專(zhuān)利名稱(chēng)：制造導(dǎo)電軌跡的方法
制造導(dǎo)電軌跡的方法本發(fā)明涉及制造導(dǎo)電軌跡(conductive tracks)的方法，該方法包括涂覆步驟， 其中將有機(jī)金屬化合物由溶液施加到基材上；和還原步驟。在本發(fā)明的過(guò)程中，所述還原步 驟也被認(rèn)為是顯現(xiàn)步驟，其中從非導(dǎo)電軌跡或膜顯現(xiàn)出導(dǎo)電軌跡或膜。任選地，可以在所述 還原步驟之前通過(guò)暴露于電磁輻射將所述有機(jī)金屬化合物活化。導(dǎo)電軌跡當(dāng)前用作從電子線(xiàn)路(例如計(jì)算機(jī)和顯示器中的電子線(xiàn)路)，和天線(xiàn)到 抗靜電膜的廣泛應(yīng)用中的主要組件之一。這些軌跡由導(dǎo)電性金屬(例如銅、銀或金)、陶瓷 (例如ΙΤ0)或聚合物(例如聚(3，4-亞乙二氧基噻吩))制成并且可以經(jīng)由不同的方法以 寬的尺寸和形狀范圍制造。產(chǎn)生導(dǎo)電軌跡的常規(guī)方法包括通過(guò)例如化學(xué)或物理氣相沉積在基材上沉積導(dǎo)電 層的步驟。接下來(lái)，將光敏涂層沉積在該導(dǎo)電層的上面并使該涂層局部曝光。在該局部曝 光期間，在該光敏性層的曝光和非曝光區(qū)中產(chǎn)生溶解度差異并隨后使用合適的溶劑除去可 溶區(qū)域。在接下來(lái)的步驟中，將導(dǎo)電層暴露到侵蝕性的蝕刻流體中并除去沒(méi)有被剩余光敏 涂層保護(hù)的部分。在最后的步驟中，通過(guò)使用另一種溶劑除去所述剩余的光敏涂層。雖然 可以使用這種方法在各種基材上產(chǎn)生具有小特征的輪廓分明的導(dǎo)電軌跡，但是該方法雜且 非常昂貴。另外，大多數(shù)工藝步驟僅能間歇地應(yīng)用并且該技術(shù)不適合于輥對(duì)輥加工。為了減少前述方法中描述的步驟的數(shù)目，從US 2003/207568獲知一種替代方法， 其中公開(kāi)了作為光敏涂層和導(dǎo)電性金屬前體的特殊有機(jī)金屬化合物。這種化合物由以下式 MLL' X限定，其中M是金屬，L是中性配體，L'是帶負(fù)電的配體，X是陰離子。將所述化合 物由溶液施加到基材上并經(jīng)由光刻掩模進(jìn)行局部曝光而產(chǎn)生導(dǎo)電性區(qū)域。在最后的步驟 中，通過(guò)將所述材料暴露到適合的溶劑中除去未曝光的、非導(dǎo)電性的區(qū)域。另一種方法基于無(wú)電電鍍構(gòu)思。在這種方法中，將基材暴露到數(shù)種后續(xù)的浴中。首 先，蝕刻該基材并中和以確保良好的粘附并活化以確保催化劑的吸收。接下來(lái)，將它暴露到 催化劑中以促進(jìn)導(dǎo)電層的沉積并暴露于促進(jìn)劑中，該促進(jìn)劑改進(jìn)導(dǎo)電層的沉積。最后，將基 材暴露到導(dǎo)電材料的溶液中以產(chǎn)生導(dǎo)電層。這種方法可以用于產(chǎn)生高導(dǎo)電軌跡。然而，這 種方法是非常復(fù)雜的并且所述溶液通常是毒性且非常侵蝕性的。另外，該方法對(duì)工藝參數(shù) 非常敏感，微小偏差可能導(dǎo)致導(dǎo)電材料在不希望區(qū)域中的自發(fā)沉淀。制造導(dǎo)電軌跡的更方便的方法是基于導(dǎo)電性油墨的印刷(例如噴墨印刷、膠版印 刷、絲網(wǎng)印刷或曲面印刷(flexo printing))。這些油墨通常由膠態(tài)金屬顆粒的聚合物溶 液或納米分散體制成。這些方法具有的優(yōu)點(diǎn)是以所需的尺寸與形狀產(chǎn)生導(dǎo)電軌跡，而無(wú)需 任何附加的圖案化步驟。然而，在將膠態(tài)金屬顆?；蚓酆衔锸┘拥交纳虾?，要求熱處理以 使所施加的材料導(dǎo)電。在膠態(tài)金屬顆粒的情況下，除去施加于金屬顆粒上以形成穩(wěn)定分散 體的有機(jī)涂層并將顆粒一起燒結(jié)成致密聚集的導(dǎo)電性金屬軌跡。在聚合物的情況下，施加 熱處理以除去任何殘留的溶劑。這些熱處理要求較高溫度(通常大于150°C )保持長(zhǎng)時(shí)間 (通常長(zhǎng)于30分鐘)。因此當(dāng)在最常用的聚合物基材上施加導(dǎo)電軌跡時(shí)，這些技術(shù)不適合。 結(jié)果，僅可以使用無(wú)機(jī)(例如玻璃或硅)或昂貴的特種聚合物基材(例如聚酰亞胺)。另 外，導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電率與它們的無(wú)機(jī)對(duì)應(yīng)物相比較差。
