раздельную подачу в печатающие головки струйного принтера «Epson Stylus Photo R220». Поскольку каждой форсунке печатающей головки программное обеспечение принтера сопоставляет свой цвет, то для регулирования процентного соотношения наносимых на подложку эпоксидиановой смолы и отвердителя используется задание соответствующего цветного изображения средствами программного обеспечения принтера. Таким образом должно быть обеспечено соотношение отвердителя и эпоксидиановой смолы, равное 0,1 - 0,06. Подача эпоксидиановой смолы и отвердителя на подложку осуществляется поочередно с нанесением слоев углеродных нанотрубок.An example of a method of applying composite films to a substrate corresponds to the above example and is characterized in that in addition to a colloidal solution of carbon nanotubes, epoxy-resin ED-20 and its PEPA hardener are introduced into separate containers of the continuous ink supply system, which ensures their separate supply to the print heads of an Epson inkjet printer Stylus Photo R220. " Since the printer software associates a color for each nozzle of the print head, the corresponding color image is used by the printer software to control the percentage of epoxy resin and hardener applied to the substrate. Thus, a ratio of hardener to epoxy resin of 0.1-0.06 should be ensured. The supply of epoxy resin and hardener to the substrate is carried out alternately with the deposition of layers of carbon nanotubes.

Источники информацииInformation sources

1. Hertel Т., Martel R., Avouris Ph. Manipulation of Individual Carbon Nanotubes and Their Interaction with Surfaces. // Journal of Physical Chemistry В 102. p.910. 1998 - прототип.1. Hertel T., Martel R., Avouris Ph. Manipulation of Individual Carbon Nanotubes and Their Interaction with Surfaces. // Journal of Physical Chemistry B 102. p. 910. 1998 - prototype.

2. Qu, S.C.; Fung, C.K.M.; Chan, R.H.M.; Li, W.J. Development of an automated microinjection system for fabrication of carbon nanotube sensors. // Intelligent Control and Automation. WCICA 2004. Fifth World Congress. Volume 6. Issue. 15-19 June 2004. Page(s): 5613-5618 (www2.acae.cuhk.edu.hk/~cmns/papers/icima-2004-kmfung.pdf).2. Qu, S.C .; Fung, C.K.M .; Chan, R.H.M .; Li, W.J. Development of an automated microinjection system for fabrication of carbon nanotube sensors. // Intelligent Control and Automation. WCICA 2004. Fifth World Congress. Volume 6. Issue. 15-19 June 2004. Page (s): 5613-5618 (www2.acae.cuhk.edu.hk/~cmns/papers/icima-2004-kmfung.pdf).

3. Berend-Jan de Gans, Paul C. Duineveld, Ulrich S. Schubert. Inkjet printing of polymers: state of the art and future developments. // Advanced Materials. Vol 16. No.3, pp.203-213, 2004.3. Berend-Jan de Gans, Paul C. Duineveld, Ulrich S. Schubert. Inkjet printing of polymers: state of the art and future developments. // Advanced Materials. Vol 16. No.3, pp.203-213, 2004.

4. Патент ЕР 0379400. Apparatus for manufacturing composite materials by centrifugation, 1990.4. Patent EP 0379400. Apparatus for manufacturing composite materials by centrifugation, 1990.

Claims (2)

