耐温的透明电导体、制造方法以及用图_3

文档序号:8261438阅读:来源:国知局
况下液相还原银盐(例如硝酸银)制造。在此,纳米线的各向异性生长通过加入聚(乙烯 吡咯烷酮)(PVP)实现,聚(乙烯吡咯烷酮)在动力学上干预/控制银晶体的不同磨光面的 生长。以这种方式,可以制造带有约40nm至120nm直径和直至1000的长径比的银纳米线。 通过额外通入空气可以明显提高Ag纳米线的产率。
[0048]-带有高长径比的Cu纳米线可以经由静电纺丝产生。首先,把由醋酸铜和聚(乙 酸乙烯酯)制成的溶液静电纺丝到玻璃基材上。这些纤维具有约200nm的直径。在第二步 骤中,把含铜的聚合物纤维在空气中加热到500°C(2h),以便去除有机组分。如此产生的深 棕色CuO纳米线然后通过加热步骤在300°C下(lh)在氢中还原成(红色的)金属铜。
[0049]-此外,能够经由水热合成制造Cu纳米线。在此,例如氯化铜(II)在水溶液中由 十八烷基胺(0DA)在水热条件下在120-180°C下还原。在高温下(180°C)以及提高的0DA 浓度下,生成单晶的、带有在50nm彡100nm范围中的直径以及大于105的长径比的Cu 纳米线。
[0050]-同样报道了经由在肼、NaOH和乙二胺的水溶液中还原Cu(N03)3来制造Cu纳米 线。该方法适用于制造大量的Cu纳米线。在另一步骤中,这些线还可以以镍层包覆,据此 提高了抗氧化性。
[0051] 纳米级添加物可以分散地存在于适当溶剂中,例如乙醇或异丙醇中。
[0052] 令人惊讶地发现,当基质材料的电动电位适配于纳米级添加物的分散体的电动电 位相时,获得了特别良好的光电特性。一方面,基质材料的电动电位可以例如通过溶胶凝胶 起始料的变化进行适配,并且/或者,可以通过配量另一种溶胶凝胶起始料进行适配,例如 金属醇盐、金属氢氧化物、金属齒化物、金属硝酸盐、金属乙酰丙酮盐、金属醋酸盐、金属碳 酸盐和/或金属氧化物。在此,这些金属化合物中的金属可以是重金属或轻金属。此外,基 质材料的电动电位的适配可以通过加入适当的分散助剂进行。另一方面,纳米级添加物的 分散体的电动电位可以通过加入适当的分散助剂进行适配,例如通过加入酸,如对甲苯磺 酸,多元酸,如柠檬酸、聚丙烯酸;或加入碱,例如聚乙烯亚胺。适配到正的电动电位被证实 是特别有利的。
[0053] 通过有针对性的使用耐温的基材以及耐温的基质和带有纤维状几何结构的高导 电性颗粒,提供了一种透明的电导体,其在高耐温性的同时,不仅表现出微小的表面电阻, 而且表现出足够高的透射率。
[0054] 对于基材优选特种玻璃基材。这些特种玻璃基材可以是玻璃陶瓷,特别是透明的 着色的锂铝硅酸盐(LAS)玻璃陶瓷、透明的LAS玻璃陶瓷或者镁铝硅酸盐玻璃陶瓷或二硅 酸锂玻璃陶瓷,或硅酸盐玻璃,例如硼硅酸盐玻璃、锌硼硅酸盐玻璃、硼铝硅酸盐玻璃、硅酸 铝玻璃、无碱玻璃、钠钙玻璃,或者由上述玻璃和/或玻璃陶瓷形成的复合原料。
[0055] 优选使用带有小于4. 0 ? 1(T6/K、优选小于3. 4 ? 1(T6/K的热膨胀系数的耐热冲击 的特种玻璃或玻璃陶瓷。优选使用硼硅酸盐玻璃或者带有高石英固溶体相的锂铝硅酸盐玻 璃陶瓷或热液石英。在此,晶体相含量处在60-85%之间.