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本發(fā)明的目的因此是提供在多種基材上產(chǎn)生導(dǎo)電軌跡的低溫、簡(jiǎn)單方法，并且該 方法與上述印刷技術(shù)相容。通過(guò)這種方法產(chǎn)生的導(dǎo)電軌跡顯示非常高的導(dǎo)電性和優(yōu)異的機(jī) 械性能。根據(jù)本發(fā)明，這種目的通過(guò)開(kāi)始段落中描述的方法實(shí)現(xiàn)，其中利用含還原劑的酸 性溶液進(jìn)行還原步驟。對(duì)于本發(fā)明方法，優(yōu)選在該制造過(guò)程中的溫度保持低于70°C。導(dǎo)電軌跡應(yīng)理解為是導(dǎo)電材料的圖案，該圖案可以是任何形狀或尺寸的，條件是 該軌跡的導(dǎo)電率應(yīng)該大于1000西門(mén)子/米(S/m)。所述軌跡不但可以覆蓋它沉積于其上的 整個(gè)基材，而且也可以覆蓋一部分基材。另外，所述軌跡可以認(rèn)為是單一特征或多個(gè)特征。在本發(fā)明的過(guò)程中，有機(jī)金屬化合物應(yīng)理解為是含金屬和碳原子間的直接或間接 化學(xué)鍵的任何化合物。這種鍵可以具有共價(jià)或離子性質(zhì)。雖然已知各種金屬形成有機(jī)金屬 化合物，但是對(duì)于本發(fā)明，以下金屬(單獨(dú)或組合)是優(yōu)選的銅、鋁、鉬、鈀、銀或金。所述 化合物的有機(jī)部分應(yīng)該足夠大以允許充分溶解在優(yōu)選的溶劑中。它應(yīng)該也小到足以不對(duì)導(dǎo) 電軌跡的最終性能具有限制性影響。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，有機(jī)金屬化合物 屬于金屬羧酸鹽或金屬硫醇鹽類(lèi)別，其中碳原子的數(shù)目介于4和20之間。在本發(fā)明的一個(gè) 更優(yōu)選的實(shí)施方案中，有機(jī)金屬化合物屬于金屬羧酸鹽類(lèi)別，其中碳原子的數(shù)目介于8和 12之間，以及其中碳主鏈?zhǔn)侵Щ?。在本發(fā)明的一個(gè)甚至更優(yōu)選的實(shí)施方案中，有機(jī)金屬化 合物是金屬新癸酸鹽，最優(yōu)選新癸酸銀。在本發(fā)明的一個(gè)備選的實(shí)施方案中，導(dǎo)電軌跡的成膜和/或?qū)щ娦酝ㄟ^(guò)向所述有 機(jī)金屬溶液中添加固體有機(jī)化合物來(lái)改進(jìn)。所述化合物可以是低聚物或聚合物組分，該組 分可以溶解在與有機(jī)金屬化合物相同的溶劑中。所述化合物的分子量應(yīng)該至少500克/ 摩爾?？梢允褂玫牡途畚锘蚓酆衔锸潜绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的，并且可以例如是，但不限于 聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PE)或聚 (對(duì)苯二甲酸乙二酯)(PET)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，固體有機(jī)化合物是聚合物前 體。所述聚合物前體應(yīng)該具有至少一個(gè)活性基團(tuán)，該活性基團(tuán)可以在有或者沒(méi)有添加引發(fā) 劑的情況下與其它活性基團(tuán)反應(yīng)。