PL215126B1 - Pasta przewodząca - Google Patents
Pasta przewodzącaInfo
- Publication number
- PL215126B1 PL215126B1 PL386916A PL38691608A PL215126B1 PL 215126 B1 PL215126 B1 PL 215126B1 PL 386916 A PL386916 A PL 386916A PL 38691608 A PL38691608 A PL 38691608A PL 215126 B1 PL215126 B1 PL 215126B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- carbon nanotubes
- range
- layers
- nanotubes
- length
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 58
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 45
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 45
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 27
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 20
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 13
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 13
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 claims description 12
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 claims description 12
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 11
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 claims description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 2
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 59
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 25
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 20
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 14
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 13
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 5
- SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N Butylmethacrylate Chemical compound CCCCOC(=O)C(C)=C SOGAXMICEFXMKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 4
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001609 Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polymers 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 229920006267 polyester film Polymers 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 2
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 description 2
- OZCMOJQQLBXBKI-UHFFFAOYSA-N 1-ethenoxy-2-methylpropane Chemical compound CC(C)COC=C OZCMOJQQLBXBKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethyl acetate Chemical compound CCCCOCCOCCOC(C)=O VXQBJTKSVGFQOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000000020 Nitrocellulose Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006397 acrylic thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000005456 alcohol based solvent Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910000410 antimony oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M methacrylate group Chemical group C(C(=C)C)(=O)[O-] CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001220 nitrocellulos Polymers 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004482 other powder Substances 0.000 description 1
- VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N oxoantimony Chemical compound [Sb]=O VTRUBDSFZJNXHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007649 pad printing Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000007582 slurry-cast process Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- ISXSCDLOGDJUNJ-UHFFFAOYSA-N tert-butyl prop-2-enoate Chemical compound CC(C)(C)OC(=O)C=C ISXSCDLOGDJUNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N tin(ii) oxide Chemical class [Sn]=O QHGNHLZPVBIIPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Non-Insulated Conductors (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest pasta przewodząca, mająca zastosowanie zwłaszcza w technologii grubowarstwowych mikroukładów elektrycznych i elektronicznych do wytwarzania optycznie transparentnych warstw przewodzących prąd elektryczny, nanoszonych na dowolne podłoża.
Znane sposoby wytwarzania optycznie transparentnych elektrod na skalę masową ograniczają się głównie do pokrywania transparentnego podłoża warstwami składającymi się ze związków tlenku cyny z tlenkiem indu, w skrócie ITO, lub z tlenkiem antymonu, w skrócie ATO, z wykorzystaniem najczęściej technik naparowywania próżniowego, osadzania chemicznego lub pirolizy. Jednak sposoby te są praco- i czasochłonne oraz wymagają zastosowania ograniczonej grupy materiałów podłożowych, wytrzymałych na wysokie temperatury i ciśnienia oraz umożliwiających dobrą przyczepność naniesionej polikrystalicznej warstwy ITO lub ATO.
W elektronice ważną rolę spełniają warstwy przewodzące uzyskane techniką grubowarstwową. W znanych sposobach w celu osiągnięcia ich niskiej rezystancji powierzchniowej i dobrej przyczepności do podłoży ceramicznych, szklanych lub polimerowych stosuje się pasty przewodzące, zawierające proszki metali, takich jak srebro lub nikiel, stopy metali najczęściej szlachetnych oraz wypełniacze węglowe, takie jak sadza, grafit lub włókna węglowe, stanowiące zawiesinę proszków w osnowie polimerowej, zapewniającej przyczepność do podłoża.
Wytwarzanie warstw przewodzących techniką grubowarstwową polega na nanoszeniu na podłoże metodą sitodruku pasty przewodzącej i poddaniu jej obróbce termicznej, bądź polimeryzacji w celu uzyskania trwałej warstwy. Tak otrzymane warstwy mimo grubości rzędu 20 - 30 μm są z reguły nieprzeźroczyste, a jedyną możliwość uzyskania transparentności optycznej osiąga się poprzez pocienienie warstwy lub poprzez uzyskanie nieciągłości warstwy w postaci ażurowego wzoru, co zawsze prowadzi do znaczącego wzrostu rezystancji warstwy.