[0056] 所使用的基材含有优选小于lOOOppm、特别优选小于500ppm、十分特别优选小于 200ppm的砷和/或锑。在实施方式中所使用的玻璃陶瓷是无砷并无锑的。
[0057] 在一个特别的实施方式中使用预加应力的特种玻璃基材,特别是硼铝硅酸盐玻璃 (例如SCHOTTXensation?、CorningGorilla?I_III、AsahiDragontrail?)。在此,预加 应力可以化学性地或热学性地诱导。
[0058] 在此,基材可以是刚性的或柔性的。
[0059] 在此,基材可以是平面的或弯曲的或变形的。
[0060] 基材可以具有机械加工过的或者刻蚀过的表面。
[0061] 基材的厚度优选处在10ym至6cm的范围中,特别优选处在30iim至2cm的范围 中,十分特别优选处在50ym至6mm的范围中,尤其优选地处在1mm至6mm的范围中。
[0062] 可以使用两侧平滑的基材,也可以使用单侧有结(genoppte)的基材,其中,特别 是有节的基材设置有均衡层(例如由PU或硅酮或硅树脂制成),其满足使用特性。
[0063] 在透明的特别玻璃基材中,基材的光透射率在4mm的基材厚度和大于450nm的波 长的情况下在可见光范围中大于80%,优选大于90%。经覆层的特种玻璃基材(基材和 透明的导电层)的光透射率在可见光范围中大于60%、优选大于70%、十分特别优选大于 85%。此外,经覆层的特种玻璃基材的特征在于,雾度值小于15%、优选小于5%、十分优选 地小于3%。
[0064]在由透明的着色的玻璃陶瓷制成的特种玻璃基材中,基材的光透过率 (.[」(:丨11乂丨|^丨1丨知5$1^丨)在可见光范围中(根据1509050:2003的光透过率,380-78011111)在 基材厚度为4_时处在0. 8-10%。在此,经覆层的特种玻璃基材的突出之处在于在可见光 中的0. 6-9%的透射率。特种玻璃基材的透射率在850nm至970nm的范围中的红外线下处 在彡45%。经覆层的特种玻璃基材的透射率在820nm至970nm的范围中的红外线下处在 彡 40%。
[0065] 玻璃陶瓷优选在譬如白色家电和家用设备领域中得到采用,例如用于烘焙用具和 烹饪用具、微波炉、冰箱、蒸汽锅、这些电器的控制面板等,燃气炉灶、冲洗用具和洗碗机。特 别优选譬如为灶台、烤盘或壁炉板而采用基材玻璃。
[0066] 作为把基质前体与分散到其中的导电性添加物(即复层材料)一起涂布的方法, 优选采用印刷方法,特别是丝网印刷、凹版印刷(Rakeln)、喷墨、胶版印刷或移印,以及喷涂 方法,例如辊涂和旋涂。
[0067] 透明的导电层的硬化可以通过紫外辐照或热学方法进行。在150-500°C热学时效 硬化10分钟至3小时的情况下,其按照以下方式实行,S卩,可能发生接触的导电性添加物的 烧结或熔合,据此减小了导电性添加物之间的接触电阻。这种烧结或熔合可以以扫描电子 显微镜的方式验证。
[0068] 在一个优选实施方式(在紫外硬化和热硬化的情况下)中,可以在150-500°C下、 优选在200-250°C下经5min- 4h、优选lOmin- 2h、特别优选20min-lh的实行额外的热学 后处理,以便实现烧结或烧结区域的散播/放大。此外,(在硬化或干燥期间)可以施加额 外的压力,优选>1&&1'的压力,以便提高导电性添加物的连通性1|<〇1 1|^丨<1^!1^,!£>在另一 实施方式中,在干燥期间,利用了基质的收缩,用于提高连通性。
[0069] 在另一优选实施方式中,在加入基质材料之前,对导电性添加物溶液进行压力过 滤和/或离心,据此,一方面可以去除残余物,譬如高沸点溶剂、稳定剂和纳米颗粒,并且另 一方面还可以为了更好的电连通性实现使导电性添加物彼此压紧。
[0070] 在另一特别的实施方式中,通过采用导电的聚合物作为基质材料或作为用于纳米 线的封壳材料,实现了连通性提升。
[0071] 在此,基材优选是在炉灶面的显示区中或在冷区中以透明的导电层覆层的。
[0072] 设置有透明的导电层的基材优选用于提供能触摸显示的炉灶面。
[0073] 在此,基材优选在底侧上设置有透明的导电层。
[0074] 在此,透明的电导体的特征在于,施布的覆层材料(材料加上纳米级添加物)具有 小于5000hm/sq、优选小于2500hm/sq、十分特别优选小于1500hm/sq的表面电阻(根据四 点法和/或涡流法测量)。
[0075] 本发明通过有针对性地使用基质和高导电性的带有纤维状几何结构的颗粒,能够 实现提供一种透明的电导体,其具有透明的导电层,该导电层可以以简单的覆层方法施布, 并且表现出微小的表面电阻、高透射率以及高耐温性和耐腐蚀性。
[0076] 透明的导电层可以横向结构化地(例如在nm、或cm范围中)或者全区域 地施布在基材的一个或多个子区域上。这类结构化例如能够实现单点触摸传感器电极或者 由单点触摸传感器电极在灶台的冷区中形成的结构化面板。全区域地施布透明的导电层, 优选在基材的子区域中全区域地施布透明的导电层,可以实现提供例如带有空间分辨率的 触摸面板(触摸屏),其中,空间分辨率示例性地通过评估在拐角处的差分信号实现。
[0077] 在透明基材的一个优选实施方式中,设置有一个或多个装饰性覆层,譬如有色的 或透明的装饰物,其中,有色的装饰物可以是染色(pigmentiert)的。在另一优选的实施方 式中,使用设置有一个或多个功能性覆层的透明基材。在此,这些装饰性和/或功能性覆层 可以处在与透明的导电覆层材料同一侧上,或者处在相对置的一侧上。在此,还可以全区域 和结构化(譬如作为炉灶区标识或带有用于显示屏的凹部)地施布其他覆层。
[0078] 此外,可以把透明的导电层的多个层施布到基材上。在一个特别的实施方式中,在 多个导电层之间存在有介电层和/或起抗反射作用层的层。抗反射层例如可以由二氧化硅 和/或氮化硅制成。这种类型的层结构例如可以实现空间分辨率电容式多点触摸传感器。
[0079] 示例 1
[0080] 为了制造银纳米线,先提供溶剂和还原剂乙
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