RU2522887C2 - Method of conductive layer forming on carbon nanotube base - Google Patents
Method of conductive layer forming on carbon nanotube base Download PDFInfo
- Publication number
- RU2522887C2 RU2522887C2 RU2012137858/07A RU2012137858A RU2522887C2 RU 2522887 C2 RU2522887 C2 RU 2522887C2 RU 2012137858/07 A RU2012137858/07 A RU 2012137858/07A RU 2012137858 A RU2012137858 A RU 2012137858A RU 2522887 C2 RU2522887 C2 RU 2522887C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon nanotubes
- conductive layer
- carboxymethyl cellulose
- suspension
- electrically conductive
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к области электрической техники, в частности к способам создания электропроводящих слоев, применяемых в широких областях техники, в том числе электронике, и может быть использовано, например, для создания проводящих соединений в микросхемах.The claimed invention relates to the field of electrical engineering, in particular to methods for creating electrically conductive layers used in wide areas of technology, including electronics, and can be used, for example, to create conductive compounds in microcircuits.
В настоящее время известно техническое решение «Nanostructured composites» по американской заявке на изобретение US 2010/0068461 А1 (МПК В29С 39/02; В32В 3/10 опубликовано 18.03.2010 г.) получения наноструктурированного композиционного электропроводящего материала с использованием массивов углеродных нанотрубок (УНТ) и полимерной матрицы. В качестве полимерной матрицы используются материалы из следующих групп: акрилаты, акриловые кислоты, полиакриловые эфиры, полиакриламиды, полиакрилнитрилы, хлорированные полимеры, фторсодержащие полимеры, полимеры стирола, полиуретана, каучука, синтетические резиновые полимеры, винилхлорид-акрилатные полимеры, сополимеры и их комбинации. Недостатком данного способа получения наноструктурированного электропроводящего материала является многостадийность процесса формирования электропроводящего материала, использование структурированных массивов УНТ, ограничивающие максимальные геометрические размеры электропроводящего материала и невысокая удельная электропроводность полученного продукта.Currently, the technical solution “Nanostructured composites” is known according to the American application for invention US 2010/0068461 A1 (IPC В29С 39/02; В32В 3/10 published March 18, 2010) for producing a nanostructured composite conductive material using arrays of carbon nanotubes (CNTs) ) and a polymer matrix. As the polymer matrix, materials from the following groups are used: acrylates, acrylic acids, polyacrylic esters, polyacrylamides, polyacrylonitriles, chlorinated polymers, fluorine-containing polymers, styrene, polyurethane, rubber polymers, synthetic rubber polymers, vinyl chloride-acrylate polymers, copolymers and their combinations. The disadvantage of this method of obtaining a nanostructured electrically conductive material is the multi-stage process of forming an electrically conductive material, the use of structured arrays of CNTs that limit the maximum geometric dimensions of the electrically conductive material and the low conductivity of the obtained product.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков (прототипом) изобретения является способ, изложенный в заявке США на изобретение «Carbon nanotube-conductive polymer composites, methods of making and articles made therefrom» US 2012/0058255 A1 (МПК B05D 5/12; H01B 1/02; H01B 1/04; H01B 1/12 опубликовано 08.03.2012 г.). В данном изобретении для создания композиционного электропроводящего материала используется проводящий полимер с добавлением функционализированных углеродных нанотрубок. При этом функционализация УНТ производится различными группами, в том числе: -СООН, -ОН и -COOAg группы. Признаками, совпадающими с заявляемым изобретением, являются нанесение на подложку суспензии, содержащей углеродные нанотрубки, сушку при температуре до 150°C.The closest set of essential features (prototype) of the invention is the method described in the US application for the invention "Carbon nanotube-conductive polymer composites, methods of making and articles made therefrom" US 2012/0058255 A1 (IPC B05D 5/12; H01B 1 / 02; H01B 1/04; H01B 1/12 published March 8, 2012). In the present invention, a conductive polymer with the addition of functionalized carbon nanotubes is used to create a composite electrically conductive material. Moreover, the functionalization of CNTs is carried out by various groups, including: —COOH, —OH, and —COOAg groups. Signs consistent with the claimed invention are the application of a suspension containing carbon nanotubes to a substrate, drying at a temperature of up to 150 ° C.