這些聚合物前體的實(shí)例是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的并且理 解為是在聚合后可以形成聚合物或聚合物網(wǎng)絡(luò)的任何物質(zhì)，例如，但不限于，甲基丙烯酸甲 酯、乙烯、丙烯或丁二烯。引發(fā)劑優(yōu)選是UV引發(fā)劑，該引發(fā)劑在吸收UV光后能夠與聚合物 前體反應(yīng)。原則上，可以按大約1-10重量％的典型濃度范圍使用任何已知的UV引發(fā)劑，例 如 Ciba SpecialtyChemicals 的任何 Irgacure 弓丨發(fā)劑。為了將有機(jī)金屬化合物施加到基材上，將它溶解在適合的溶劑中。有機(jī)金屬化合 物應(yīng)該足夠可溶于所述溶劑以允許對(duì)所需加工方法進(jìn)行所要求的工藝參數(shù)調(diào)節(jié)，所述工藝 參數(shù)例如為粘度和表面張力。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，溶劑是有機(jī)芳族溶劑例 如甲苯或二甲苯。雖然在將有機(jī)金屬化合物施加到基材上后蒸發(fā)掉溶劑，但是殘留溶劑保 持存在于有機(jī)金屬層中還是可能的?？梢酝ㄟ^(guò)任何可以用于從溶液向基材施加薄層的已知方法將有機(jī)金屬化合物從 溶液施加到基材上。對(duì)于沉積方法，優(yōu)選這樣的方法允許預(yù)期的導(dǎo)電軌跡的圖案直接地 沉積而無(wú)需任何附加的圖案化步驟。可以例如用來(lái)按所需圖案施加軌跡的方法包括噴墨印 刷、溶液澆鑄、膠版印刷、絲網(wǎng)印刷、曲面印刷(flexo printing)、旋涂、刮涂、浸涂、毛細(xì)管填充或噴涂。有機(jī)金屬化合物施加于其上的基材可以是聚合物、陶瓷、玻璃或金屬基材，條件是 該基材不應(yīng)在所述基材暴露于含有機(jī)金屬化合物或還原劑的溶液期間溶解在這些溶液中。 由于導(dǎo)電軌跡的低溫制造方法，可以使用撓性、商品聚合物基材例如聚(對(duì)苯二甲酸乙二 酯)(PET)或包含至少80%的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)和三乙酰纖維素(TAC)或包含至少 80%的三乙酰纖維素的基材，它們傾向于在高溫下降解和/或變形。由于高溫?zé)Y(jié)的要求， 所以適宜的沉積技術(shù)，例如噴墨印刷的使用在現(xiàn)有技術(shù)中是不可能的。其上施加有機(jī)金屬化合物的基材可以具有任何形狀或尺寸?；目梢岳缡瞧?材、載片、箔、板、纖維或多孔膜。原則上，可以不暴露于電磁輻射而獲得導(dǎo)電性。另一方面，這些軌跡或膜的導(dǎo)電性 與它們的受輻射對(duì)應(yīng)物相比低得多。因此優(yōu)選通過(guò)暴露于電磁輻射而活化有機(jī)金屬化合 物。還發(fā)現(xiàn)這種處理導(dǎo)致顯著更快的還原時(shí)間。所述暴露可以在環(huán)境條件下或在任何惰性 氣氛中進(jìn)行，而導(dǎo)電軌跡的最終性能沒(méi)有任何顯著變化。通過(guò)暴露于具有200-1000nm，優(yōu) 選250-450nm的波長(zhǎng)范圍的光源中進(jìn)行電磁輻射。在本發(fā)明的一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中， 為該暴露施加的光是UV光。實(shí)施例中使用的光源是高壓汞蒸氣光源。使用未過(guò)濾的光譜并且該光譜在365nm 具有峰發(fā)射(如這些類(lèi)型的燈常見(jiàn)的那樣)。這種燈的主要部分發(fā)射250-450nm。優(yōu)選使用的曝光劑量為1-lOJ/cm2的波長(zhǎng)320-390nm之間的光。如果使用波長(zhǎng) 200-300nm之間的光源，則可以將曝光劑量降低到0. 1-lJ/cm2。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的是，不但光源的強(qiáng)度而且曝光劑量(強(qiáng)度X時(shí)間)也是" 關(guān)鍵的"。