RU2667341C2 - Method for creation of electric conductive mesh optically transparent and optically non-transparent structures - Google Patents
Method for creation of electric conductive mesh optically transparent and optically non-transparent structures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2667341C2 RU2667341C2 RU2016144655A RU2016144655A RU2667341C2 RU 2667341 C2 RU2667341 C2 RU 2667341C2 RU 2016144655 A RU2016144655 A RU 2016144655A RU 2016144655 A RU2016144655 A RU 2016144655A RU 2667341 C2 RU2667341 C2 RU 2667341C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polymer
- polymer template
- template
- frame
- window
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 75
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 239000012799 electrically-conductive coating Substances 0.000 claims abstract description 3
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 claims abstract 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 2
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims 2
- 239000002195 soluble material Substances 0.000 claims 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 abstract 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 28
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 22
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 5
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000037228 dieting effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002103 nanocoating Substances 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/32—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers using masks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Abstract
Description
Способ создания электропроводящих сетчатых оптически прозрачных и оптически непрозрачных структур. Изобретение относится к технологии создания сетчатых электропроводящих структур с помощью электрических полей.A method of creating an electrically conductive mesh optically transparent and optically opaque structures. The invention relates to a technology for creating mesh conductive structures using electric fields.
Сетчатая паутиноподобная микро- и наноструктура получается с помощью динамического или статического электроспиннинга (фиг. 1). Производится электростатическое вытяжение нити раствора полимера 1 из капели раствора полимера 2 постоянным или пульсирующим электрическим полем (создаваемым разностью потенциалов, приложенной к металлической фильере 3 и поддерживающей рамке 4) и ее ускорением этим полем в сторону поддерживающей сетчатой рамки 4, распад на множество филаментов 5, на рамке формируется полимерная структура 6, имеющая паутиноподобный сетчатый вид (фиг. 2а, фиг. 2б, фиг. 2в), отвердевающая путем испарения растворителя из раствора полимера по пути к рамке и на ней самой, с последующей металлизацией структуры с применением термоэвапорации металла в вакууме, магнетронного напыления металла (или иного способа нанесения металлического покрытия), переносом структуры на конечную подложку, опциональным удалением ячеистой рамки и опциональным удалением полимерного шаблона методом растворения его в подходящем растворителе.A mesh web-like micro- and nanostructure is obtained using dynamic or static electrospinning (Fig. 1). The threads of
Под полимерным шаблоном понимается сформированная полимерная сетчатая структура с поддерживающей рамкой или без нее.A polymer pattern is understood to mean a formed polymer mesh structure with or without a supporting frame.
Под свойством "проводимость" подразумевается электрическая проводимость.By the property "conductivity" is meant electrical conductivity.
Так же возможно науглероживание полимера, к примеру, можно получить сетчатую полимерную структуру из полиакрилонитрила и провести процесс его превращения в углеродные филаменты, что дает возможность использовать получаемый материал для создание микро- наноразмерных металл-композитных структур (путем металлизации углеродной сетчатой структуры с одной или всех сторон) или прямое использование углеродной сетчатой структуры, например, для создания прочных воздушных фильтров, проводящих покрытий (таких, где не предъявляются высокие требования к электропроводности) и для прочих применений.It is also possible to carburize the polymer, for example, it is possible to obtain a network polymer structure from polyacrylonitrile and carry out the process of converting it into carbon filaments, which makes it possible to use the resulting material to create micro-nanosized metal-composite structures (by metallizing the carbon network with one or all parties) or the direct use of a carbon mesh structure, for example, to create durable air filters, conductive coatings (those where high demands are not made ments on conductivity), and for other applications.
Под динамическим электроспиннингом (см. фиг. 3) понимается процесс электростатического вытяжения нитей полимера 1 из капель раствора полимера 2 постоянным или пульсирующим электрическим полем и ее ускорением этим полем, создаваемым разностью потенциалов, приложенной к металлической фильере и поддерживающей рамке 4 (выполненной из проводящего материала или непроводящего материала с проводящим покрытием или слоем), в сторону сетчатой рамки 4, при этом капли раствора полимера 2 формируются на одной или нескольких фильерах 3, пребывающих в движении по произвольным или заранее заданным траекториям и опционально изменяемым во времени электрическим напряжением процесса.Dynamic electrospinning (see Fig. 3) means the process of electrostatic drawing of
Под статическим электроспиннингом понимается аналогичный процесс, но фильеры в количестве от одной до множества штук являются неподвижными.Static electrospinning is understood to mean a similar process, but dies in the amount of one to many pieces are motionless.
