BE1024843A1 - Composition of a carbon-containing layer for metal conductors - Google Patents
Composition of a carbon-containing layer for metal conductors Download PDFInfo
- Publication number
- BE1024843A1 BE1024843A1 BE20175157A BE201705157A BE1024843A1 BE 1024843 A1 BE1024843 A1 BE 1024843A1 BE 20175157 A BE20175157 A BE 20175157A BE 201705157 A BE201705157 A BE 201705157A BE 1024843 A1 BE1024843 A1 BE 1024843A1
- Authority
- BE
- Belgium
- Prior art keywords
- carbon
- composition
- substrate
- coating
- carbon nanotubes
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 202
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 110
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 76
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 26
- 239000004020 conductor Substances 0.000 title claims description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 66
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 63
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 62
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 61
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 51
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 22
- 235000010980 cellulose Nutrition 0.000 claims abstract description 22
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 18
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical compound C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical class [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 54
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 41
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 claims description 28
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 21
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 19
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 15
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 15
- 239000002717 carbon nanostructure Substances 0.000 claims description 14
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 13
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 13
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 12
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 claims description 12
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 11
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 9
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 8
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims description 7
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 7
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 claims description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 4
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 4
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 claims description 3
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 3
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 3
- ABADUMLIAZCWJD-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxole Chemical compound C1OC=CO1 ABADUMLIAZCWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KGIGUEBEKRSTEW-UHFFFAOYSA-N 2-vinylpyridine Chemical class C=CC1=CC=CC=N1 KGIGUEBEKRSTEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000805 Polyaspartic acid Polymers 0.000 claims description 2
- 108010039918 Polylysine Proteins 0.000 claims description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 2
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000001273 butane Substances 0.000 claims description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 claims description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 2
- 229920000578 graft copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 claims description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 claims description 2
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims description 2
- 229920000371 poly(diallyldimethylammonium chloride) polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 2
- 108010064470 polyaspartate Proteins 0.000 claims description 2
- 229920000656 polylysine Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011970 polystyrene sulfonate Substances 0.000 claims description 2
- 229920005604 random copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims 1
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 claims 1
- 125000005227 alkyl sulfonate group Chemical group 0.000 claims 1
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 claims 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims 1
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 claims 1
- 229920000083 poly(allylamine) Polymers 0.000 claims 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 claims 1
- 229920000909 polytetrahydrofuran Polymers 0.000 claims 1
- 125000001273 sulfonato group Chemical class [O-]S(*)(=O)=O 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 8
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 6
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 6
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 6
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 description 6
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 5
- 229920001983 poloxamer Polymers 0.000 description 5