其次，所要求的曝光劑量取決于所使用的有機(jī)金屬化合物的吸收光譜。這意味 著更高能量的UV光(< 300nm)通常比能量不太高的UV光(300-400nm)更容易地被吸收。實(shí)際上，日光就可以足以充當(dāng)曝光步驟。如果需要，所要求的曝光劑量和時(shí)間可以 容易地通過(guò)常規(guī)試驗(yàn)測(cè)定。在一個(gè)備選的實(shí)施方案中，通過(guò)將所述有機(jī)金屬化合物局部暴露于電磁輻射將所 述化合物的僅一部分活化。這可以例如通過(guò)使用光刻UV掩模曝光或全息UV曝光進(jìn)行。作 為這種圖案化曝光的結(jié)果，在有機(jī)金屬膜中產(chǎn)生潛在圖像。這種潛在圖像的特征在于曝光 和未曝光區(qū)之間的還原速度差異。在還原步驟期間，曝光區(qū)域因此比未曝光區(qū)更容易還原 成導(dǎo)電軌跡。優(yōu)選通過(guò)使用合適溶劑例如甲苯、二甲苯或異丙醇除去殘留在未曝光區(qū)中的 材料。在最后的步驟中，將包含有機(jī)金屬和固體有機(jī)化合物的層暴露到含還原劑的酸性 溶液中。用于所述溶液的溶劑在相關(guān)時(shí)標(biāo)(通常小于5分鐘)不應(yīng)溶解基材和/或輻射軌 跡或?qū)暮?或輻射軌跡具有任何其它有害影響。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中， 溶劑是水和/或醇。用來(lái)將金屬離子還原成金屬的還原劑應(yīng)該具有合適的氧化/還原電 勢(shì)以引起金屬離子的還原。還原劑和其氧化衍生物應(yīng)該足夠可溶于上述溶劑組合物以防 止這些化學(xué)物質(zhì)的不希望的殘?jiān)交暮?或?qū)щ娷壽E上的任何沉積。它們還應(yīng)在相關(guān)時(shí) 標(biāo)(通常小于5分鐘)對(duì)所使用的基材不具有任何有害影響。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施 方案中，還原劑是酚類(lèi)化合物或其衍生物(例如氫醌、米吐?tīng)?metol)、對(duì)氨基苯酚、連苯三 酚、兒茶酚、阿米酚)和/或抗壞血酸、甲酸或硼酸。這些物質(zhì)可以單獨(dú)地或組合地施用。在
5本發(fā)明的一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中，還原劑是氫醌或其衍生物。優(yōu)選地，還原劑按約0. 01-5摩爾/升，更優(yōu)選0. 1-2摩爾/升的濃度施用。如果還原劑具有酸性性能(氫醌或抗壞血酸)，則它可足以簡(jiǎn)單地將這種化合物 溶解在適合的溶劑例如醇和/或水中?；蛘?，溶液的酸性性質(zhì)可以通過(guò)添加合適量的硫酸 或氫氧化鈉到還原劑的溶液中而獲得。發(fā)現(xiàn)還原性溶液的PH值在2至低于7，例如6. 9之 間是最佳的。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，還原性溶液的PH值在2. 5和6之間，在 甚至更優(yōu)選的實(shí)施方案中，還原性溶液的PH值在3和5之間。在未稀釋的醇的情況下，這導(dǎo)致C2H5O-和H+的形成(形成C2H5OH2+)。后者引起電 勢(shì)差，該電勢(shì)差通過(guò)PH計(jì)測(cè)得。添加劑可以用于延長(zhǎng)還原性溶液的有用的壽命和/或縮短還原時(shí)間。它們的實(shí)例 是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，并且可以例如是，但不限于，亞硫酸鈉和碳酸鈉。使溶液與基材 接觸的任何方法可以用于還原步驟，例如浸涂和噴涂。為了確保與由商品塑料，例如PET制成的基材的相容性，上述整個(gè)方法可以在低 溫(一般100°c以下)下進(jìn)行。