[go: up one dir, main page]

JP2019151731A - Cntインク、スクリーン印刷用インク、及びcnt膜の製造方法 - Google Patents

Cntインク、スクリーン印刷用インク、及びcnt膜の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2019151731A
JP2019151731A JP2018037519A JP2018037519A JP2019151731A JP 2019151731 A JP2019151731 A JP 2019151731A JP 2018037519 A JP2018037519 A JP 2018037519A JP 2018037519 A JP2018037519 A JP 2018037519A JP 2019151731 A JP2019151731 A JP 2019151731A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cnt
ink
film
screen printing
dispersant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018037519A
Other languages
English (en)
Inventor
貴文 松田
Takafumi Matsuda
貴文 松田
基男 須永
Motoo Sunaga
基男 須永
貴大 徳永
Takahiro Tokunaga
貴大 徳永
浩 小野寺
Hiroshi Onodera
浩 小野寺
クコバット ラドバン
Kukobat Radovan
クコバット ラドバン
ステビッチ ドラガナ
Stevich Dragana
ステビッチ ドラガナ
金子 克美
Katsumi Kaneko
克美 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinshu University NUC
Fuji Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shinshu University NUC
Fuji Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shinshu University NUC, Fuji Chemical Co Ltd filed Critical Shinshu University NUC
Priority to JP2018037519A priority Critical patent/JP2019151731A/ja
Publication of JP2019151731A publication Critical patent/JP2019151731A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Inks, Pencil-Leads, Or Crayons (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

【課題】高粘度であるCNTインク、スクリーン印刷用インク、及びCNT膜の製造方法を提供すること。【解決手段】CNTインクは、平均粒径が0.7nm以上5nm以下であるCNTと、分散剤と、分散液と、を含む。CNTインクの粘度は0.5Pa・s以上20Pa・s以下である。CNTインクにおけるCNTの濃度は0.1質量%以上1質量%以下であることが好ましい。CNTインクが含有する分散剤として、亜鉛及びアルミニウムの金属塩を含む分散剤が好ましい。CNT膜の製造方法では、CNTインクを用いる。使用するCNTインクは、平均粒径が0.7nm以上5nm以下であるCNTと、分散剤と、分散液と、を含む。使用するCNTインクの粘度は0.5Pa・s以上20Pa・s以下である。【選択図】 図1