Металлизация полимерного шаблона при этом может проводиться как с одной, так и с двух сторон. Металлизация (см. фиг. 4) с одной стороны образует металлический слой 7 и оставляет открытый полимер 8 с другой. При этом под металлизацией с двух сторон понимается в том числе полная металлизация, так как при сращивании металлического покрытия по бокам даст как результат металлическую трубку с полимером внутри (см. фиг. 5).The metallization of the polymer template can be carried out both on one or both sides. Metallization (see Fig. 4) on the one hand forms a
Металлизация возможна любым удобным способом, который не будет разрушать полимерную структуру - гальваническими методами, термоэвапорацией металла на подложку в вакууме, магнетронным напылением, электронно-лучевым испарением металлов с последующим осаждением на подложку, химическим осаждением на поверхность и так далее. В случае использования магнетронного распыления, возможно получение не только металлического, но металл-оксидного покрытия на полимерном шаблоне, например, из оксида титана IV (TiO2), что позволит получить полупроводниковое электропроводящее покрытие.Metallization is possible in any convenient way that will not destroy the polymer structure - by galvanic methods, thermoevaporization of the metal on the substrate in vacuum, magnetron sputtering, electron beam evaporation of metals, followed by deposition on the substrate, chemical deposition on the surface and so on. In the case of using magnetron sputtering, it is possible to obtain not only a metal, but a metal oxide coating on a polymer template, for example, from titanium oxide IV (TiO 2 ), which will allow to obtain a semiconductor electrically conductive coating.
Известна работа (Н. Wu, D. Kong, Z. Ruan. Nature nanotechnology. 10.1038/NNANO.2013.84), которая выбрана в качестве ближайшего аналога, в ней раскрывается схожий механизм получения одного из вариантов покрытия. Полимерный шаблон в данном случае получается подвешенным и уязвимым к провисанию, особенно во время металлизации, электроспиннинг осуществляется обычным способом за достаточно долгое время, после металлизации шаблон переносят на подложку и растворяют полимерный шаблон полностью. Недостатком здесь является ограничение размеров несколькими дюймами, низкая прочность переносимой структуры, сложное управление процессом создания шаблона и большие временные затраты, что является существенными препятствиями для создания, например, больших оптически прозрачных экранов от СВЧ электромагнитного излучения.Known work (N. Wu, D. Kong, Z. Ruan. Nature nanotechnology. 10.1038 / NNANO.2013.84), which is selected as the closest analogue, it reveals a similar mechanism for obtaining one of the coating options. In this case, the polymer template is suspended and vulnerable to sagging, especially during metallization, electrospinning is carried out in the usual way for a sufficiently long time, after metallization, the template is transferred to the substrate and the polymer template is completely dissolved. The disadvantage here is the limited size by a few inches, the low strength of the transferred structure, the complicated control of the template creation process and the time consumption, which are significant obstacles to creating, for example, large optically transparent screens from microwave electromagnetic radiation.
Известен патент (RU 2574249), в котором похожая структура получается с использованием шаблона, полученного путем естественного растрескивания поверхности, покрытой химическим веществом, свойствами которого обусловливается данное растрескивание и получается "ажурная" структура шаблона. Недостаток данного метода состоит в том, что таким образом получается шаблон по типу трафарета, который не позволяет выделить, например, сами полимерные волокна до металлизации и не позволяет достичь большого разнообразия выполнения микро- наноструктуры как по форме, так и по своему составу. К тому же при изготовлении больших СВЧ-экранов применение данной технологии нецелесообразно, так как зачастую необходимо быстро и удобно разместить проводящую сетку между двумя слоями размягченного разогретого стекла. Так же данный способ не позволяет эффективно науглероживать полимерные нити, например, из полиакрилонитрила. К недостатку можно так же отнести использование достаточно широкого спектра химических веществ в процессе создания проводящего покрытия.A patent is known (RU 2574249), in which a similar structure is obtained using a template obtained by natural cracking of a surface coated with a chemical substance, the properties of which determine this cracking and obtain a "openwork" structure of the template. The disadvantage of this method is that in this way a template is obtained by the type of stencil, which does not allow to isolate, for example, the polymer fibers themselves before metallization and does not allow to achieve a wide variety of micro-nanostructures both in shape and in composition. In addition, in the manufacture of large microwave screens, the use of this technology is impractical, since it is often necessary to quickly and conveniently place a conductive grid between two layers of softened heated glass. Also, this method does not allow efficient carbonization of polymer threads, for example, from polyacrylonitrile. The disadvantage is the use of a fairly wide range of chemicals in the process of creating a conductive coating.