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在0°c-70°c之間進(jìn)行 該方法。在本發(fā)明的一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中，該方法在15°C和40°C之間進(jìn)行。令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法制造的導(dǎo)電軌跡在機(jī)械負(fù)荷下(在彎曲 和拉伸試驗(yàn)中)維持它們的高導(dǎo)電性。因此，這些軌跡形成與撓性基材的理想組合。為了闡明(但是決不意味著限制)本發(fā)明，下面給出了一些實(shí)施例。附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1示出了這樣的示意圖，即其顯示具有ITO電極的扭轉(zhuǎn)向列型單元(cell)(灰 色曲線(xiàn))和具有通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法構(gòu)造的電極的此類(lèi)單元(黑色曲線(xiàn))的開(kāi)關(guān)電壓的測(cè)量。圖2示出了這樣示意圖，即其顯示用于圖1的單元相同的單元在3V的開(kāi)關(guān)電壓下 的開(kāi)關(guān)速度(開(kāi)和關(guān))的測(cè)量。圖3示出了通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的四個(gè)軌跡的照片。圖4示出了通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的軌跡的四點(diǎn)探針測(cè)量的I-V曲線(xiàn)。圖5示出了這樣的示意圖，即其顯示隨包括根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電軌跡的膜的應(yīng)變變 化的應(yīng)力和電阻。圖6示出了這樣的示意圖，即其顯示包括根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)電軌跡的3X3膜的循環(huán) 載荷期間的電阻。圖7示出了這樣的示意圖，即其顯示隨通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的導(dǎo)電軌跡的 還原浴的PH值變化的電阻。圖8示出了光刻獲得的不同尺寸的導(dǎo)電軌跡的顯微鏡圖像。該顯微鏡圖像以反射獲得。
實(shí)施例實(shí)施例1 按各自2 3的重量比將新癸酸銀溶解在甲苯中。以4000rpm將該溶液旋涂到 3 X 3cm硼硅酸鹽玻璃載片上30s。然后將所獲得的新癸酸銀層通過(guò)將該載片浸沒(méi)在氫醌在
6水中的1.6重量％溶液中5分鐘還原，之后，用軟化水接著用異丙醇洗滌它們。最后，使用壓 縮氮?dú)飧稍锼鲚d片。將聚酰亞胺前體旋涂在該電極的上面，在180°C下在真空下固化120 分鐘。然后使用絲絨(velvet)布單軸定向摩擦該聚酰亞胺。使用含5μπι間隔物的UV可 固化膠將兩個(gè)基材膠合在一起，其中打磨方向彼此垂直以產(chǎn)生TN LC單元。用相同程序構(gòu) 造基于ITO電極的LC單元。通過(guò)毛細(xì)管力用LC材料Ε7 (Merck)填充該液晶單元，之后，用 銦焊料連接電極。使用與CCD-Spect-2攝像機(jī)結(jié)合的DMS 703 Autronic (Melchers GmbH) 測(cè)量該LC單元的開(kāi)關(guān)特性。圖1和2示出了這些測(cè)量的結(jié)果?？梢钥闯?，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明 的方法獲得的電極顯示與由ITO制成的電極相同的開(kāi)關(guān)特性。實(shí)施例2 按各自2 3的重量比將新癸酸銀溶解在二甲苯中。經(jīng)由噴墨印刷以線(xiàn)圖案將該 溶液施涂到50微米厚的PET箔基材上。