光电子器件、光学元件和其制造方法_3

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、C)和D)能够以在此说明的顺序依次执行或者分别也部分地或完全地重叠。后者尤其能够适用于步骤B)、C)和D)。例如,当步骤B)还没有完全结束时,例如就已经能够开始将前驱体转换成导热的纳米颗粒。这例如能够是如下情况:事先已经加热溶液、悬浮液或分散物或者步骤B)在提高的温度下进行。提高的温度是高于室温(25°C )的温度。同样地或代替于此,步骤C)和D)也能够重叠。这就是说,例如还在将前驱体转换成导热的纳米颗粒期间就能够移除所应用的溶剂的至少一部分。
[0047]将“前驱体”(Precursor)理解为化学前体、反应物或者初始化合物。所述前驱体是如下材料、化合物或化合物的混合物,从其中在步骤C)中通常通过化学反应来形成导热的纳米颗粒或其材料。因此,通常“在原位”(在当前位置和在当前部位)进行纳米颗粒的产生,即直接在两亲的嵌段共聚物中。
[0048]已经令人惊讶地发现:如在将颗粒与常规的硅树脂混合时能够出现的不期望的积聚或沉淀由此(尽可能地)避免。而是更确切地说,在光学元件的两亲的嵌段共聚物中在原位产生导热的纳米颗粒引起均质的分布和仅少量积聚的纳米颗粒。该优点基于如在下文中描述的多个原因的组合。
[0049]在步骤A)中提供的两亲的嵌段共聚物具有聚硅氧烷作为疏水聚合物,所述疏水聚合物至少部分地与亲水聚合物交联。两亲的嵌段共聚物中的聚合物链构成网络类型,在所述网络中存在空腔或腔。
[0050]尤其为嵌段共聚物的亲水的聚合物链,其能够实现:在步骤B)中将溶液、悬浮液或分散物引入到嵌段共聚物中。嵌段共聚物能够通过溶剂尤其在亲水聚合物的范围中泡胀或者膨胀。第一溶剂尤其能够是极性溶剂。通过泡胀通常扩宽嵌段共聚物中的空腔或腔。前驱体、例如金属盐因此能够均等地分布在嵌段共聚物中,使得导热的纳米可以均匀分布地构成。这通过与〈lOOnm直径的颗粒的常规的混合方法是不可行或仅受限可行的。因此,通过两亲的嵌段共聚物借助前驱体的分散物、溶液或悬浮液的简单的泡胀,费时的、有时数小时的混合过程变成是多余的,由此制造方法是不那么工作密集、更加快速和经济的。
[0051]在方法步骤B)中,能够将溶液、悬浮液或分散物提供给两亲的嵌段共聚物。对此,也能够应用超压(大于大气压),以便加速嵌段共聚物的“泡胀”或“胀起”。前驱体尤其能够溶解在第一溶剂中。第一溶剂能够是纯的溶剂或溶剂混合物。
[0052]然后,在步骤C)中,将前驱体化合物转换成导热的纳米颗粒,这通常借助于化学反应进行。在该转换的过程中,纳米颗粒也能够沉积、沉淀或至少部分地结晶。在步骤C)中,例如能够应用提高的温度和/或添加试剂,使得存在与在步骤B)中不同的条件并且进行转换。此外,附加地或替选地,例如能够用UV辐射辐照。小的平均颗粒直径和纳米颗粒的均匀的分布尤其能够归因于其通过化学反应在尽可能小的平面上产生,所述化学反应直接在(泡胀的)两亲的嵌段共聚物中进行。在此,所形成的纳米颗粒尤其能够通过嵌段共聚物的亲水聚合物来稳定,由此避免不期望的积聚。
[0053]在方法步骤D)中尽可能地或完全地移除第一溶剂,其中构成光学元件。通常,在任何情况下在光学元件中都留下所应用的溶剂的痕迹,其中痕迹能够总计小于原始使用的第一溶剂的2重量%、尤其小于I重量%。为了移除第一溶剂,例如能够使用减小的压强和/或提高的温度。例如能够施加为50至800mbar、尤其为70至500mbar、例如为90至150mabr的减小的压强。在此,能够加热到30°C至75°C、尤其是40°C至60°C、例如50°C上。
[0054]在方法步骤D)期间,也能够将光学元件或两亲的嵌段共聚物硬化。硬化或者作为子步骤的硬化步骤通常紧随移除溶剂。在此,能够进行聚合物的进一步交联。为了硬化,例如能够在至少一个小时、例如I至4h加热到至少120°C、尤其120°C至170°C、尤其120°C至160°C上。通常,在数小时加热到大约150°C上。尤其构成紧密的、硬的和可热负荷的光学元件,所述光学元件此外对于可见光显示出高的热导率和透射率。
