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耐溫的透明電導(dǎo)體、制造方法以及用圖_3

文檔序號(hào):8261438閱讀:來源:國(guó)知局
況下液相還原銀鹽(例如硝酸銀)制造。在此,納米線的各向異性生長(zhǎng)通過加入聚(乙烯 吡咯烷酮)(PVP)實(shí)現(xiàn),聚(乙烯吡咯烷酮)在動(dòng)力學(xué)上干預(yù)/控制銀晶體的不同磨光面的 生長(zhǎng)。以這種方式,可以制造帶有約40nm至120nm直徑和直至1000的長(zhǎng)徑比的銀納米線。 通過額外通入空氣可以明顯提高Ag納米線的產(chǎn)率。
[0048]-帶有高長(zhǎng)徑比的Cu納米線可以經(jīng)由靜電紡絲產(chǎn)生。首先,把由醋酸銅和聚(乙 酸乙烯酯)制成的溶液靜電紡絲到玻璃基材上。這些纖維具有約200nm的直徑。在第二步 驟中,把含銅的聚合物纖維在空氣中加熱到500°C(2h),以便去除有機(jī)組分。如此產(chǎn)生的深 棕色CuO納米線然后通過加熱步驟在300°C下(lh)在氫中還原成(紅色的)金屬銅。
[0049]-此外,能夠經(jīng)由水熱合成制造Cu納米線。在此,例如氯化銅(II)在水溶液中由 十八烷基胺(0DA)在水熱條件下在120-180°C下還原。在高溫下(180°C)以及提高的0DA 濃度下,生成單晶的、帶有在50nm彡100nm范圍中的直徑以及大于105的長(zhǎng)徑比的Cu 納米線。
[0050]-同樣報(bào)道了經(jīng)由在肼、NaOH和乙二胺的水溶液中還原Cu(N03)3來制造Cu納米 線。該方法適用于制造大量的Cu納米線。在另一步驟中,這些線還可以以鎳層包覆,據(jù)此 提高了抗氧化性。
[0051] 納米級(jí)添加物可以分散地存在于適當(dāng)溶劑中,例如乙醇或異丙醇中。
[0052] 令人驚訝地發(fā)現(xiàn),當(dāng)基質(zhì)材料的電動(dòng)電位適配于納米級(jí)添加物的分散體的電動(dòng)電 位相時(shí),獲得了特別良好的光電特性。一方面,基質(zhì)材料的電動(dòng)電位可以例如通過溶膠凝膠 起始料的變化進(jìn)行適配,并且/或者,可以通過配量另一種溶膠凝膠起始料進(jìn)行適配,例如 金屬醇鹽、金屬氫氧化物、金屬齒化物、金屬硝酸鹽、金屬乙酰丙酮鹽、金屬醋酸鹽、金屬碳 酸鹽和/或金屬氧化物。在此,這些金屬化合物中的金屬可以是重金屬或輕金屬。此外,基 質(zhì)材料的電動(dòng)電位的適配可以通過加入適當(dāng)?shù)姆稚⒅鷦┻M(jìn)行。另一方面,納米級(jí)添加物的 分散體的電動(dòng)電位可以通過加入適當(dāng)?shù)姆稚⒅鷦┻M(jìn)行適配,例如通過加入酸,如對(duì)甲苯磺 酸,多元酸,如檸檬酸、聚丙烯酸;或加入堿,例如聚乙烯亞胺。適配到正的電動(dòng)電位被證實(shí) 是特別有利的。
[0053] 通過有針對(duì)性的使用耐溫的基材以及耐溫的基質(zhì)和帶有纖維狀幾何結(jié)構(gòu)的高導(dǎo) 電性顆粒,提供了一種透明的電導(dǎo)體,其在高耐溫性的同時(shí),不僅表現(xiàn)出微小的表面電阻, 而且表現(xiàn)出足夠高的透射率。
[0054] 對(duì)于基材優(yōu)選特種玻璃基材。這些特種玻璃基材可以是玻璃陶瓷,特別是透明的 著色的鋰鋁硅酸鹽(LAS)玻璃陶瓷、透明的LAS玻璃陶瓷或者鎂鋁硅酸鹽玻璃陶瓷或二硅 酸鋰玻璃陶瓷,或硅酸鹽玻璃,例如硼硅酸鹽玻璃、鋅硼硅酸鹽玻璃、硼鋁硅酸鹽玻璃、硅酸 鋁玻璃、無堿玻璃、鈉鈣玻璃,或者由上述玻璃和/或玻璃陶瓷形成的復(fù)合原料。
[0055] 優(yōu)選使用帶有小于4. 0 ? 1(T6/K、優(yōu)選小于3. 4 ? 1(T6/K的熱膨脹系數(shù)的耐熱沖擊 的特種玻璃或玻璃陶瓷。優(yōu)選使用硼硅酸鹽玻璃或者帶有高石英固溶體相的鋰鋁硅酸鹽玻 璃陶瓷或熱液石英。在此,晶體相含量處在60-85%之間.