Znane sposoby wytwarzania warstw przewodzących polegają na wykorzystaniu w roli fazy przewodzącej dodatków w postaci proszków, włókien lub płatków metali, proszków lub płatków grafitu, proszków sadzy, włókien węglowych lub innych struktur proszkowych wykazujących przewodnictwo elektryczne pojedynczych cząstek. Jednym z takich materiałów są nanorurki węglowe, będące alotropowymi odmianami struktur węgla, zbudowanymi z pojedynczych płaszczyzn grafenowych, czyli jednoatomowych płaszczyzn grafitowych, zwiniętych w cylindry, odznaczających się wysokim przewodnictwem elektrycznym i termicznym. Pod względem budowy rozróżnia się nanorurki jednowarstwowe, w skrócie zwane SWCNT od angielskiego Single Walled Carbon Nanotubes, zbudowane z pojedynczej warstwy grafenowej i wielowarstwowe, zbudowane z kilku, a czasem kilkudziesięciu warstw grafenowych, zwane w skrócie odpowiednio OWCNT od angielskiego Oligo Walled Carbon Nanotubes i MWCNT od angielskiego Multi Walled Carbon Nanotubes.
Jednakże bezpośrednie wprowadzenie nanorurek węglowych do tradycyjnych procesów technologicznych okazało się niemożliwe ze względu na słabe możliwości przetwarzania i dodawania tych struktur do znanych materiałów. Główną barierą są rozmiary nanorurek i silne wiązania międzycząsteczkowe, spowodowane rozwiniętą powierzchnią.
Ze zgłoszenia patentowego Stanów Zjednoczonych nr WO2008057615 znane są warstwy przewodzące zawierające nanorurki węglowe. Warstwy te charakteryzują się niską rezystancją powierzchniową i wysoką transmitancją optyczną w paśmie widzialnym, jednakże wytwarzane są techniką wielokrotnego rozpylania zawiesiny aerografem na dowolne podłoże lub przez pokrywanie zanurzeniowe w zawiesinie, pozwalające na całkowite pokrycie powierzchni podłoża. Nie jest możliwe wybiórcze drukowanie ścieżek obwodów elektrycznych. Dodatkowo nanorurki lub otrzymane warstwy są domieszkowane jonowo poprzez zastosowanie wybranych związków chemicznych, co ma zasadniczy wpływ na wzrost przewodnictwa gotowych warstw. Zastosowane zawiesiny nie nadają się do wytwarzania warstw techniką grubowarstwową przez nanoszenie sitodrukiem ze względu na jej właściwości reologiczne, w tym wymaganą pseudoplastyczność.
Warstwy przewodzące zawierające nanorurki węglowe, znane z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych nr US2008171193A1, charakteryzujące się przewodnictwem elektrycznym i wysoką transmitancją optyczną w paśmie widzialnym, wytwarzane są metodą rozpylania aerografem, wylewanie, nanoszenie odśrodkowe, filtrowanie na membranach, bądź naparowywanie zawiesiny nanorurek w żywicy organicznej na dowolne podłoże. Żywica zawiera związki polimerów przewodzących, takich jak politiofen i dodatkowy dyspersant w postaci nanoproszków metali. Po naniesieniu z takiej warstwy usuwany jest nośnik organiczny poprzez podgrzanie, wypłukanie rozpuszczalnikiem, trawienie kwaPL 215 126 B1 sem lub w inny sposób. Taka zawiesina nie nadaje się do zastosowania w technologii grubowarstwowej przy nanoszeniu sitodrukiem ze względu na jej właściwości reologiczne, w tym wymaganą pseudoplastyczność.
Zastosowanie polimerowej zawiesiny przewodzącej, zawierającej nanorurki węglowe, do wytwarzania elektrod transparentnych znane jest z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych nr US2008088219A1. Warstwy otrzymane z tej zawiesiny charakteryzują się przewodnictwem elektrycznym i wysoką transmitancją optyczną w paśmie widzialnym, jednak osnową dla nanorurek węglowych jest polimer przewodzący prąd elektryczny - roztwór polietylenodioxytiofenu, w skrócie PEDOT - który wymieszany jest z nanorurkami węglowymi w proporcjach wagowych od 1:0,005 do 1:100. Warstwę wytwarzano poprzez nanoszenie odśrodkowe, rozpylanie, odsączanie lub walcowanie. Grubość otrzymanej warstwy - około 150 nm. Po procesie nanoszenia jest ona dodatkowo domieszkowana związkami zwiększającymi przewodnictwo polimerowej osnowy.