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000002079 double walled nanotube Substances 0.000 description 4
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 4
- 229920001992 poloxamer 407 Polymers 0.000 description 4
- GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N triton Chemical compound [3H+] GPRLSGONYQIRFK-MNYXATJNSA-N 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 3
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- HFQQZARZPUDIFP-UHFFFAOYSA-M sodium;2-dodecylbenzenesulfonate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCC1=CC=CC=C1S([O-])(=O)=O HFQQZARZPUDIFP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- JKXYOQDLERSFPT-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-[2-(2-octadecoxyethoxy)ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethoxy]ethanol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCOCCO JKXYOQDLERSFPT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000008052 alkyl sulfonates Chemical class 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 2
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 2
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 2
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- DAJSVUQLFFJUSX-UHFFFAOYSA-M sodium;dodecane-1-sulfonate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCS([O-])(=O)=O DAJSVUQLFFJUSX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 150000003871 sulfonates Chemical class 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000005199 ultracentrifugation Methods 0.000 description 2
- ADEUZDRDIQYKBR-UHFFFAOYSA-N 2-(furan-2-yl)oxane Chemical compound O1CCCCC1C1=CC=CO1 ADEUZDRDIQYKBR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 229920002415 Pluronic P-123 Polymers 0.000 description 1
- 229920002021 Pluronic® F 77 Polymers 0.000 description 1
- 229920002023 Pluronic® F 87 Polymers 0.000 description 1
- 229920002057 Pluronic® P 103 Polymers 0.000 description 1
- 229920002059 Pluronic® P 104 Polymers 0.000 description 1
- 229920002065 Pluronic® P 105 Polymers 0.000 description 1
- 229920000463 Poly(ethylene glycol)-block-poly(propylene glycol)-block-poly(ethylene glycol) Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- PLMFYJJFUUUCRZ-UHFFFAOYSA-M decyltrimethylammonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCC[N+](C)(C)C PLMFYJJFUUUCRZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000011551 heat transfer agent Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000400 lauroyl group Chemical group O=C([*])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- ANECOYSNDQGRBN-UHFFFAOYSA-N oxane-2,2,3,3-tetrol Chemical compound OC1(O)CCCOC1(O)O ANECOYSNDQGRBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920001993 poloxamer 188 Polymers 0.000 description 1
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 235000010482 polyoxyethylene sorbitan monooleate Nutrition 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000053 polysorbate 80 Polymers 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 229940016590 sarkosyl Drugs 0.000 description 1
- 108700004121 sarkosyl Proteins 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- NRHMKIHPTBHXPF-TUJRSCDTSA-M sodium cholate Chemical compound [Na+].C([C@H]1C[C@H]2O)[C@H](O)CC[C@]1(C)[C@@H]1[C@@H]2[C@@H]2CC[C@H]([C@@H](CCC([O-])=O)C)[C@@]2(C)[C@@H](O)C1 NRHMKIHPTBHXPF-TUJRSCDTSA-M 0.000 description 1
- KSAVQLQVUXSOCR-UHFFFAOYSA-M sodium lauroyl sarcosinate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCC(=O)N(C)CC([O-])=O KSAVQLQVUXSOCR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 description 1
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 description 1
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
- C23C24/082—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat without intermediate formation of a liquid in the layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/041—Carbon nanotubes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een samenstelling die kan worden gebruikt voor coating of andere toepassingen. De samenstelling omvat koolstof in de vorm van koolstofnanobuizen, fullereen, grafeen, grafeenoxide, koolstofzwart of mengsels daarvan in een solventmedium en/of waterig medium. Het waterige medium omvat ten minste een oppervlakteactieve stof. Het solventmedium omvat een of meer verbindingen gekozen uit de groep van polymeren, cellulosen of cellulosederivaten, aminosilanen of silanen. Een gecoat product, een werkwijze voor het produceren van de samenstelling en voor het coaten van een product evenals het gebruik van de samenstelling is ook beschreven.The present invention relates to a composition that can be used for coating or other applications. The composition comprises carbon in the form of carbon nanotubes, fullerene, graphene, graphene oxide, carbon black or mixtures thereof in a solvent medium and / or aqueous medium. The aqueous medium comprises at least one surfactant. The solvent medium comprises one or more compounds selected from the group of polymers, celluloses or cellulose derivatives, amino silanes or silanes. A coated product, a method for producing the composition and for coating a product as well as the use of the composition has also been described.