Description

本開示はCNTインク、スクリーン印刷用インク、及びCNT膜の製造方法に関する。
CNTは、電界放出特性、機械的強度、電気伝導性、熱伝導性、化学的安定性等において優れている。そのため、CNTを含む材料は、透明電極材料、電池用電極材料、放熱材料、軽量高強度複合材料等、様々な用途において期待されている。CNTを含む材料を製造するとき、CNTが分散液中で安定に分散しているCNTインクが用いられる(特許文献1参照)。
特開2012−224521号公報
CNTインクを原料とし、スクリーン印刷の方法でCNT膜を製造することが考えられる。スクリーン印刷の方法を用いれば、例えば、電極の配線等として機能するCNT膜を基板上に直接形成することができる。
しかしながら、従来のCNTインクの粘度は低かったため、スクリーン印刷の方法でCNT膜を形成することは困難であった。
本開示の一局面は、高粘度であるCNTインク、スクリーン印刷用インク、及びCNT膜の製造方法を提供することを目的とする。
本開示の一局面は、平均粒径が0.7nm以上5nm以下であるCNTと、分散剤と、分散液と、を含み、粘度が0.5Pa・s以上20Pa・s以下であるCNTインクである。
本開示の一局面であるCNTインクは粘度が高い。そのため、例えば、本開示の一局面であるCNTインクを原料とし、スクリーン印刷の方法でCNT膜を製造することができる。
本開示の別の局面は、CNTインクを用いてCNT膜を製造するCNT膜の製造方法であって、前記CNTインクは、平均粒径が0.7nm以上5nm以下であるCNTと、分散剤と、分散液と、を含み、前記CNTインクの粘度が0.5Pa・s以上20Pa・s以下であるCNT膜の製造方法である。
本開示の別の局面であるCNT膜の製造方法では、高粘度のCNTインクを使用する。そのため、高品質のCNT膜を製造することができる。
実施例において製造したCNT膜を表す写真である。 実施例2のCNTインクを使用した場合のスクリーン印刷の結果を表す写真である。 比較例1のCNTインクを使用した場合のスクリーン印刷の結果を表す写真である。
本開示の例示的な実施形態を説明する。
1.CNTインク
本開示のCNTインクは、CNTと、分散剤と、分散液と、を含む。CNTとして、例えば、単層CNT、多層CNTが挙げられる。CNTの平均粒径は、0.7nm以上5nm以下である。CNTの平均粒径は、1.0nm以上3.0nm以下であることが好ましく、1.5nm以上2.5nm以下であることがさらに好ましい。CNTの平均粒径が0.7nm以上5nm以下であることにより、電気的導電性の点で優れる。
CNTの平均粒径の測定方法は以下のとおりである。CNTの平均粒径をdとする。平均粒径dの単位はnmである。まず、CNTのラマンスペクトルにおける波数ピーク値ωを測定する。波数ピーク値ωとは、ラマンスペクトルのうち、100〜350cm−1の波数の範囲内に表れるピークの波数である。波数ピーク値ωの単位はcm−1である。次に、d=248/ωという式により、CNTの平均粒径dを算出する。
なお、100〜350cm−1の波数の範囲で検出されるピークは、CNTの直径方法の伸縮振動に由来するピークであることが知られている。そのため、d=248/ωという式により平均粒径dを算出することができる。
分散剤として、例えば、第1の金属及び第2の金属の金属塩を含む分散剤(以下では金属塩含有分散剤とする)が挙げられる。金属塩含有分散剤として、例えば、特開2016−216301号公報に記載されている分散剤が挙げられる。金属塩含有分散剤として、例えば、亜鉛及びアルミニウムの金属塩を含む分散剤等が挙げられる。金属塩含有分散剤を用いれば、CNTインクにおけるCNTの濃度が高くても、CNTインク中でCNTを安定に分散することができる。
第1の金属として、例えば、Zn、Ni、Cu、Ag、Mg、及びPdから成る群から選択される1以上が挙げられる。第2の金属は第1の金属とは異なる金属である。第2の金属として、例えば、Al、Fe、Co、Ag、Gd、Cu、Ni、Mg、Li、K、及びCaから成る群から選択される1以上が挙げられる。
金属塩含有分散剤は、(a)第1の金属の酢酸塩と、(b)第2の金属の硝酸塩又は塩化物塩とを含む溶液を加熱することで製造できる。
前記(a)として、例えば、酢酸亜鉛(Zn(CHCOO)・2HO)、酢酸ニッケル(Ni(CHCOO)・4HO)、酢酸銅(Cu(CHCOO)・HO)、酢酸銀(Ag(CHCOO))、酢酸マグネシウム(Mg(CHCOO)・4HO)、及び酢酸パラジウム(Pd(CHCOO))から成る群から選択される1以上が挙げられる。
前記(b)として、例えば、硝酸アルミニウム(Al(NO・9HO)、硝酸鉄(Fe(NO・9HO)、硝酸コバルト(Co(NO・6HO)、硝酸銀(AgNO)、硝酸ガドリニウム(Gd(NO・6HO)、硝酸銅(Cu(NO・3HO)、硝酸ニッケル(Ni(NO・6HO)、硝酸マグネシウム(Mg(NO・6HO)、硝酸リチウム(LiNO)、硝酸カリウム(KNO)、硝酸カルシウム(Ca(NO・4HO)、塩化アルミニウム(AlCl・6HO)、塩化鉄(FeCl・6HO)、塩化コバルト(CoCl・6HO)、塩化銀(AgCl)、塩化ガドリニウム(GdCl・6HO)、塩化銅(CuCl・2HO)、塩化マグネシウム(MgCl・6HO)、塩化リチウム(LiCl)、塩化カリウム(KCl)、塩化カルシウム(CaCl・2HO)、及び塩化ニッケル(NiCl・6HO)から成る群から選択される1以上が挙げられる。
前記(a)及び前記(b)を含む溶液(以下ではab含有溶液とする)において、第1の金属及び第2の金属の合計モル数を1とする。ab含有溶液に含まれる第1の金属のモル数は0.4〜0.9の範囲内であることが好ましい。この範囲内であることにより、金属塩含有分散剤がCNTを分散する効果が一層高い。
ab含有溶液における溶媒は適宜設定でき、例えば、水、アルコール等を用いることができる。アルコールとして、例えば、エタノール等が挙げられる。ab含有溶液は前記(a)及び前記(b)のみを含んでいてもよいし、他の成分をさらに含んでいてもよい。ab含有溶液における前記(a)の濃度は0.1〜5質量%とすることが好ましい。ab含有溶液における前記(b)の濃度は0.1〜5質量%とすることが好ましい
ab含有溶液を加熱する方法は適宜選択することができ、例えば、還流、水熱合成等の方法を用いることができる。還流の場合、溶媒として、水、アルコール等を用いることができる。アルコールとして、例えば、エタノール等が挙げられる。また、水熱合成の場合も、溶媒として、水、アルコール等を用いることができる。アルコールとして、例えば、エタノール等が挙げられる。水熱合成における温度は、例えば、80〜180℃とすることができる。水熱合成における圧力は、例えば、0.1〜1MPaとすることができる。還流の時間は、例えば、0.5時間以上とすることができる。水熱合成の時間は、例えば、0.5時間以上とすることができる。