Способ позволяет управлять процессом получения проводящего покрытия и варьировать конечный результат.The method allows you to control the process of obtaining a conductive coating and vary the final result.
Варьирование конечного результата состоит в возможности задания формы структуры, ее разреженности на плоскости, характере соединения отдельных микро- нанопроволок, электрической проводимости, толщины как самого покрытия, так и составляющих его элементов.The variation of the final result consists in the possibility of specifying the shape of the structure, its sparseness on the plane, the nature of the connection of individual micro-nanowires, electrical conductivity, the thickness of both the coating itself and its constituent elements.
Здесь и далее под "создаваемыми покрытиями" имеются в виду структуры из металлизированного полимера, металлические сетчатые структуры без полимера, сетчатые структуры из науглероженных волокон с металлизацией и без.Hereinafter, “created coatings” refers to structures of metallized polymer, metal mesh structures without polymer, mesh structures of carbonized fibers with and without metallization.
Оптическая прозрачность создаваемых покрытий обусловливается наличием между проводящими микро- нанопроволоками сквозных окон, средний размер которых стремится к приблизительно одному значению, при этом строгой регулярной структуры нет, так как есть некоторый разброс в форме и размерах. Подобные покрытия обладают хорошими механическими свойствами, что позволяет многократно сгибать и сминать изделия с нанесенным покрытием с сохранением электрической проводимости.The optical transparency of the coatings created is due to the presence of through windows between the conducting micro-nanowires, the average size of which tends to approximately the same value, while there is no strict regular structure, since there is some variation in shape and size. Such coatings have good mechanical properties, which allows you to repeatedly bend and crush the product with the coating, while maintaining electrical conductivity.
В качестве примера (см. фиг. 6): возможно получение проводящего покрытия на подложке 9, микро- наноструктура которого имеет вид случайным образом соединенных металлических микро- нанопроволок в сечении имеющих вид "желобов" 10; возможно получение проводящего покрытия, где полимерный шаблон не удаляется (см. фиг. 7), получаемая проводящая структура является очень удобной для размещения на подложке наплавлением или частичным растворением данного полимерного шаблона при сохранении металлического напыления с одной стороны, что позволяет отказаться от использования оптически прозрачных клеев; возможно получение проводящего покрытия, где полимерный шаблон металлизирован с двух сторон, образуя, таким образом, металлические микро- нанотрубки с полимерным наполнением, что позволяет достичь повышенных в сравнении с односторонней металлизацией прочностных характеристик получаемого покрытия, но в ущерб пластичности и высокой устойчивости проводящего покрытия к сильным изгибам подложки.As an example (see Fig. 6): it is possible to obtain a conductive coating on a
Варьирование скорости движения фильер, их количества, длительности процесса и электрического напряжения позволяет управлять технологическим процессом в широких пределах.Varying the speed of the dies, their number, duration of the process and electrical voltage allows you to control the process within wide limits.
Так же динамический электроспиннинг можно применить для создания полимерной микро- наноструктуры из полиакрилонитрила, превращением которого по аналогии с синтезом углеродных волокон сначала в активной окислительной среде (стадия стабилизации), а затем в инертной среде (науглероживание, карбонизация), получаются соединенные между собой углеродные филаменты, что позволяет получить как проводящее покрытие, так и один из компонентов для изготовления композитных материалов. Для создания полимерного шаблона, возможно использовать любой другой прекурсор углеродных волокон, например, поливиниловый спирт.Dynamic electrospinning can also be used to create a polymeric micro-nanostructure from polyacrylonitrile, the conversion of which, by analogy with the synthesis of carbon fibers, first in an active oxidizing medium (stabilization stage) and then in an inert medium (carburization, carbonization), carbon filaments interconnected , which allows to obtain both a conductive coating and one of the components for the manufacture of composite materials. To create a polymer template, it is possible to use any other carbon fiber precursor, such as polyvinyl alcohol.