Получению требуемого технического результата препятствуют использование только функционализированных УНТ, проведение дополнительных обработок УНТ для формирования функциональных групп на поверхности УНТ, использование электропроводящих полимеров для повышения электропроводности получаемого материала, что уменьшает количество используемых органических соединений в качестве полимерной матрицы и ограничивает использование полученного электропроводящего материала.Obtaining the required technical result is hindered by the use of only functionalized CNTs, additional processing of CNTs to form functional groups on the CNT surface, the use of electrically conductive polymers to increase the electrical conductivity of the resulting material, which reduces the amount of organic compounds used as a polymer matrix and limits the use of the obtained electrically conductive material.
Задачей настоящего изобретения является создание способа формирования электропроводящего слоя на основе углеродных нанотрубок.An object of the present invention is to provide a method for forming an electrically conductive layer based on carbon nanotubes.
Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей способа формирования электропроводящего слоя на основе углеродных нанотрубок, в использовании УНТ без дополнительных химических обработок после синтеза, в повышении электропроводности формируемых слоев.The technical result consists in expanding the functionality of the method of forming an electrically conductive layer based on carbon nanotubes, in using CNTs without additional chemical treatments after synthesis, in increasing the electrical conductivity of the formed layers.
Для достижения вышеуказанного технического результата способ формирования электропроводящего слоя на основе углеродных нанотрубок включает нанесение на подложку суспензии, содержащей углеродные нанотрубки и раствор карбоксиметилцеллюлозы в воде, при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбоксиметилцеллюлоза 1-10 и углеродные нанотрубки 1-10, сушку при температуре от 20 до 150°C, пиролиз при температуре 250°C-300°C.To achieve the above technical result, a method of forming an electrically conductive layer based on carbon nanotubes involves applying a suspension of carbon nanotubes and a solution of carboxymethyl cellulose in water to a substrate in the following ratio, wt.%: Carboxymethyl cellulose 1-10 and carbon nanotubes 1-10, drying at temperature from 20 to 150 ° C, pyrolysis at a temperature of 250 ° C-300 ° C.
От прототипа указанный способ отличается тем, что наносимая суспензия содержит раствор карбоксиметилцеллюлозы в воде при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбоксиметилцеллюлоза 1-10 и углеродные нанотрубки 1-10, сушку проводят при температуре от 20 до 150°C, в качестве заключительной стадии проводят пиролиз карбоксиметилцеллюлозы при температуре выше 250°C.This method differs from the prototype in that the suspension contains a solution of carboxymethyl cellulose in water in the following ratio of components, wt.%: Carboxymethyl cellulose 1-10 and carbon nanotubes 1-10, drying is carried out at a temperature of from 20 to 150 ° C, as a final stage Carboxymethyl cellulose is pyrolyzed at temperatures above 250 ° C.
Введение указанной операции позволяет сформировать электропроводящие слои на основе углеродных нанотрубок при достаточной воспроизводимости результатов. За счет сушки удаляют воду из суспензии. Проведение пиролиза карбоксиметилцеллюлозы позволяет повысить электропроводность слоев за счет разложения органического соединения. При осуществлении заявленного способа получается структура электропроводящего слоя, отличающаяся от структуры, получаемой при осуществлении способа по прототипу.The introduction of this operation allows the formation of electrically conductive layers based on carbon nanotubes with sufficient reproducibility of the results. By drying, water is removed from the suspension. Carrying out the pyrolysis of carboxymethyl cellulose can increase the electrical conductivity of the layers due to the decomposition of the organic compound. When implementing the inventive method, the structure of the electrically conductive layer is obtained, which is different from the structure obtained by the method of the prototype.