Polimerowe warstwy przewodzące, zawierające nanorurki węglowe, znane są również z publikacji Carroll D., Czerw R., Webster S., Synthetic Metals 155, 2005, 694 - 697. Warstwy odznaczają się przewodnictwem elektrycznym oraz wysoką transmitancją optyczną w paśmie widzialnym, ale osnową dla nanorurek węglowych jest polimer przewodzący prąd elektryczny. Zawiesina składa się z jednowarstwowych nanorurek węglowych SWCNT oraz polietylenodioxytiofenu, w skrócie PEDOT. Warstwy wytworzone jedynie z polimeru PEDOT są już warstwami przewodzącymi z rezystancją powierzchniową 1 GQ/j, zaś dodanie 1% SWCNT jedynie zmniejsza wartość rezystancji powierzchniowej do 10 ΜΩ/ί.
Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych nr US20080018232A1 znana jest metoda wytwarzania elektrod transparentnych, zawierających nanorurki węglowe, stosowanych do ogniw fotowoltaicznych. Otrzymane warstwy charakteryzują się przewodnictwem elektrycznym oraz wysoką transmitancją optyczną w paśmie widzialnym, jednak sposób ich wytwarzania polega na odfiltrowaniu polimerowej zawiesiny nanorurek na specjalnej membranie oraz dalszym naniesieniu odfiltrowanego materiału nanorurek węglowych na docelowe podłoże metodą druku stemplowego lub tamponowego.
Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych nr US2008049380A1 znane są warstwy zawierające około 10 - 20% wagowo mieszaniny dwóch rodzajów nanorurek węglowych w alkoholu metylowym i glicerynie, przy czym co najmniej jeden rodzaj nanorurek jest modyfikowany powierzchniowo. Warstwy te odznaczają się przewodnictwem elektrycznym, ale z powodu wysokiej zawartości nanorurek nie są transparentne optycznie. Otrzymywane są przez nanoszenie metodą wylewania zawiesiny lub przez nanoszenie odśrodkowe na metaliczne podłoże, a następnie odparowanie rozpuszczalników alkoholowych w celu wytworzenia usieciowanej struktury nanorurek węglowych. Same warstwy nie mają na celu przewodzenia prądu elektrycznego, gdyż jest to realizowane poprzez metaliczne podłoże. Taka zawiesina nie nadaje się do zastosowania w technologii grubowarstwowej przy nanoszeniu sitodrukiem ze wzglądu na właściwości reologiczne, w tym wymaganą pseudoplastyczność.
Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych nr US6359383B1 znana jest metoda wytwarzania struktur elektroluminescencyjnych, wykorzystujących efekt polowej emisji elektronów z opisywanych warstw nanorurek węglowych, nanorurek diamentowych i diamentopodobnych, nanoszonych metodą sitodruku. Warstwy te zawierają od 20 do 80% wagowych nanorurek węglowych, co powoduje, że nie są one transparentne optycznie. Zastosowane nanorurki nie mają określonych wymiarów charakterystycznych poza średnicą w granicach 30 - 50 nm, co przy zastosowaniu nawet minimalnej ich zawartości 20% nie pozwala na otrzymanie warstw transparentnych optycznie.
Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych nr US20030122111 znana jest metoda wytwarzania warstw przewodzących zawierających nanorurki węglowe, transparentnych optycznie. Warstwy zawierają od 0,001 - 1% jedynie nanorurek jednowarstwowych o średnicy poniżej 3.5 nm. Jako materiał osnowy stosowane są różne polimery jednak autorzy nie wspominają o polimerach z grupy akryli w tym polimetakrylanów. W opisie otrzymywania warstw wymienione są jedynie metody nanoszenia techniką wylewania i techniką natrysku. Nie podano przykładów otrzymywania warstw przewodzących elektrycznie i transparentnych optycznie techniką sitodruku.
Z publikacji M. Jakubowska i in., Kompozyty 8:2, 2008, znane są materiały kompozytowe, zawierające 0,1 - 1% nanorurek węglowych o średnicy 40 - 50 nm i długości 3 - 5 μm oraz 99,0 - 99,9% żywicy polimerowej do zastosowania w mikroukładach elektronicznych, wytwarzanych techniką grubowarstwową. Takie materiały pozwoliły na wytworzenie warstw przewodzących elektrycznie i jednocześnie transparentnych optyczne na szklanych podłożach.