本開示のCNTインクの粘度は、0.5Pa・s以上20Pa・s以下である。CNTインクの粘度は、0.6Pa・s以上16Pa・s以下であることが好ましく、1Pa・s以上10Pa・s以下であることがさらに好ましい。
CNTインクの粘度が0.5Pa・s以上20Pa・s以下であることにより、CNTインクをスクリーン印刷等に用いることができる。CNTインクにおけるCNTの濃度を高くするほど、CNTインクの粘度は高くなる。CNTインクの粘度は、B型粘度計であるビスコテスタ VT-06を用いて測定する。粘度測定のとき、ローター番号2のローターを使用する。ローターの回転数は、240rpmとする。
CNTインクにおけるCNTの濃度は、0.1質量%以上1質量%以下であることが好ましい。CNTインクにおけるCNTの濃度は、0.2質量%以上1質量%以下であることがさらに好ましい。CNTインクにおけるCNTの濃度は、0.3質量%以上0.8質量%以下であることが特に好ましい。CNTの濃度が、0.1質量%以上1質量%以下である場合、CNTインクの粘度を、0.5Pa・s以上20Pa・s以下とすることが容易である。
CNTインクが含む分散液として、例えば、水、アルコール等が挙げられる。アルコールとして、例えば、エタノール等が挙げられる。
2.スクリーン印刷用インク
本開示のスクリーン印刷用インクは、前記「1.CNTインク」の項で述べた本開示のCNTインクを含む。本開示のスクリーン印刷用インクは、本開示のCNTインクと同じであってもよいし、本開示のCNTインクに、他の成分をさらに追加したものであってもよい。本開示のスクリーン印刷用インクは、スクリーン印刷に用いることができる。
スクリーン印刷用インクの粘度は、0.5Pa・s以上20Pa・s以下である。スクリーン印刷用インクの粘度は、0.6Pa・s以上16Pa・s以下であることが好ましく、1Pa・s以上10Pa・s以下であることがさらに好ましい。
スクリーン印刷用インクの粘度が0.5Pa・s以上20Pa・s以下であることにより、スクリーン印刷用インクを、スクリーン印刷等に用いることができる。スクリーン印刷用インクにおけるCNTの濃度を高くするほど、スクリーン印刷用インクの粘度は高くなる。
3.CNT膜の製造方法
本開示のCNT膜の製造方法は、CNTインクを用いてCNT膜を製造する。用いるCNTインクは、前記「1.CNTインク」の項で述べたものである。本開示のCNT膜の製造方法では、例えば、スクリーン印刷の方法でCNT膜を製造することができる。
製造したCNT膜のシート抵抗値は、0.1Ω/sq以上100Ω/sq以下であることが好ましい。CNT膜のシート抵抗値が0.1Ω/sq以上100Ω/sq以下である場合、高い導電性が要求される用途に、CNT膜を用いることができる。シート抵抗値の測定方法は、4端子抵抗計を使用する測定方法である。
製造したCNT膜は、例えば、基板上に形成されたCNT膜であってもよいし、自立膜であってもよい。自立膜とは、基板等によって支持されることを必須としない膜を意味する。例えば、基板上にCNT膜を形成し、次に、CNT膜を基板から剥がすことにより、自立膜であるCNT膜を製造できる。
4.実施例
(4−1)金属塩含有分散剤の製造
酢酸亜鉛・2水和物1gと、硝酸アルミニウム9水和物1gとを、100gのエタノールに溶解させた。次に、80℃で2時間還流した。次に、ロータリーエバポレーターでエタノールを除去した。次に、真空乾燥を行って分散剤を得た。得られた分散剤は、Zn及びAlを含む金属塩含有分散剤(以下ではZn−Al分散剤とする)である。
(4−2)CNTインクの製造
単層CNTと、前記(4−1)で製造したZn−Al分散剤と、水とを、表1に示す配合比で混合し、超音波処理を行うことで、実施例1〜4及び比較例1のCNTインクを製造した。水は分散媒に対応する。
単層CNTは、名城ナノカーボン社製のEC1.5(商品名)である。単層CNTの平均粒径は1.5nmである。超音波処理における超音波の周波数は20kHzである。超音波の出力は300Wである。超音波処理の時間は90分である。製造したCNTインクの粘度を測定した。測定結果を上記表1に示す。実施例1〜4のCNTインクの粘度は高かった。比較例1のCNTインクの粘度は低かった。
(4−3)CNT膜の製造
実施例1〜4及び比較例1のCNTインクを用いて、以下の方法でCNT膜を製造した。PTFEシートを水平に設置した。PTFEシート上に、長方形の枠を設置した。枠の厚さは3mmである。次に、PTFEシート上であって、上記の枠内にCNTインクを塗布し、室温で完成させた。このとき、PTFEシート上であって、上記の枠内にCNT膜が形成された。CNT膜をPTFEシートから剥離した。次に、CNT膜を1mol/Lの硝酸水溶液に10分間浸漬した。次に、CNT膜を硝酸水溶液から取り出し、80℃で12時間乾燥させた。以上の工程により、CNT膜が得られた。このCNT膜は自立膜である。実施例4のCNTインクを用いて製造したCNT膜を図1に示す。
CNT膜のシート抵抗値を測定した。シート抵抗値の測定は、4端子抵抗計(ロレスタGP(MCP-T610))を用いて行った。測定結果を上記表1に示す。
実施例1〜4のCNTインクを用いて製造したCNT膜のシート抵抗値は低かった。比較例1のCNTインクを用いて製造したCNT膜のシート抵抗値は高かった。
(4−4)スクリーン印刷
実施例1〜4及び比較例1のCNTインクを用いて、スクリーン印刷を行った。使用した装置は、手刷りスクリーン印刷機(HP320、ニューロング精密工業株式会社製)である。まず、スクリーンマスク上にCNTインクを滴下した。次に、スキージを引くことで印刷した。
マスクは、SUS製であり、200メッシュのものである。スクリーン印刷は、線幅Lと線間隔Sとがそれぞれ5mmである条件と、線幅Lと線間隔Sとがそれぞれ2mmである条件と、線幅Lと線間隔Sとがそれぞれ1mmである条件とで行った。
実施例1〜4のCNTインクを使用した場合、高品質の印刷を行うことができた。実施例2のCNTインクを使用した場合のスクリーン印刷の結果を図2に示す。図2において「L/S」は、線幅と線間隔とを表す。
比較例1のCNTインクを使用した場合のスクリーン印刷の結果を図3に示す。比較例1のCNTインクを使用した場合、印刷部分の色が薄く、むらが大きかった。
5.他の実施形態
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
(1)CNTインクを原料とし、スクリーン印刷以外の方法でCNT膜を製造してもよい。
(2)CNTインクが含む分散剤は、金属塩含有分散剤以外の分散剤であってもよい。
(3)上記各実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
(4)上述したCNTインクの他、当該CNTインクを構成要素とする製品、CNTインクの製造方法、CNTインクを用いて製造されたCNT膜、CNT膜を構成要素とする製品等、種々の形態で本開示を実現することもできる。