[0055]在步骤D)期间,可能地也已经在步骤C)期间,在纳米颗粒的浓度足够的情况下,能够在两亲的嵌段共聚物或所形成的光学元件中构成渗透路径。对此,如上面描述的那样,能够使用相应浓度的纳米颗粒和必要时还有具有转换材料的颗粒。例如在步骤B)中,前驱体能够以溶解在第一溶剂中的方式存在,并且具有转换材料或由转换材料构成的颗粒能够悬浮在其中。替选地,转换材料也能够已经在步骤A)中以在所提供的嵌段共聚物中分布的方式存在并且不必在步骤B)中引入。
[0056]根据另一个实施方式,前驱体选自下述组:金属羰基、金属叠氮化物、金属卤化物、金属氧化物、金属氢氧化物、金属醋酸盐、金属硫酸盐、金属硝酸盐和它们的组合。金属叠氮化物原则上适合于本申请的应用,但是有时能够为工作安全性的危险。前驱体优选选自下述组:金属羰基、金属卤化物、金属氧化物、金属氢氧化物、金属醋酸盐、金属硫酸盐、金属硝酸盐和它们的组合。在此,所提出的化合物类型也共同包括可能的衍生物,例如溶剂化物或水合物。
[0057]从前驱体中能够通过化学反应构成导热的纳米颗粒的材料,即金属、金属氧化物或金属氢氧化物。例如,从金属羰基通过热分解能够释放金属,其中能够泄露一氧化碳(CO)。气态的副产物例如能够在步骤C)和/或D)中排出。类似地,在金属叠氮化物的情况下类似地表现,其中同样地构成金属本身和氮气作为反应产物。金属卤化物、金属醋酸盐或金属硝酸盐例如能够通过添加还原剂转换成作为基础的金属。金属氧化物或金属氢氧化物能够在将前驱体引入到两亲的嵌段共聚物之后例如沉淀和/或结晶,其中金属氢氧化物必要时也能够转换成金属氧化物。
[0058]根据该实施方式的一个改进形式,前驱体选自下述组:八羰基二钴、四氯金酸银、镧系元素氯化物、镧系元素氧化物、醋酸钴、硫酸铝、硝酸银、二氢六氯铂酸盐(六氯铂酸盐H2PtCl6)和它们的组合。作为镧系元素氯化物和镧系元素氧化物优选使用氯化镧或氧化镧。二氢六氯铂酸盐在此属于金属卤化物。
[0059]优选的前驱体能够通过上述化学反应转化成金属、金属氢氧化物或金属氧化物。例如,八羰基二钴的热分解得出元素钴。四氯金酸银能够借助亲水化合物还原成银或金。硝酸银能够借助还原剂或通过例如用UV辐射辐照转换成银。镧系元素氯化物或镧系元素氧化物例如能够作为镧系元素氢氧化物(Ln(OH)3)沉淀或结晶。由于热作用,由镧系元素氢氧化物也能够形成镧系元素氧化物化合物。能够由硫酸铝形成氧化铝。
[0060]根据另一个实施方式,在步骤C)中加热到至少40°C以进行转换。温度尤其能够位于40°C至180°C、尤其40°C至100°C或100°C至160°C的范围中,例如为大约150°C。还原反应通常需要40 °C至100 °C、尤其45 0C至80 V的、优选45至60 V的较低的温度。热分解通常需要更高的温度,即大于100°C、尤其100°C至160°C。在这种实施方式中,步骤C)和D)例如能够部分地或完全地重合。在这种温度下,可以一定程度地硬化两亲的嵌段共聚物。
[0061]根据另一个实施方式,在步骤C)中借助于试剂进行转换,所述试剂选自下述组:催化剂、还原剂、碱和它们的组合。试剂尤其能够是还原剂。还原剂尤其能够是亲水的化合物、EDTA或肼。试剂尤其能够选自下述组:钠硼氢化物、肼、三乙胺、硝酸盐、EDTA、氢氧化钠、氢氧化钾和它们的组合。
[0062]钠硼氢化物(NaBH4)例如适合于将含卤化物的化合物、如四氯金酸银还原成银或金,其然后能够作为混合物存在。如氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)的碱能够用于:由于镧系元素氢氧化物、尤其是氢氧化镧的PH变化而沉淀。醋酸钴能够借助三乙胺和钠硼氢化物的组合或三乙胺和肼的组合转换成钴。硫酸铝和硝酸盐的转换得到氧化铝。硝酸银能够与钠硼氢化物或EDTA转换成银。例如,二氢六氯铂酸盐在与钠硼氢化物的反应中得到包含铂的纳米颗粒。
[0063]根据另一个实施方式,在步骤C)中进行下述反应中的一个:
[0064]-四氯金酸银与钠硼氢化物反应成金,
[0065]-氯化镧反应成氢氧化镧,
[0066]-醋酸钴与三乙胺和钠
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