接下來(lái)，將該線(xiàn)圖案暴露到UV光源(強(qiáng)度0.5W/ cm2)中10秒以活化新癸酸銀。在最后的步驟中，通過(guò)將含該圖案的PET箔浸入10重量％ 氫醌、54重量％乙醇和36重量％軟化水溶液中15秒將該圖案還原成導(dǎo)電軌跡。在室溫下 進(jìn)行所述全部方法。圖3示出了如此形成的4個(gè)軌跡。軌跡的長(zhǎng)度是2cm，寬度是200 μ m， 高度是lym。通過(guò)某種銀膏連接這些線(xiàn)。同時(shí)測(cè)量所有4條線(xiàn)上的電阻，并發(fā)現(xiàn)是18 Ω。 如下計(jì)算單一軌跡的導(dǎo)電率(S/m):用軌跡的長(zhǎng)度(2cm)除以這一距離內(nèi)的軌跡的電阻 (18Ω)和該軌跡的截面面積(4Χ200μπιΧ1μπι = 800μπι2)。這等于σ (S/m) =2Χ1(Γ2/ (18 X 800 X IO-12) = 1. 4X106S/m實(shí)施例3 按各自1 2的重量比將新癸酸銀溶解在二甲苯中。經(jīng)由噴墨印刷以線(xiàn)圖案將該 溶液施涂到硼硅酸鹽玻璃基材上。接下來(lái)，將該線(xiàn)圖案暴露到UV光源(強(qiáng)度0.5W/cm2)中 10秒以活化新癸酸銀。在最后的步驟中，通過(guò)將含該圖案的基材浸入10重量％氫醌、54重 量％乙醇和36重量％軟化水溶液中15秒將該圖案還原成導(dǎo)電軌跡。所述整個(gè)方法在室溫 下進(jìn)行。使用四點(diǎn)探針技術(shù)測(cè)量一種這樣印刷的軌跡(長(zhǎng)度lcm，寬度127μπι，高度131nm) 的電阻。所得的I-V曲線(xiàn)示于圖4中。該電阻計(jì)算為92. 2Ω。按實(shí)施例2所示的相似方 式，由這一值計(jì)算導(dǎo)電率為6. 5X 106S/m。實(shí)施例4 按各自2 3的重量比將新癸酸銀溶解在甲苯中。向其中添加0.6重量％聚苯乙 烯(MW 3680g/mol)并允許溶解。經(jīng)由旋涂(2000rpm，60s)將該溶液施涂到50微米厚的 PET箔基材上。接下來(lái)，將所獲得的新癸酸銀的膜和PET基材暴露到UV光源(強(qiáng)度0. 5W/ cm2)中10秒以活化該新癸酸銀。在最后的步驟中，通過(guò)將該曝光新癸酸銀膜和PET基材浸 入10重量％氫醌、54重量％乙醇和36重量％軟化水溶液中15秒將該曝光膜還原成導(dǎo)電性 膜。在此，將這種導(dǎo)電性膜，如本發(fā)明所述，視為是導(dǎo)電軌跡。在室溫下進(jìn)行上述方法。在機(jī)械負(fù)荷下試驗(yàn)在該P(yáng)ET基材上面的所獲得的導(dǎo)電性膜的電阻。如Cairns和 Crawford 所述(Cairns, Crawford, Proceedings of the IEEE 2005，93 (8)，1451-1458)那 樣進(jìn)行這些試驗(yàn)。在圖5中，示出了在拉伸直至20%應(yīng)變時(shí)對(duì)電阻的影響。觀察到，直至 5%應(yīng)變?nèi)詻](méi)有電阻增加。在5%應(yīng)變后，電阻增加，然而，當(dāng)樣品在大約100%應(yīng)變(這沒(méi) 有在圖中示出)破裂時(shí)，電阻仍?xún)H大約160 Ω。該插圖示出了試驗(yàn)樣品的幾何結(jié)構(gòu)。還對(duì)在 PET基材上面的所獲得的導(dǎo)電性膜進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。在此，將該樣品卷到3. 75cm直徑的圓柱上12，000次。圖6示出了即使在12，000個(gè)循環(huán)后仍沒(méi)有觀察到電阻變化。圖5和6都示 出了在PET基材上面的所獲得的導(dǎo)電性膜具有非常好的機(jī)械性能。實(shí)施例5 通過(guò)將合適量的硫酸或氫氧化鈉添加到10重量％氫醌、54重量％乙醇和36重 量％軟化水的溶液中制備具有不同PH值(1. 