Celem wynalazku było opracowanie pasty przewodzącej, zawierającej nanorurki węglowe w roli fazy przewodzącej oraz żywicę polimerową, w roli ich osnowy i w roli fazy wiążącej warstwę do podło4
PL 215 126 B1 ża, do nakładania metodami prostymi do wdrożenia, zwłaszcza technika sitodruku - na dowolne podłoża, w tym elastyczne.
Okazało się, że spełnia te wymagania pasta według wynalazku o określonych, znanych proporcjach pomiędzy żywicą polimerową a materiałem nanorurek węglowych, ale o bardzo dokładnie określonej geometrii stosowanych nanostruktur. Istotne jest zastosowanie nanorurek o ściśle określonych proporcjach długości do średnicy. Bardziej dokładnie niż samymi wymiarami wynikającymi z przeprowadzonych badań, geometrię określa się współczynnikiem długości do średnicy struktury.
Pasta przewodząca według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera nanorurki węglowe o statystycznym rozkładzie współczynnika długości do średnicy w granicach 12500:1 - 125:1 przy zachowaniu statystycznego rozkładu wymiaru charakterystycznego długości w granicach 5 - 50 μm.
Korzystnie pasta według wynalazku zawiera nanorurki o statystycznym rozkładzie długości w granicach 5 - 30 μm, najkorzystniej 5 - 15 μm.
Korzystnie pasta według wynalazku zawiera nanorurki o statystycznym rozkładzie współczyn n ika długości do średnicy w granicach 7500:1 - 125:1, najkorzystniej 5000:1 - 250:1.
Odtworzenie wynalazku bazuje na zastosowaniu nanorurek o określonych proporcjach długości do średnicy, które są charakterystyczne dla nanostruktur jakimi są nanorurki węglowe. Przykłady oraz zastrzeżenia opisujące fizyczne wymiary nanorurek wynikają z przeprowadzonych badań. Jednak do pełnego opisu konieczne jest określenie geometrii stosowanych nanostruktur, a tą można opisać bardziej dokładnie współczynnikiem długości do średnicy struktury, niż samymi wymiarami. Opisywane wysokie wartości współczynnika długości do średnicy możliwe są do uzyskania jedynie dla nanostru ktur i to one zapewniają uzyskanie charakterystycznych właściwości elektrycznych i optycznych opisywanych we wniosku. Charakterystyczną cechą oligo- i wielowarstwowych nanorurek jest to że w przeciwieństwie do jedno- i dwuwarstwowych, w procesie ich otrzymywania powstają nanorurki o różnych średnicach a nie jednej ustalonej i można to opisać jedynie zakresem wymiarów oraz zakresem proporcji długości do średnicy.
Pasta według wynalazku korzystnie zawiera nanorurki oligowarstwowe i/lub wielowarstwowe ze względu na ich metaliczne przewodnictwo elektryczne. Nanorurki oligowarstwowe to struktury których średnica zewnętrzna jest mniejsza od 8 nm.
W przypadku zastosowania nanorurek jednowarstwowych muszą to być nanorurki o strukturze zapewniającej przewodnictwo metaliczne.
Pasta według wynalazku korzystnie zawiera nanorurki o statystycznym rozkładzie średnicy w granicach 4 - 40 nm, najkorzystniej 5 - 20 nm.
Wchodząca w skład pasty według wynalazku żywica polimerowa - tak jak w znanych pastach pełni jednocześnie rolę osnowy nanorurek oraz fazy wiążącej warstwę do podłoża.
Żywice polimerowe odznaczają się spadkiem lepkości w funkcji wzrostu prędkości ścinania, co jest typowym zjawiskiem dla past tiksotropowych i pseudoplastycznych stosowanych w procesie sitodruku. Zjawiska te pozwalają na efektywny transfer przez sito podczas druku, a przy ustąpieniu sił ścinających zwiększenie lepkości zapewnia trwałe odwzorowanie topologii elementu, bez nadmiernej rozpływności na podłożu. Wartości lepkości żywic i właściwości tiksotropowe oraz pseudoplastyczne pozwalają na otrzymanie past kompozytowych z nanorurkami węglowymi zdatnych do nanoszenia procesem sitodruku na dowolne podłoże. Najczęściej stosuje się żywice polimerowe z grupy metakrylanów, korzystnie z grupy kopolimerów metakrylanów, zwłaszcza kopolimeru metakrylanu metylu z metakrylanem butylu oraz żywice polimeryzujące pod działaniem czynników zewnętrznych, korzystnie promieniowania ultrafioletowego i/lub temperatury, zwłaszcza złożone z mieszaniny polimeru metakrylanu metylu, zawierającego grupy karboksylowe i estrowe z monomerami i oligomerami polieteroakrylowymi oraz wolnymi rodnikami będącymi inicjatorem polimeryzacji.