[0056] 所使用的基材含有優(yōu)選小于lOOOppm、特別優(yōu)選小于500ppm、十分特別優(yōu)選小于 200ppm的砷和/或銻。在實(shí)施方式中所使用的玻璃陶瓷是無砷并無銻的。
[0057] 在一個(gè)特別的實(shí)施方式中使用預(yù)加應(yīng)力的特種玻璃基材,特別是硼鋁硅酸鹽玻璃 (例如SCHOTTXensation?、CorningGorilla?I_III、AsahiDragontrail?)。在此,預(yù)加 應(yīng)力可以化學(xué)性地或熱學(xué)性地誘導(dǎo)。
[0058] 在此,基材可以是剛性的或柔性的。
[0059] 在此,基材可以是平面的或彎曲的或變形的。
[0060] 基材可以具有機(jī)械加工過的或者刻蝕過的表面。
[0061] 基材的厚度優(yōu)選處在10ym至6cm的范圍中,特別優(yōu)選處在30iim至2cm的范圍 中,十分特別優(yōu)選處在50ym至6mm的范圍中,尤其優(yōu)選地處在1mm至6mm的范圍中。
[0062] 可以使用兩側(cè)平滑的基材,也可以使用單側(cè)有結(jié)(genoppte)的基材,其中,特別 是有節(jié)的基材設(shè)置有均衡層(例如由PU或硅酮或硅樹脂制成),其滿足使用特性。
[0063] 在透明的特別玻璃基材中,基材的光透射率在4mm的基材厚度和大于450nm的波 長(zhǎng)的情況下在可見光范圍中大于80%,優(yōu)選大于90%。經(jīng)覆層的特種玻璃基材(基材和 透明的導(dǎo)電層)的光透射率在可見光范圍中大于60%、優(yōu)選大于70%、十分特別優(yōu)選大于 85%。此外,經(jīng)覆層的特種玻璃基材的特征在于,霧度值小于15%、優(yōu)選小于5%、十分優(yōu)選 地小于3%。
[0064]在由透明的著色的玻璃陶瓷制成的特種玻璃基材中,基材的光透過率 (.[」(:丨11乂丨|^丨1丨知5$1^丨)在可見光范圍中(根據(jù)1509050:2003的光透過率,380-78011111)在 基材厚度為4_時(shí)處在0. 8-10%。在此,經(jīng)覆層的特種玻璃基材的突出之處在于在可見光 中的0. 6-9%的透射率。特種玻璃基材的透射率在850nm至970nm的范圍中的紅外線下處 在彡45%。經(jīng)覆層的特種玻璃基材的透射率在820nm至970nm的范圍中的紅外線下處在 彡 40%。
[0065] 玻璃陶瓷優(yōu)選在譬如白色家電和家用設(shè)備領(lǐng)域中得到采用,例如用于烘焙用具和 烹飪用具、微波爐、冰箱、蒸汽鍋、這些電器的控制面板等,燃?xì)鉅t灶、沖洗用具和洗碗機(jī)。特 別優(yōu)選譬如為灶臺(tái)、烤盤或壁爐板而采用基材玻璃。
[0066] 作為把基質(zhì)前體與分散到其中的導(dǎo)電性添加物(即復(fù)層材料)一起涂布的方法, 優(yōu)選采用印刷方法,特別是絲網(wǎng)印刷、凹版印刷(Rakeln)、噴墨、膠版印刷或移印,以及噴涂 方法,例如輥涂和旋涂。
[0067] 透明的導(dǎo)電層的硬化可以通過紫外輻照或熱學(xué)方法進(jìn)行。在150-500°C熱學(xué)時(shí)效 硬化10分鐘至3小時(shí)的情況下,其按照以下方式實(shí)行,S卩,可能發(fā)生接觸的導(dǎo)電性添加物的 燒結(jié)或熔合,據(jù)此減小了導(dǎo)電性添加物之間的接觸電阻。這種燒結(jié)或熔合可以以掃描電子 顯微鏡的方式驗(yàn)證。
[0068] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式(在紫外硬化和熱硬化的情況下)中,可以在150-500°C下、 優(yōu)選在200-250°C下經(jīng)5min- 4h、優(yōu)選lOmin- 2h、特別優(yōu)選20min-lh的實(shí)行額外的熱學(xué) 后處理,以便實(shí)現(xiàn)燒結(jié)或燒結(jié)區(qū)域的散播/放大。此外,(在硬化或干燥期間)可以施加額 外的壓力,優(yōu)選>1&&1'的壓力,以便提高導(dǎo)電性添加物的連通性1|<〇1 1|^丨<1^!1^,!£>在另一 實(shí)施方式中,在干燥期間,利用了基質(zhì)的收縮,用于提高連通性。