1-8. 7)的還原性溶液。按各自2 3的重量比 將新癸酸銀溶解在甲苯中。經(jīng)由旋涂(4000rpm，30s)將該溶液施涂到3X3cm 50微米厚的 PET箔基材上。接下來(lái)，將所獲得的新癸酸銀的膜和PET基材暴露到UV光源(強(qiáng)度0. 5W/ cm2)中10秒以活化該新癸酸銀。在最后的步驟中，通過(guò)將該曝光新癸酸銀膜和PET基材浸 入所制備的還原性溶液中15秒將該曝光膜還原成導(dǎo)電性膜。上述方法在室溫下進(jìn)行。圖 7示出了對(duì)還原性溶液的pH值繪制的每個(gè)膜的導(dǎo)電率?？梢钥闯?，還原性溶液的理想的pH 值范圍是2. 5-6. 5。在低于2. 3的pH值，不能測(cè)得導(dǎo)電率。實(shí)施例6:按各自2 3的重量比將新癸酸銀溶解在甲苯中。通過(guò)牽引直徑為Imm的聚乙烯 纖維經(jīng)過(guò)所述溶液用新癸酸銀涂覆該纖維。在后續(xù)的步驟中，將該涂覆的纖維暴露到UV光 源(強(qiáng)度0.05W/cm2)中100秒以活化該新癸酸銀。在最后的步驟中，通過(guò)在15秒內(nèi)牽引該 纖維經(jīng)過(guò)10重量％氫醌、54重量％乙醇和36重量％軟化水的溶液將該活化的新癸酸銀還 原成導(dǎo)電軌跡。所述整個(gè)方法在室溫下進(jìn)行。產(chǎn)生的導(dǎo)電纖維具有大約SQcm1的電阻。實(shí)施例7 按各自2 3的重量比將新癸酸銀溶解在甲苯中。將該溶液旋涂在硼硅酸鹽玻璃 基材上。在后續(xù)的步驟中，將該涂覆的基材暴露到UV光源(強(qiáng)度0. 05W/cm2)中100秒以 活化該新癸酸銀。在最后的步驟中，通過(guò)在15秒內(nèi)牽引該纖維經(jīng)過(guò)10重量％抗壞血酸、54 重量％乙醇和36重量％軟化水的溶液將該活化的新癸酸銀還原成導(dǎo)電軌跡。所述整個(gè)方 法在室溫下進(jìn)行。實(shí)施例8 按各自2 3的重量比將新癸酸銀溶解在甲苯中。將該溶液旋涂在硼硅酸鹽玻璃 基材上。在后續(xù)的步驟中，將該涂覆的基材暴露到UV光源(強(qiáng)度0. 05W/cm2)中100秒以 活化該新癸酸銀。在最后的步驟中，通過(guò)在15秒內(nèi)牽引該纖維經(jīng)過(guò)10重量％焦兒茶酚、54 重量％乙醇和36重量％軟化水的溶液將該活化的新癸酸銀還原成導(dǎo)電軌跡。所述整個(gè)方 法在室溫下進(jìn)行。實(shí)施例9 按各自2 3的重量比將新癸酸銀溶解在甲苯中。以3000rpm將該溶液旋涂在硼 硅酸鹽玻璃基材上面。隨后經(jīng)過(guò)光刻線(xiàn)掩模(0. 5mm周期率，占空系數(shù)0. 5)將所獲得的固 體膜暴露到UV光源(強(qiáng)度0. 05W/cm2)中120秒以局部活化新癸酸銀。在該圖案化曝光步 驟后，將該新癸酸銀膜浸入含10重量％氫醌、54重量％乙醇和36重量％軟化水的溶液中 15秒。在這一步驟期間，曝光區(qū)域足夠快速還原成導(dǎo)電性銀軌跡，而未曝光區(qū)保持非導(dǎo)電性 并仍可以通過(guò)用異丙醇沖洗整個(gè)膜加以除去。所述整個(gè)方法在室溫下進(jìn)行。一種如此經(jīng)光 刻獲得的軌跡(長(zhǎng)度1cm，寬度250 μ m,高度200nm)的電阻測(cè)得是大約47 Ω。
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權(quán)利要求