Pasta według wynalazku służy do wytwarzania transparentnych optycznie warstw przewodzących prąd elektryczny, mających zastosowanie zwłaszcza w wyświetlaczach elektroluminescencyjnych, ciekłokrystalicznych wyświetlaczach LCD, z efektem zimnej emisji polowej elektronów FED, w ekranach dotykowych, ekranach zakłóceń elektromagnetycznych oraz w ogniwach fotowoltaicznych, jak również w roli elektrod w czujnikach chemicznych i biomedycznych.
Warstwy uzyskane przez naniesienie pasty według wynalazku charakteryzują się grubościami w zakresie od 2 μm do 15 μm, charakterystycznymi dla warstw uzyskiwanych techniką sitodruku, mają niską rezystancję powierzchniową i dobrą przyczepność do podłoży ceramicznych, szklanych lub polimerowych, również elastycznych. W przypadku tych ostatnich, takich jak folie poliestrowe, ważna jest ich dobra przyczepność do podłoża nie tylko w stanie statycznym, ale i przy cyklicznych odkształcePL 215 126 B1 niach. Są odporne na uszkodzenia zmęczeniowe, wynikające z cyklicznych zmian naprężenia podczas odkształceń dynamicznych.
Podane niżej przykłady ilustrują rozwiązanie według wynalazku w konkretnych przypadkach jego wykonania. Dla porównania i wykazania wpływu na właściwości uzyskanych warstw zastosowania w składzie pasty zbyt dużej ilości nanorurek węglowych, bądź innego niż według wynalazku statystycznego rozkładu ich długości lub też rodzaju zastosowanej żywicy polimerowej przedstawiono przykłady 1, 2, 6, 7, 8 i 12.
P r z y k ł a d 1. Pasta, składająca się z 99,5% wagowych żywicy polimerowej nitrocelulozy i 0,5% wagowych nanorurek węglowych o statystycznym rozkładzie wymiarów charakterystycznych w zakresie 5 - 20 nm dla średnicy i 5 - 15 μm dla długości. Warstwy w postaci ścieżek o wymiarach 1x1 mm, naniesione techniką sitodruku na szklane podłoże, nie wykazywały przewodnictwa elektrycznego w zakresie pomiarowym do 50 ΜΩ. Ich transmitancja optyczna wynosiła 65%.
P r z y k ł a d 2. Pasta, składająca się z 99,5% wagowych żywicy polimerowej kopolimeru chlorku winylu i eteru izobutylowego winylu i 0,5% nanorurek węglowych o statystycznym rozkładzie wymiarów charakterystycznych w zakresie 5 - 20 nm dla średnicy i 5 - 15 μm dla długości. Warstwy w postaci ścieżek o wymiarach 1x1 mm, naniesione techniką sitodruku na szklane podłoże, miały rezystancję 1 ΜΩ. Ich transmitancja optyczna wynosiła 60%.
P r z y k ł a d 3. Pasta, składająca się z 99,5% wagowych żywicy polimerowej jako 34% roztwór kopolimeru metakrylanu metylu z metakrylanem butylu w octanie karbitolu butylowego i 0,5% wagowych nanorurek węglowych o statystycznym rozkładzie wymiarów charakterystycznych w zakresie 5 - 20 nm dla średnicy i 5 - 15 μm dla długości. Warstwy w postaci ścieżek o wymiarach 1x1 mm, naniesione techniką sitodruku na szklane podłoże, miały rezystancję 6,3 kΩ. Ich transmitancja optyczna wynosiła 20%.
P r z y k ł a d 4. Pasta, składająca się z 99,9% wagowych żywicy, takiej jak w przykładzie 3, i 0,1% nanorurek węglowych, takich jak w przykładzie 3. Warstwy w postaci ścieżek o wymiarach 1x1 mm, naniesione techniką sitodruku na szklane podłoże, miały rezystancję 950 kΩ. Ich transmitancja optyczna wynosiła 75%.