В частных случаях выполнения изобретения в качестве подложки используют металл, керамику, стекло, кремний, оксид кремния, нитрид кремния или их композиции.In particular cases of the invention, metal, ceramics, glass, silicon, silicon oxide, silicon nitride or their compositions are used as a substrate.
В частных случаях выполнения изобретения нанесение суспензии на подложку проводят методом печати или шелкографии.In particular cases of the invention, the suspension is applied to a substrate by printing or silk-screen printing.
В частных случаях выполнения изобретения сушку проводят термическим и/или вакуумным способом.In particular cases of the invention, the drying is carried out by thermal and / or vacuum method.
Совокупность признаков, характеризующих изобретение, позволяет сформировать электропроводящие слои на основе углеродных нанотрубок с использованием УНТ без функциональных групп на поверхности УНТ и без применения проводящих полимеров.The combination of features characterizing the invention allows the formation of electrically conductive layers based on carbon nanotubes using CNTs without functional groups on the surface of CNTs and without the use of conductive polymers.
Изобретение поясняется таблицей сравнения характеристик достигнутого технического результата с результатом, представленным в прототипе.The invention is illustrated by a table comparing the characteristics of the achieved technical result with the result presented in the prototype.
Способ формирования электропроводящего слоя на основе углеродных нанотрубок включает операции: нанесение на подложку суспензии, содержащей углеродные нанотрубки и раствор карбоксиметилцеллюлозы в воде, при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбоксиметилцеллюлоза 1-10 и углеродные нанотрубки 1-10, сушку при температуре от 20 до 150°C, пиролиз при температуре выше 250°C.The method of forming an electrically conductive layer based on carbon nanotubes includes the steps of: applying a suspension of carbon nanotubes and a solution of carboxymethyl cellulose in water to a substrate, in the following ratio, wt.%: Carboxymethyl cellulose 1-10 and carbon nanotubes 1-10, drying at a temperature of 20 up to 150 ° C, pyrolysis at temperatures above 250 ° C.
Пример 1Example 1
Для формирования электропроводящего слоя на основе углеродных нанотрубок формируют раствор карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) в воде посредством добавления 6 вес.% КМЦ в воду и перемешивания компонентов механическим путем с помощью магнитной мешалки в течении 60 мин, добавления 5 вес.% УНТ к раствору и перемешивания суспензии с помощью ультразвукового воздействия в течение 90 мин, нанесение суспензии на подложку методом шелкографии, удаление растворителя (воды) из суспензии при температуре 90°C при давлении 10 кПа в течение 20 мин, проведение пиролиза органического соединения при температуре 300°C при давлении 10 кПа в течение 25 мин.To form an electrically conductive layer based on carbon nanotubes, a solution of carboxymethyl cellulose (CMC) in water is formed by adding 6 wt.% CMC to water and mixing the components mechanically using a magnetic stirrer for 60 min, adding 5 wt.% CNTs to the solution and mixing the suspension using ultrasound for 90 min, applying the suspension to the substrate by silk-screen printing, removing solvent (water) from the suspension at a temperature of 90 ° C at a pressure of 10 kPa for 20 min, pyrolyzing and the organic compound at a temperature of 300 ° C at a pressure of 10 kPa for 25 minutes.
Проводимость полученного электропроводящего слоя на основе УНТ равна 50000 См/м. В таблице представлено сравнение достигнутого результата с прототипом. Полученный результат показывает, что проведение пиролиза органического соединения позволяет повысить проводимость материала без проведения функционализации УНТ и использования проводящих полимеров.The conductivity of the obtained CNT-based conductive layer is 50,000 S / m. The table shows a comparison of the achieved result with the prototype. The obtained result shows that the pyrolysis of the organic compound can increase the conductivity of the material without functionalizing CNTs and using conductive polymers.