[0069] 在另一優(yōu)選實(shí)施方式中,在加入基質(zhì)材料之前,對(duì)導(dǎo)電性添加物溶液進(jìn)行壓力過 濾和/或離心,據(jù)此,一方面可以去除殘余物,譬如高沸點(diǎn)溶劑、穩(wěn)定劑和納米顆粒,并且另 一方面還可以為了更好的電連通性實(shí)現(xiàn)使導(dǎo)電性添加物彼此壓緊。
[0070] 在另一特別的實(shí)施方式中,通過采用導(dǎo)電的聚合物作為基質(zhì)材料或作為用于納米 線的封殼材料,實(shí)現(xiàn)了連通性提升。
[0071] 在此,基材優(yōu)選是在爐灶面的顯示區(qū)中或在冷區(qū)中以透明的導(dǎo)電層覆層的。
[0072] 設(shè)置有透明的導(dǎo)電層的基材優(yōu)選用于提供能觸摸顯示的爐灶面。
[0073] 在此,基材優(yōu)選在底側(cè)上設(shè)置有透明的導(dǎo)電層。
[0074] 在此,透明的電導(dǎo)體的特征在于,施布的覆層材料(材料加上納米級(jí)添加物)具有 小于5000hm/sq、優(yōu)選小于2500hm/sq、十分特別優(yōu)選小于1500hm/sq的表面電阻(根據(jù)四 點(diǎn)法和/或渦流法測(cè)量)。
[0075] 本發(fā)明通過有針對(duì)性地使用基質(zhì)和高導(dǎo)電性的帶有纖維狀幾何結(jié)構(gòu)的顆粒,能夠 實(shí)現(xiàn)提供一種透明的電導(dǎo)體,其具有透明的導(dǎo)電層,該導(dǎo)電層可以以簡(jiǎn)單的覆層方法施布, 并且表現(xiàn)出微小的表面電阻、高透射率以及高耐溫性和耐腐蝕性。
[0076] 透明的導(dǎo)電層可以橫向結(jié)構(gòu)化地(例如在nm、或cm范圍中)或者全區(qū)域 地施布在基材的一個(gè)或多個(gè)子區(qū)域上。這類結(jié)構(gòu)化例如能夠?qū)崿F(xiàn)單點(diǎn)觸摸傳感器電極或者 由單點(diǎn)觸摸傳感器電極在灶臺(tái)的冷區(qū)中形成的結(jié)構(gòu)化面板。全區(qū)域地施布透明的導(dǎo)電層, 優(yōu)選在基材的子區(qū)域中全區(qū)域地施布透明的導(dǎo)電層,可以實(shí)現(xiàn)提供例如帶有空間分辨率的 觸摸面板(觸摸屏),其中,空間分辨率示例性地通過評(píng)估在拐角處的差分信號(hào)實(shí)現(xiàn)。
[0077] 在透明基材的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中,設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)裝飾性覆層,譬如有色的 或透明的裝飾物,其中,有色的裝飾物可以是染色(pigmentiert)的。在另一優(yōu)選的實(shí)施方 式中,使用設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)功能性覆層的透明基材。在此,這些裝飾性和/或功能性覆層 可以處在與透明的導(dǎo)電覆層材料同一側(cè)上,或者處在相對(duì)置的一側(cè)上。在此,還可以全區(qū)域 和結(jié)構(gòu)化(譬如作為爐灶區(qū)標(biāo)識(shí)或帶有用于顯示屏的凹部)地施布其他覆層。
[0078] 此外,可以把透明的導(dǎo)電層的多個(gè)層施布到基材上。在一個(gè)特別的實(shí)施方式中,在 多個(gè)導(dǎo)電層之間存在有介電層和/或起抗反射作用層的層??狗瓷鋵永缈梢杂啥趸?和/或氮化硅制成。這種類型的層結(jié)構(gòu)例如可以實(shí)現(xiàn)空間分辨率電容式多點(diǎn)觸摸傳感器。
[0079] 示例 1
[0080] 為了制造銀納米線,先提供溶劑和還原劑乙
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