1. Способ нанесения углеродных нанотрубок на подложку, включающий приготовление коллоидного раствора углеродных нанотрубок, нанесение капли коллоидного раствора в заданную точку поверхности подложки, удаление методом испарения и/или отмывкой в растворителе всех компонентов коллоидного раствора кроме углеродных нанотрубок, отличающийся тем, что в состав коллоидного раствора вводят поверхностно-активное вещество (ПАВ) в количестве, обеспечивающем стабилизацию коллоидного состояния раствора, а также 5-60 об.% глицерина, обеспечивающего формирование капель коллоидного раствора заданного размера, управляют процессом нанесения капли приготовленного коллоидного раствора в заданную точку поверхности подложки посредством введения коллоидного раствора в устройство, обеспечивающего его подачу в печатающую головку струйного принтера и выполненного, в частности, в виде картриджей или в виде системы непрерывной подачи коллоидного раствора, и перемещения подложки посредством системы подачи подложек, выполненной, в частности, в виде бумагопротяжного механизма струйного принтера, или в виде системы подачи компакт-дисков.1. The method of applying carbon nanotubes to a substrate, including preparing a colloidal solution of carbon nanotubes, applying a drop of a colloidal solution to a given point on the surface of the substrate, removing by evaporation and / or washing in a solvent all components of the colloidal solution except carbon nanotubes, characterized in that the composition of the colloidal surfactant is introduced into the solution in an amount that ensures stabilization of the colloidal state of the solution, as well as 5-60 vol.% glycerol, providing the formation of droplets of a colloidal solution of a given size, control the process of applying a drop of the prepared colloidal solution to a given point on the surface of the substrate by introducing a colloidal solution into a device that delivers it to the printhead of an inkjet printer and is made, in particular, in the form of cartridges or as a continuous colloidal supply system solution, and moving the substrate by means of a substrate supply system, made in particular in the form of a paper-pulling mechanism of an inkjet print Era, or as a CD feed system. 2. Способ нанесения углеродных нанотрубок и пленок композита на подложку, включающий приготовление коллоидного раствора углеродных нанотрубок, нанесение капли коллоидного раствора в заданную точку поверхности подложки, удаление методом испарения и/или отмывкой в растворителе всех компонентов коллоидного раствора, кроме углеродных нанотрубок, и нанесение на подложку полимера, отличающийся тем, что в состав коллоидного раствора вводят поверхностно-активное вещество (ПАВ) в количестве, обеспечивающем стабилизацию коллоидного состояния раствора, а также 5-60 об.% глицерина, обеспечивающего формирование капель коллоидного раствора заданного размера, управляют процессом нанесения капли приготовленного коллоидного раствора в заданную точку поверхности подложки посредством введения коллоидного раствора в устройство, обеспечивающего его подачу в печатающую головку струйного принтера и выполненного, в частности, в виде картриджей или в виде системы непрерывной подачи коллоидного раствора, и перемещения подложки посредством системы подачи подложек, выполненной, в частности, в виде бумагопротяжного механизма струйного принтера или в виде системы подачи компакт-дисков, углеродные нанотрубки наносят на подложку поочередно с жидкими компонентами полимера или одновременно с ними и отверждают жидкие компоненты полимера при слиянии их микрокапель друг с другом или под действием электромагнитного излучения, нагрева или в результате испарения летучей компоненты в условиях атмосферы, при этом вязкость жидких компонентов полимера соответствует микрогидравлической системе струйного принтера, а их нанесение на подложку осуществляют путем их подачи в печатающую головку струйного принтера.2. A method of applying carbon nanotubes and composite films to a substrate, including preparing a colloidal solution of carbon nanotubes, applying a droplet of a colloidal solution to a given point on the surface of the substrate, removing by evaporation and / or washing in a solvent all components of the colloidal solution, except carbon nanotubes, and applying to polymer substrate, characterized in that a surfactant is introduced into the composition of the colloidal solution in an amount that ensures stabilization of the colloidal state solution, as well as 5-60 vol.% glycerol, which provides the formation of droplets of a colloidal solution of a given size, control the process of applying a drop of a prepared colloidal solution to a given point on the surface of the substrate by introducing a colloidal solution into a device that delivers it to the print head of an inkjet printer and is made, in particular, in the form of cartridges or in the form of a system of continuous supply of colloidal solution, and the movement of the substrate by means of a substrate supply system, made in particular and, in the form of a paper-drawn mechanism of an inkjet printer or in the form of a compact disc feeding system, carbon nanotubes are applied to the substrate alternately with the liquid components of the polymer or simultaneously with them and solidify the liquid components of the polymer when their microdrops merge with each other or under the influence of electromagnetic radiation, heating or as a result of evaporation of a volatile component in atmospheric conditions, while the viscosity of the liquid polymer components corresponds to the micro-hydraulic system of an inkjet printer, and their application to the substrate is carried out by feeding them to the printhead of an inkjet printer.
RU2006139801/02A 2006-11-13 2006-11-13 Highly productive method of depositing carbon nanotubes and composite films RU2342316C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006139801/02A RU2342316C2 (en) 2006-11-13 2006-11-13 Highly productive method of depositing carbon nanotubes and composite films