Пример 2Example 2
Для формирования электропроводящего слоя на основе углеродных нанотрубок формируют раствор КМЦ в воде посредством добавления 6 вес.% КМЦ в воду и перемешивания компонентов механическим путем с помощью магнитной мешалки в течение 60 мин, добавления 5 вес.% УНТ к раствору и перемешивания суспензии с помощью ультразвукового воздействия в течении 90 мин, нанесение суспензии на подложку методом шелкографии, удаление растворителя (воды) из суспензии при температуре 90°C при давлении 10 кПа в течении 20 мин, затем проводят пиролиз органического соединения при температуре 200°C при давлении 10 кПа в течение 25 мин.To form an electrically conductive layer based on carbon nanotubes, a CMC solution in water is formed by adding 6 wt.% CMC to water and mixing the components mechanically using a magnetic stirrer for 60 min, adding 5 wt.% CNTs to the solution and mixing the suspension using ultrasonic exposure for 90 minutes, applying the suspension to the substrate by silk-screen printing, removing solvent (water) from the suspension at a temperature of 90 ° C at a pressure of 10 kPa for 20 minutes, then pyrolyzing the organic compound eniya at a temperature of 200 ° C at a pressure of 10 kPa for 25 minutes.
Проводимость полученного электропроводящего слоя на основе УНТ равна 1000 См/м. Полученный результат показывает, что при температуре 200°C, которая на 50°C меньше температуры начала пиролиза КМЦ, не происходит распад органического соединения и проводимость материала остается низкой.The conductivity of the obtained CNT-based conductive layer is 1000 S / m. The result shows that at a temperature of 200 ° C, which is 50 ° C less than the temperature of the onset of CMC pyrolysis, the decomposition of the organic compound does not occur and the conductivity of the material remains low.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012137858/07A RU2522887C2 (en) | 2012-09-05 | 2012-09-05 | Method of conductive layer forming on carbon nanotube base |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012137858/07A RU2522887C2 (en) | 2012-09-05 | 2012-09-05 | Method of conductive layer forming on carbon nanotube base |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012137858A RU2012137858A (en) | 2014-03-10 |
RU2522887C2 true RU2522887C2 (en) | 2014-07-20 |
Family
ID=50191573
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012137858/07A RU2522887C2 (en) | 2012-09-05 | 2012-09-05 | Method of conductive layer forming on carbon nanotube base |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2522887C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2606842C1 (en) * | 2015-12-25 | 2017-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" (МИЭТ) | Method of producing nanostructured composite conductive coating |
CN107077973A (en) * | 2014-05-22 | 2017-08-18 | Mcd技术有限公司 | Metal foil and its manufacture method with conductive layer |
RU2773731C1 (en) * | 2021-12-17 | 2022-06-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Method for forming electrically conductive layer based on graphene oxide and carbon nanotubes |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110149473A1 (en) * | 2009-12-21 | 2011-06-23 | Eilertsen Thor E | Energy storage in edlcs by utilizing a dielectric layer |
WO2012026544A1 (en) * | 2010-08-26 | 2012-03-01 | 宇部興産株式会社 | Lithium-titanium composite oxide electrode material conjugated with fine carbon fibers |
US20120058255A1 (en) * | 2010-09-08 | 2012-03-08 | Nanyang Technological University | Carbon nanotube-conductive polymer composites, methods of making and articles made therefrom |
RU2447531C2 (en) * | 2007-02-16 | 2012-04-10 | Сгл Карбон Се | Compound containing carbonated biopolymers and carbon nanotubes |
RU2460180C2 (en) * | 2006-12-12 | 2012-08-27 | Коммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Организейшн | Improved device of energy accumulation |
-
2012
- 2012-09-05 RU RU2012137858/07A patent/RU2522887C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2460180C2 (en) * | 2006-12-12 | 2012-08-27 | Коммонвелт Сайентифик Энд Индастриал Рисерч Организейшн | Improved device of energy accumulation |