Для создания металл-углеродной композиционной структуры возможен предварительный перевод полимерного шаблона в углеродную структуру (в чистый углерод), с последующей металлизации любым удобным способом. Предварительная полная металлизация не желательна, так как затруднит выход газообразных продуктов карбонизации (науглероживания).To create a metal-carbon composite structure, a preliminary translation of the polymer template into a carbon structure (into pure carbon) is possible, followed by metallization in any convenient way. Preliminary full metallization is not desirable, as it will complicate the exit of gaseous products of carbonization (carburization).
Изобретение позволяет использовать в качестве материала для изготовления шаблона полимер со взвешенными в нем микро- наночастицами электрически проводящего вещества, например, наночастиц серебра или электропроводящих оксидов металлов, позволяющего, таким образом, использовать достоинства золь-гель метода получения проводящих структур с целью повысить электрические и прочностные свойства структуры.The invention allows the use of a polymer with micro-nanoparticles of an electrically conductive substance suspended in it, for example, silver nanoparticles or electrically conductive metal oxides, which makes it possible, therefore, to use the advantages of the sol-gel method for producing conductive structures in order to increase the electric and strength structure properties.
Важным компонентом является рамка, в случае получения малых размеров полимерного шаблона (например, квадрат с диагональю 3-5 дюйма) достаточно применения простой однооконной рамки из любого электропроводящего материала или содержащей проводящий слой (это необходимо для возможности осуществления самого процесса электроспиннинга), но в случае создания больших шаблонов (с диагональю или диаметром более нескольких дюймов) принципиально важным является применение многооконной ячеистой рамки.An important component is the frame, in the case of obtaining a small polymer template (for example, a square with a diagonal of 3-5 inches), it is sufficient to use a simple single-window frame of any electrically conductive material or containing a conductive layer (this is necessary to enable the electrospinning process itself), but in the case of creating large templates (with a diagonal or diameter of more than a few inches) is fundamentally important is the use of a multi-window mesh frame.
Возможно выполнение рамки из углеродных волокон, обеспечивающих надежное механическое удерживание сетчатой структуры, а также электрический разряд данной структуры на рамку, что делает возможным эффективное осаждение сетчатой структуры в процессе электроспиннинга.It is possible to make a frame made of carbon fibers, providing reliable mechanical retention of the mesh structure, as well as electric discharge of this structure onto the frame, which makes it possible to efficiently deposit the mesh structure in the process of electrospinning.
Возможно выполнение рамки из материала, как могущего растворяться в растворителе, который так же способен растворять материал полимерного шаблона, так и растворимого в растворителе, в котором не растворяется материал получаемого полимерного шаблона. Это позволяет получить полимерный шаблон для последующей металлизации, науглероживания или комбинации металлизации и науглероживания без его провисаний, отходов от рамки, с удобным способом его размещения на подложке благодаря распределению массы полимерного шаблона на большей площади рамки.It is possible to make a frame from a material that can be dissolved in a solvent that is also capable of dissolving the material of the polymer template, as well as soluble in a solvent in which the material of the resulting polymer template does not dissolve. This allows you to get a polymer template for subsequent metallization, carburization or a combination of metallization and carburization without sagging, waste from the frame, with a convenient way to place it on the substrate due to the distribution of the mass of the polymer template over a larger area of the frame.
В случае металлизации с последующим удалением полимерного шаблона после размещения на подложке - удаляется полимерный шаблон, с целью оставить металлическое сетчатое микро- нанопокрытие, а также возможно удалить рамку, если она была сделана из растворимого проводящего материала (например, полимер со взвешенными наночастицами серебра или оксида титана).In the case of metallization, followed by removal of the polymer template after placement on the substrate, the polymer template is removed in order to leave a metal mesh micro-nanocoating, and it is also possible to remove the frame if it was made of soluble conductive material (for example, a polymer with suspended silver or oxide nanoparticles titanium).