制造導(dǎo)電軌跡的方法，該方法包括涂覆步驟，在該步驟中將有機(jī)金屬化合物由溶液施加到基材上；和還原步驟，特征在于還原步驟利用含還原劑的酸性溶液進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所述有機(jī)金屬化合物施加到基材上之后，但是在所 述還原步驟之前，通過(guò)暴露于電磁輻射將所述有機(jī)金屬化合物活化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中通過(guò)將所述有機(jī)金屬化合物局部暴露于電磁輻射將所 述化合物的僅一部分活化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，其中所述制造在0°C-70°C，優(yōu)選15°C -40°C的 溫度進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的方法，其中所述有機(jī)金屬化合物是金屬羧酸鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的方法，其中所述有機(jī)金屬化合物是金屬硫醇鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的方法，其中所述有機(jī)金屬化合物是新癸酸銀。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中將所述有機(jī)金屬化合物溶解在非極性溶劑中。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述基材是聚合物基材。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述基材包含至少80%的聚(對(duì)苯二甲酸乙二酯)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述基材包含至少80%的三乙酰纖維素。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述基材具有任何形狀和尺寸，例如片材 或纖維。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述電磁輻射源是波長(zhǎng)范圍200-1000nm 內(nèi)的光。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述電磁輻射源是波長(zhǎng)范圍250-450nm內(nèi)的光。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述還原性溶液中的還原劑是酚類(lèi)化合 物或其衍生物、抗壞血酸、甲酸或硼酸，它們單獨(dú)或組合使用。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述還原劑是氫醌或其衍生物。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中將所述還原劑溶解在水和醇的組合中。
18.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在含所述有機(jī)金屬化合物的溶液中添加 固體有機(jī)化合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中所述固體有機(jī)化合物是聚合型或低聚型或單體型化 合物。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19的方法，其中所述固體有機(jī)化合物是所述單體型化合物和聚 合引發(fā)劑的混合物。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述聚合引發(fā)劑是UV引發(fā)劑。
全文摘要
公開(kāi)了一種制造導(dǎo)電軌跡的方法，該方法包括涂覆步驟，在該步驟中將有機(jī)金屬化合物由溶液施加到基材上；和還原步驟，特征在于該還原步驟利用含還原劑的酸性溶液進(jìn)行。
文檔編號(hào)C23C18/16GK101946023SQ200880127148
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月20日
發(fā)明者J·J·P·瓦勒頓, K·赫爾曼斯, P·J·史密斯 申請(qǐng)人:艾恩德霍芬理工大學(xué)