P r z y k ł a d 5. Pasta, składająca się z 99,0% wagowych żywicy, takiej jak w przykładzie 3 i 1% nanorurek węglowych, takich jak w przykładzie 3. Warstwy w postaci ścieżek o wymiarach 1x1 mm, naniesione techniką sitodruku na szklane podłoże, miały rezystancję 1,6 kΩ. Ich transmitancja optyczna wynosiła 14%.
P r z y k ł a d 6. Pasta, składająca się z 95% wagowych żywicy, takiej jak w przykładzie 3 i 5% nanorurek węglowych, takich jak w przykładzie 3. Warstwy w postaci ścieżek o wymiarach 1x1 mm, naniesione techniką sitodruku na szklane podłoże, miały rezystancję 130 Ω i nie wykazywały transparentności optycznej.
P r z y k ł a d 7. Pasta, składająca się z 99,5% wagowych żywicy, takiej jak w przykładzie 3 i 0,5% nanorurek węglowych o statystycznym rozkładzie wymiarów charakterystycznych w zakresie 5 - 20 nm dla średnicy i 500 - 1000 nm dla długości. Warstwy w postaci ścieżek o wymiarach 1x1 mm, naniesione techniką sitodruku na szklane podłoże, miały rezystancję 120 Ω i nie wykazywały transparentności optycznej.
P r z y k ł a d 8. Pasta, składająca się z 99,9% wagowych żywicy, takiej jak w przykładzie 3 i 0,1% nanorurek węglowych o statystycznym rozkładzie wymiarów charakterystycznych w zakresie 5 - 20 nm dla średnicy i 500 - 1000 nm dla długości. Warstwy w postaci ścieżek o wymiarach 1x1 mm, naniesione techniką sitodruku na szklane podłoże, nie wykazywały przewodnictwa elektrycznego w zakresie pomiarowym do 50 ΜΩ. Ich transmitancja optyczna wynosiła 70%.
P r z y k ł a d 9. Pasta, składająca się z 99,5% wagowych żywicy polimerowej, będącej mieszaniną polimeru metakrylanu metylu zawierającego grupy karboksylowe i estrowe z oligomerami polieteroakrylowymi polimeryzującymi pod wpływem wolnych rodników uwalnianych z fotoin icjatorów aktywowanych promieniowaniem UV oraz 0,5% nanorurek węglowych o statystycznym rozkładzie wymiarów charakterystycznych w zakresie 5 - 20 nm dla średnicy i 5 - 15 μm dla długości. Warstwy w postaci ścieżek o wymiarach 1x1 mm, naniesione techniką sitodruku na szklane podłoże, miały rezystancję wielkości 30 kΩ i transmitancję optyczną 43%.
P r z y k ł a d 10. Pasta, składająca się z 99,9% wagowych żywicy, takiej jak w przykładzie 9 i 0,1% nanorurek węglowych, takich jak w przykładzie 9. Warstwy w postaci ścieżek o wymiarach 1x1 mm, naniesione techniką sitodruku na elastyczne podłoże w postaci folii poliestrowej, miały rezystancję 1,46 ΜΩ i transmitancję optyczną 82%.
PL 215 126 B1
P r z y k ł a d 11. Pasta, składająca się z 99,0% wagowych żywicy, takiej jak w przykładzie 9 i 1% wagowych nanorurek węglowych, takich jak w przykładzie 9. Warstwy w postaci ścieżek o wymiarach 1x1 mm, naniesione techniką sitodruku na szklane podłoże, miały rezystancję 3,25 kQ i transmitancję optyczną 19%.
P r z y k ł a d 12. Pasta, składająca się z 95% wagowych żywicy, takiej jak w przykładzie 9 i 5% wagowych nanorurek węglowych, takich jak w przykładzie 9. Warstwy w postaci ścieżek o wymiarach 1x1 mm, naniesione techniką sitodruku na elastyczne podłoże w postaci folii poliestrowej, miały rezystancję 50 Ω i nie wykazywały transparentności optycznej.
Claims (8)
1. Pasta przewodząca, składająca się z 99,0-99,9% wagowych żywicy polimerowej, zwłaszcza z grupy polimetakrylanów i z grupy żywic polimeryzujących pod działaniem czynników zewnętrznych, takich jak promieniowanie ultrafioletowe i/lub temperatura, oraz 0,1 - 1,0% wagowych nanorurek węglowych, do nakładania na podłoża zwłaszcza techniką sitodruku, znamienna tym, że zawiera nanorurki węglowe o statystycznym rozkładzie współczynnika długości do średnicy w granicach 12500:1 do 125:1 przy zachowaniu statystycznego rozkładu wymiaru charakterystycznego długości w granicach 5 - 50 μm.