Claims (6)

  1. 平均粒径が0.7nm以上5nm以下であるCNTと、
    分散剤と、
    分散液と、を含み、
    粘度が0.5Pa・s以上20Pa・s以下であるCNTインク。
  2. 請求項1に記載のCNTインクであって、
    前記CNTの濃度が0.1質量%以上1質量%以下であるCNTインク。
  3. 請求項1又は2に記載のCNTインクであって、
    前記分散剤は、亜鉛及びアルミニウムの金属塩を含むCNTインク。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のCNTインクを含むスクリーン印刷用インク。
  5. CNTインクを用いてCNT膜を製造するCNT膜の製造方法であって、
    前記CNTインクは、平均粒径が0.7nm以上5nm以下であるCNTと、分散剤と、分散液と、を含み、
    前記CNTインクの粘度が0.5Pa・s以上20Pa・s以下であるCNT膜の製造方法。
  6. 請求項5に記載のCNT膜の製造方法であって、
    前記CNT膜のシート抵抗値が0.1Ω/sq以上100Ω/sq以下であるCNT膜の製造方法。
JP2018037519A 2018-03-02 2018-03-02 Cntインク、スクリーン印刷用インク、及びcnt膜の製造方法 Pending JP2019151731A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018037519A JP2019151731A (ja) 2018-03-02 2018-03-02 Cntインク、スクリーン印刷用インク、及びcnt膜の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018037519A JP2019151731A (ja) 2018-03-02 2018-03-02 Cntインク、スクリーン印刷用インク、及びcnt膜の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019151731A true JP2019151731A (ja) 2019-09-12