Можно оставить полимерный шаблон с металлическим покрытием, что позволит разместить проводящее покрытие на подложке и использовать оставшийся полимерный шаблон для увеличения прочности покрытия и для реализации возможности прикрепления проводящего покрытия к подложке наплавлением или частичным растворением полимера самого шаблона на подложку, например, парами растворителя. Важно учитывать, что при металлизации поддерживающая рамка так же будет покрыта слоем металла с одного бока, поэтому необходимо учитывать толщину нитей поддерживающей рамки.You can leave the polymer template with a metal coating, which will allow you to place the conductive coating on the substrate and use the remaining polymer template to increase the strength of the coating and to realize the possibility of attaching the conductive coating to the substrate by welding or partial dissolution of the polymer of the template on the substrate, for example, solvent vapor. It is important to note that during metallization, the supporting frame will also be covered with a layer of metal from one side, so it is necessary to take into account the thickness of the threads of the supporting frame.
Изобретение делает возможным создание композитной микро- наноструктуры, состоящей, к примеру, из металлизированных с одной или двух сторон науглероженных полиакрилонитрильных волокон, при этом, необходимо перевести полиакрилонитрил в углеродное состояние до металлизации, так как большинство предпочтительных металлов имеют температуры плавления ниже, чем температура процесса науглероживания на стадии с инертной атмосферой.The invention makes it possible to create a composite micro-nanostructure consisting, for example, of carbonized polyacrylonitrile fibers metallized on one or two sides, and it is necessary to convert polyacrylonitrile to the carbon state before metallization, since most preferred metals have melting points lower than the process temperature carburization at an inert atmosphere stage.
Внедрение наночастиц в раствор полимера, например, оксида титана, элементарной меди, или серебра, за счет самоориентации частиц и объединения их в электропроводящие цепи, позволяет получить комплексную электрическую проводимость как за счет металлического покрытия, так и за счет частиц, что может представлять из себя совмещение данного способа с золь-гель методом получения проводящих покрытий.The introduction of nanoparticles into a polymer solution, for example, titanium oxide, elemental copper, or silver, due to the self-orientation of the particles and their combination into electrically conductive chains, allows to obtain complex electrical conductivity both due to the metal coating and due to the particles, which can be the combination of this method with a sol-gel method of producing conductive coatings.
Нанесение металла с двух сторон на полимерный шаблон позволяет получить металлические трубки с полимером внутри, что может увеличить дополнительную механическую прочность проводящему покрытию, а также увеличить электрическую проводимость покрытия, однако это приведет к увеличению толщины проводящего покрытия на подложке и невозможности его закрепления на ней наплавлением или частичным растворением полимера.Application of metal on both sides of the polymer template allows to obtain metal tubes with polymer inside, which can increase the additional mechanical strength of the conductive coating, as well as increase the electrical conductivity of the coating, however, this will increase the thickness of the conductive coating on the substrate and the impossibility of fixing it by welding or partial dissolution of the polymer.
Вытяжение нити раствора полимера из капли электрическим полем может быть осуществлено как с помощью постоянного электрического тока, так и пульсирующего, причем в случае пульсирующего электрического поля получаются более короткие нитевые фрагменты в полимерном шаблоне и более хаотическая структура.The stretching of the polymer solution filament from the droplet by the electric field can be carried out using either a constant electric current or a pulsating current, and in the case of a pulsating electric field, shorter filament fragments in the polymer pattern and a more chaotic structure are obtained.