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006139801/02A RU2342316C2 (en) 2006-11-13 2006-11-13 Highly productive method of depositing carbon nanotubes and composite films

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006139801A RU2006139801A (en) 2008-06-20
RU2342316C2 true RU2342316C2 (en) 2008-12-27

Family

ID=40377054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006139801/02A RU2342316C2 (en) 2006-11-13 2006-11-13 Highly productive method of depositing carbon nanotubes and composite films

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2342316C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2565199C2 (en) * 2013-07-26 2015-10-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Плазма-Ск" Method of obtaining of nanostructured carbon coating
RU2578664C2 (en) * 2010-03-04 2016-03-27 Гардиан Индастриз Корп. Transparent conducting large-area coatings, including doped carbon nanotubes and nano-wire composite materials, and methods for obtaining thereof
RU2779608C1 (en) * 2021-12-21 2022-09-12 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" Method for obtaining a conductive coating based on carbon nanotubes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HERTEL Т. Et. al., Manipulation of Individual Carbon Nanotubes and Their Interaction with Surfaces. Journal of Physical Chemistry, 1998, В102, p.910. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2578664C2 (en) * 2010-03-04 2016-03-27 Гардиан Индастриз Корп. Transparent conducting large-area coatings, including doped carbon nanotubes and nano-wire composite materials, and methods for obtaining thereof
RU2565199C2 (en) * 2013-07-26 2015-10-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Плазма-Ск" Method of obtaining of nanostructured carbon coating
RU2779608C1 (en) * 2021-12-21 2022-09-12 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" Method for obtaining a conductive coating based on carbon nanotubes

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006139801A (en) 2008-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101165484B1 (en) A method of delivering ink to a substrate surface, a method of writing conductive metal, an ink formulation for nanolithography or microlithography, a method for depositing metallic traces, a method and device for repair of a flat panel display substrate
Ru et al. A review of non-contact micro-and nano-printing technologies
KR20020073329A (en) Fabrication of finely featured devices by liquid embossing
Eichelsdoerfer et al. Large-area molecular patterning with polymer pen lithography
Yan et al. Microcontact printing of colloidal crystals
Sutanto et al. A multimaterial electrohydrodynamic jet (E-jet) printing system
Liu et al. Inkjet printing controllable footprint lines by regulating the dynamic wettability of coalescing ink droplets
KR101114783B1 (en) Low Temperature methods for forming patterned electrically conductive thin films and patterned articles therefrom
CN112136205A (en) Initiating movement of droplets using differential wetting
US9403180B2 (en) Nanopositioning substrate preparation apparatus and preparation method using dip pen nanolithography with a single tip or multiple tips using atomic force microscope (AFM)
EP2130093A1 (en) Nanolithography with use of viewports
US20100073452A1 (en) Method of disposing selectively two types of substances on surface of substrate
CN102076501A (en) Inkjet printing of nanoparticulate functional inks
US6864123B2 (en) Memory device and manufacturing method therefor
RU2342316C2 (en) Highly productive method of depositing carbon nanotubes and composite films
Ogihara et al. Microcontact printing for patterning carbon nanotube/polymer composite films with electrical conductivity
KR20180029052A (en) Self-aligned metal patterning based on photonic sintering of metal nanoparticles
CN113173004B (en) Preparation method and system of conductive microstructure
US20060211327A1 (en) High density interconnections with nanowiring
CN113304791A (en) Manufacturing method of ink-jet printing digital microfluidic chip
Ganz et al. Printing and processing techniques
Bridonneau et al. Morphological control of linear particle deposits from the drying of inkjet-printed rivulets
Rahman et al. Two-dimensional materials as substrates for the development of origami-based bionanosensors
Lai et al. Development of an automated microspotting system for rapid dielectrophoretic fabrication of bundled carbon nanotube sensors
JP2006511969A (en) Manipulating micrometer-sized electronic objects with droplets of liquid

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141114