Family

ID=67948234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018037519A Pending JP2019151731A (ja) 2018-03-02 2018-03-02 Cntインク、スクリーン印刷用インク、及びcnt膜の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019151731A (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011517009A (ja) * 2008-02-13 2011-05-26 バイエル・マテリアルサイエンス・アクチェンゲゼルシャフト 導電性被覆物を製造するための印刷可能組成物およびその製造方法
JP2016216301A (ja) * 2015-05-20 2016-12-22 富士化学株式会社 Cnt分散剤、その製造方法、及びcnt分散液
WO2017188175A1 (ja) * 2016-04-27 2017-11-02 東レ株式会社 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
JP2017224477A (ja) * 2016-06-15 2017-12-21 国立大学法人信州大学 伸縮性導電膜の製造方法
JP2019104840A (ja) * 2017-12-13 2019-06-27 東洋インキScホールディングス株式会社 印刷用インキおよび印刷物

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011517009A (ja) * 2008-02-13 2011-05-26 バイエル・マテリアルサイエンス・アクチェンゲゼルシャフト 導電性被覆物を製造するための印刷可能組成物およびその製造方法
JP2016216301A (ja) * 2015-05-20 2016-12-22 富士化学株式会社 Cnt分散剤、その製造方法、及びcnt分散液
WO2017188175A1 (ja) * 2016-04-27 2017-11-02 東レ株式会社 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
JP2017224477A (ja) * 2016-06-15 2017-12-21 国立大学法人信州大学 伸縮性導電膜の製造方法
JP2019104840A (ja) * 2017-12-13 2019-06-27 東洋インキScホールディングス株式会社 印刷用インキおよび印刷物

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI553660B (zh) 金屬奈米片、用於製備彼之方法、導電性印墨組成物及包含彼之導電性薄膜
JP5920540B1 (ja) 銅粉及びそれを用いた銅ペースト、導電性塗料、導電性シート
US20140054490A1 (en) Graphene composites with dispersed metal or metal oxide
WO2015115139A1 (ja) 銅粉
JP2016204203A (ja) カーボンナノチューブ含有組成物の分散液および導電性成形体
Yang et al. Silver oxalate ink with low sintering temperature and good electrical property
WO2016185629A1 (ja) 銅粉及びそれを用いた銅ペースト、導電性塗料、導電性シート、並びに銅粉の製造方法
JP2019151731A (ja) Cntインク、スクリーン印刷用インク、及びcnt膜の製造方法
JP6334076B2 (ja) ナノワイヤーおよびその製造方法、ナノワイヤー分散液ならびに透明導電膜
JP6076249B2 (ja) 被覆繊維状銅微粒子、並びに該被覆繊維状銅微粒子を含む導電性コーティング剤および導電性フィルム
JP6192639B2 (ja) 繊維状銅微粒子の製造方法
JP6722898B2 (ja) Cnt分散剤、その製造方法、及びcnt分散液
JP4881013B2 (ja) 導電性粉末、導電性ペーストおよび電気回路
JP6381992B2 (ja) ニッケルナノワイヤー分散液の製造方法
JP2015209555A (ja) 銀ナノワイヤおよびその製造方法
Li et al. Printed copper-nanoplate conductor for electro-magnetic interference
WO2016104391A1 (ja) プリント配線板用基板、プリント配線板及びプリント配線板用基板の製造方法
JP2014118589A (ja) 被覆繊維状銅微粒子集合体
Ismail et al. Electrical and mechanical performance of Inkjet-printed flexible electrodes based on reduced graphene oxide/silver nanoparticles
CN104781023B (zh) 纤维状铜微粒及其制造方法
Yang et al. Preparation and characterization of organic silver precursors for conductive ink
JP6999120B1 (ja) 整流素子の製造方法
JP6350475B2 (ja) 銅粉の製造方法、及びそれを用いた導電性ペーストの製造方法
JP2019158659A (ja) 金属ナノインクの粒径評価方法、プリント配線板用基板の製造方法及び金属ナノインク
JP6181368B2 (ja) 繊維状銀微粒子集合体

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180316

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210219

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210831

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211005

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211115

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220405