2. Pasta według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera nanorurki węglowe o statystycznym rozkładzie współczynnika długości do średnicy w granicach 7500:1 - 125:1.
3. Pasta według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera nanorurki węglowe o statystycznym rozkładzie współczynnika długości do średnicy w granicach 5000:1 - 250:1.
4. Pasta według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera nanorurki węglowe o statystycznym rozkładzie długości w granicach 5 - 30 μm.
5. Pasta według zastrz. 1 albo 4, znamienna tym, że zawiera nanorurki węglowe o statystycznym rozkładzie długości w granicach 5-15 μm.
6. Pasta według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera nanorurki węglowe o statystycznym rozkładzie średnicy w granicach 4 - 40 nm.
7. Pasta według zastrz. 1 albo 6, znamienna tym, że zawiera nanorurki węglowe o statystycznym rozkładzie średnicy w granicach 5 - 20 nm.
8. Pasta według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera nanorurki węglowe oligo- i/lub wielowarstwowe.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL386916A PL215126B1 (pl) | 2008-12-23 | 2008-12-23 | Pasta przewodząca |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL386916A PL215126B1 (pl) | 2008-12-23 | 2008-12-23 | Pasta przewodząca |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL386916A1 PL386916A1 (pl) | 2010-07-05 |
| PL215126B1 true PL215126B1 (pl) | 2013-10-31 |
Family
ID=42370628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL386916A PL215126B1 (pl) | 2008-12-23 | 2008-12-23 | Pasta przewodząca |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL215126B1 (pl) |
-
2008
- 2008-12-23 PL PL386916A patent/PL215126B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL386916A1 (pl) | 2010-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | Robust and smooth UV-curable layer overcoated AgNW flexible transparent conductor for EMI shielding and film heater | |
| JP5869627B2 (ja) | 透明導電膜の製造方法およびそれにより製造された透明導電膜 | |
| KR101570398B1 (ko) | 투명 도전성 잉크 및 투명 도전 패턴형성방법 | |
| JP6181698B2 (ja) | 液晶ディスプレイセル | |
| JP3665969B2 (ja) | カーボンナノチューブ含有フィルムの製造方法及びカーボンナノチューブ含有コーティング | |
| TWI621669B (zh) | 用於形成具有稠合網絡之透明導電膜之金屬奈米線油墨 | |
| KR102097861B1 (ko) | 투명 발열필름 및 이의 제조방법 | |
| JP5554552B2 (ja) | 透明導電膜及びその製造方法 | |
| JPWO2017188175A1 (ja) | カーボンナノチューブ分散液、その製造方法および導電性成形体 | |
| CA2957846A1 (en) | Composition comprising silver nanowires and fibers of crystalline cellulose for the preparation of electroconductive transparent layers | |
| KR20130133766A (ko) | 전도성 투명 필름용 신규 조성물 | |
| Kim et al. | Properties of CNTs coated by PEDOT: PSS films via spin-coating and electrophoretic deposition methods for flexible transparent electrodes | |
| JP2010270205A (ja) | カーボンナノチューブ含有組成物および塗膜 | |
| CN104813499A (zh) | 导电透明电极以及相关制造工艺 | |
| TW201716517A (zh) | 用於剛性及可撓性基材之導電透明塗層 | |
| KR101938341B1 (ko) | 전자파 차폐용 옻칠 도료 조성물 및 이의 제조방법 | |
| Valasma et al. | Grid-type transparent conductive thin films of carbon nanotubes as capacitive touch sensors | |
| Liu et al. | Recyclable and flexible starch-Ag networks and its application in joint sensor | |
| Janeczek et al. | Assessment of electromechanical properties of screen printed polymer nanopastes | |
| PL215126B1 (pl) | Pasta przewodząca | |
| Chung et al. | Dielectric behavior discovered in electrically conductive thick film | |
| Taş et al. | Fabrication of unilateral conductive and transparent polymer thin films decorated with nanomaterials for flexible electrodes | |
| JP2022547886A (ja) | コア-シェル構造の銀コーティング銅ナノワイヤを含む伝導性ペースト組成物およびこれを含む伝導性フィルム | |
| EP4315446A1 (en) | Dopant complex and an electronic component | |
| Arthur et al. | P‐86: Flexible Transparent Circuits from Carbon Nanotubes |