RU2447531C2 (en) * | 2007-02-16 | 2012-04-10 | Сгл Карбон Се | Compound containing carbonated biopolymers and carbon nanotubes |
US20110149473A1 (en) * | 2009-12-21 | 2011-06-23 | Eilertsen Thor E | Energy storage in edlcs by utilizing a dielectric layer |
WO2012026544A1 (en) * | 2010-08-26 | 2012-03-01 | 宇部興産株式会社 | Lithium-titanium composite oxide electrode material conjugated with fine carbon fibers |
US20120058255A1 (en) * | 2010-09-08 | 2012-03-08 | Nanyang Technological University | Carbon nanotube-conductive polymer composites, methods of making and articles made therefrom |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107077973A (en) * | 2014-05-22 | 2017-08-18 | Mcd技术有限公司 | Metal foil and its manufacture method with conductive layer |
RU2606842C1 (en) * | 2015-12-25 | 2017-01-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" (МИЭТ) | Method of producing nanostructured composite conductive coating |
RU2773731C1 (en) * | 2021-12-17 | 2022-06-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Method for forming electrically conductive layer based on graphene oxide and carbon nanotubes |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012137858A (en) | 2014-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ahn et al. | Thermal annealing of graphene to remove polymer residues | |
JP6208364B2 (en) | Graphene production method and graphene dispersion composition | |
US20150024122A1 (en) | Graphene ink and method for manufacturing graphene pattern using the same | |
JP5578640B2 (en) | Conductive film, conductive substrate, transparent conductive film, and production method thereof | |
KR101436594B1 (en) | Film heater and manufacturing method of thereof | |
Liu et al. | Controllable reduction of graphene oxide and its application during the fabrication of high dielectric constant composites | |
KR101110578B1 (en) | Producing method of highly oriented graphene containing coating-products and film | |
RU2522887C2 (en) | Method of conductive layer forming on carbon nanotube base | |
Patil et al. | Synthesis of vertically aligned polyaniline (PANI) nanofibers, nanotubes on APTMS monolayer and their field emission characteristics | |
KR101477015B1 (en) | Method for preparation of carbon nanotube coated with polydopamine and carbon nanotube coated with polydopamine prepared thereby | |
KR20130134446A (en) | Functionalized graphene and polymer-functionalized graphene hybrid complex and the fabrication methods thereof | |
Kausar | Formation and properties of poly (vinyl butyral-co-vinyl alcohol-co-vinyl acetate)/polystyrene composites reinforced with graphene oxide-nanodiamond | |
JP2015105213A (en) | Carbon nanotube and dispersion liquid thereof, and self-supporting film and composite material | |
KR101633503B1 (en) | The method for preparing graphene using quaternary ammonium salt | |
Bârsan et al. | Single-walled carbon nanotube networks in conductive composite materials | |
Luo et al. | A laser-fabricated nanometer-thick carbon film and its strain-engineering for achieving ultrahigh piezoresistive sensitivity | |
KR101029734B1 (en) | The method of preparing electroconductive polymer composite containing oxyfluorinated grahene | |
KR101756346B1 (en) | Carbon nano structures-polymer composite and method of preparing the same | |
KR101557325B1 (en) | Carbon nanotube coated with polydopamine/mPEG derivatives and preparation method thereof | |
Mohanty et al. | Carbon nanotube embedded polymer composite: properties and applications | |
RU2502668C1 (en) | Method of obtaining carbon nanomaterial and carbon nanomaterial | |
Shi et al. | Synthesis of vinylferrocene and the ligand-exchange reaction between its copolymer and carbon nanotubes | |
Xu et al. | Effects of surface modification of MWCNT on the mechanical and electrical properties of fluoro elastomer/MWCNT nanocomposites | |
KR20130028341A (en) | Process of preparing polymer/ngps nanocomposite films with enhanced gas barrier properties | |
KR101219170B1 (en) | Conductivite ink and transparent electrode using them |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140906 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150720 |