С целью повышения производительности, а также увеличения размера получаемого полимерного шаблона, целесообразно использовать несколько фильер.In order to increase productivity, as well as increase the size of the resulting polymer template, it is advisable to use several dies.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016144655A RU2667341C2 (en) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Method for creation of electric conductive mesh optically transparent and optically non-transparent structures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016144655A RU2667341C2 (en) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Method for creation of electric conductive mesh optically transparent and optically non-transparent structures |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016144655A RU2016144655A (en) | 2018-05-15 |
| RU2016144655A3 RU2016144655A3 (en) | 2018-05-15 |
| RU2667341C2 true RU2667341C2 (en) | 2018-09-18 |
Family
ID=62152022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016144655A RU2667341C2 (en) | 2016-11-15 | 2016-11-15 | Method for creation of electric conductive mesh optically transparent and optically non-transparent structures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2667341C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140090871A1 (en) * | 2012-10-02 | 2014-04-03 | Bluestone Global Tech Limited | Graphene hybrid structures for transparent conductive electrodes |
| US20140103297A1 (en) * | 2012-10-15 | 2014-04-17 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Organic material-based graphitic material |
| JP2015043283A (en) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | One-dimensional nanostructure for electrochemical device electrode material, and its manufacturing method by electro-spinning technique |
| RU2574249C2 (en) * | 2013-09-09 | 2016-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Прозрачные электроды" | Network micro- and nanostructure, in particular for optically transparent conductive coatings, and method for obtaining thereof |
| US20160319463A1 (en) * | 2013-12-05 | 2016-11-03 | Unist (Ulsan National Institute Of Science And Technology) | Method of manufacturing transparent electrode using electrospinning method, and transparent electrode formed using same |
-
2016
- 2016-11-15 RU RU2016144655A patent/RU2667341C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140090871A1 (en) * | 2012-10-02 | 2014-04-03 | Bluestone Global Tech Limited | Graphene hybrid structures for transparent conductive electrodes |
| US20140103297A1 (en) * | 2012-10-15 | 2014-04-17 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Organic material-based graphitic material |
| JP2015043283A (en) * | 2013-08-26 | 2015-03-05 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | One-dimensional nanostructure for electrochemical device electrode material, and its manufacturing method by electro-spinning technique |
| RU2574249C2 (en) * | 2013-09-09 | 2016-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Прозрачные электроды" | Network micro- and nanostructure, in particular for optically transparent conductive coatings, and method for obtaining thereof |
| US20160319463A1 (en) * | 2013-12-05 | 2016-11-03 | Unist (Ulsan National Institute Of Science And Technology) | Method of manufacturing transparent electrode using electrospinning method, and transparent electrode formed using same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016144655A (en) | 2018-05-15 |
| RU2016144655A3 (en) | 2018-05-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9731971B2 (en) | Methods for the production of aligned carbon nanotubes and nanostructured material containing the same | |
| US9656912B2 (en) | Metal nanowires film | |
| US7014743B2 (en) | Methods for assembly and sorting of nanostructure-containing materials and related articles | |
| KR101802952B1 (en) | Transparent conductor and the Fabrication Method thereof | |
| US9023165B2 (en) | Fibrous networks and a method and apparatus for continuous or batch fibrous network production | |
| JP5290926B2 (en) | Conductive film manufacturing method using conductive structure | |
| KR101197324B1 (en) | Adhesive bond and method for the production thereof | |
| WO2017159698A1 (en) | Substrate having metal nanowire layer formed thereon and method for manufacturing same | |
| KR102551850B1 (en) | Carbon fiber-graphene composite manufacturing apparatus and manufacturing method the same | |
| Kim et al. | Highly transparent, conducting, body-attachable metallized fibers as a flexible and stretchable film | |
| US20190210318A1 (en) | Hydrophobic film | |
| RU2667341C2 (en) | Method for creation of electric conductive mesh optically transparent and optically non-transparent structures | |
| Huang et al. | A facile way for scalable fabrication of silver nanowire network electrodes for high-performance and foldable smart windows | |
| KR101847477B1 (en) | Method for manufacturing metal nano fiber using electrospan fiber containing metal salt | |
| US20100147800A1 (en) | Method of making foraminous microstructures | |
| CN113012856A (en) | Metal grid flexible transparent conductive electrode based on cellulose nanofiber and preparation method thereof | |
| KR101816341B1 (en) | Method of manufacturing printed transparent conductive electrode film and printed transparent conductive electrode film | |
| KR102350172B1 (en) | Transparent electrodes using metal nanowire mesh structure and method of fabricating the same | |
| CN109390104B (en) | Transparent electrode having high transmittance and low resistance characteristics and method for manufacturing same | |
| KR101783752B1 (en) | Heating plate and manufacturing method of the same | |
| EP3046113A1 (en) | Mesh-like micro- and nanostructure and method for producing same | |
| US20160090488A1 (en) | Mesh-like micro- and nanostructure for optically transparent conductive coatings and method for producing same | |
| US20160200630A1 (en) | Fabricating highly durable nanostructured coatings on polymer substrate | |
| Kim et al. | Applications of carbon nanotubes to flexible transparent conductive electrodes | |
| JP2018049709A (en) | Method for producing transparent electrode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191116 |