Description
(71) Aanvrager(s) :(71) Applicant (s):
AURUBIS BELGIUM NV 1000, BRUSSEL België (72) Uitvinder(s) :AURUBIS BELGIUM NV 1000, BRUSSELS Belgium (72) Inventor (s):
KOZIOL Krzysztof CB1 3JL CAMBRIDGE Verenigd KoninkrijkKOZIOL Krzysztof CB1 3JL CAMBRIDGE United Kingdom
BURDA MarekBURDA Marek
CB3 0HU CAMBRIDGECB3 0HU CAMBRIDGE
Verenigd Koninkrijk (54) Samenstelling van een koolstofhoudende laag voor metalen geleiders (57) De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een samenstelling die kan worden gebruikt voor coating of andere toepassingen. De samenstelling omvat koolstof in de vorm van koolstofnanobuizen, fullereen, grafeen, grafeenoxide, koolstofzwart of mengsels daarvan in een solventmedium en/of waterig medium. Hetwaterige medium omvatten minste een oppervlakteactieve stof. Het solventmedium omvat een of meer verbindingen gekozen uit de groep van polymeren, cellulosen of cellulosederivaten, aminosilanen of silanen. Een gecoat product, een werkwijze voor het produceren van de samenstelling en voor het coaten van een product evenals het gebruik van de samenstelling is ook beschreven.United Kingdom (54) Composition of a carbonaceous layer for metal conductors (57) The present invention relates to a composition that can be used for coating or other applications. The composition includes carbon in the form of carbon nanotubes, fullerene, graphene, graphene oxide, carbon black or mixtures thereof in a solvent medium and / or aqueous medium. The aqueous medium comprise at least one surfactant. The solvent medium includes one or more compounds selected from the group of polymers, celluloses or cellulose derivatives, aminosilanes or silanes. A coated product, a method for producing the composition and for coating a product as well as the use of the composition has also been described.
ii
BE2017/5157BE2017 / 5157
Samenstelling van een koolstofhoudende laag voor metalen geleidersComposition of a carbonaceous layer for metal conductors
Gebied van de uitvindingField of the invention
De uitvinding heeft betrekking op coatingsamenstellingen. Meer 5 specifiek heeft de uitvinding betrekking op coatingsamenstellingen en materialen omvattende koolstoffen, Substraten die daarmee zijn gecoat, werkwijzen voor het maken van coatingsamenstellingen en toepassingen van dergelijke samenstellingen.The invention relates to coating compositions. More specifically, the invention relates to coating compositions and materials comprising carbons, substrates coated therewith, methods of making coating compositions and uses of such compositions.
Achtergrond van de uitvindingBackground of the invention
Uit de vorige stand der techniek is bekend dat koolstofnanobuizen worden gemengd met conventionele polymeren. De mechanische eigenschappen van de polymeren worden daardoor substantieel verbeterd. Het is verder mogelijk om elektrisch geleidende kunststoffen te produceren met koolstofmaterialen. Er werden, bijvoorbeeld, reeds nanobuizen gebruikt om antistatische filmen geleidend te maken.It is known from the prior art that carbon nanotubes are mixed with conventional polymers. The mechanical properties of the polymers are thereby substantially improved. It is further possible to produce electrically conductive plastics with carbon materials. For example, nanotubes have already been used to render anti-static films conductive.
Tin of tinlegeringen worden gewoonlijk gebruikt voor het solderen van elektrische contacten, bijvoorbeeld om koperdraden met elkaar te verbinden. Tin of tinlegeringen worden ook vaak aangebracht aan verbindingen van het plugtype teneinde de wrijvingscoëfficiënt te verbeteren, ze te beschermen tegenTin or tin alloys are commonly used for soldering electrical contacts, for example, to connect copper wires together. Tin or tin alloys are also often applied to plug-type connections to improve the coefficient of friction, protect them from
0 corrosie en om bij te dragen tot een verbeterde geleidbaarheid. Problemen bij het gebruik van tin en tinlegeringen omvatten de neiging tot wrijvingscorrosie, de hoge wrijvingscoëfficiënt van deze materialen en meer specifiek de zachtheid van het metaal of de legering. De zachte aard van de legering leidt ertoe dat tin-bevattende coatings versleten raken, meer specifiek als connectoren van het plug-type vaak aan25 en af worden gekoppeld en in geval van trilling. Dientengevolge kunnen de voordelen van tin-bevattende coating verdwijnen. Gelijkaardige Problemen treden op bij gebruik van andere metalen of legeringen, bijvoorbeeld deze die Ag, Au, Ni of Zn bevatten.0 corrosion and to contribute to improved conductivity. Problems in using tin and tin alloys include the tendency to frictional corrosion, the high coefficient of friction of these materials, and more specifically, the softness of the metal or alloy. The soft nature of the alloy causes tin-containing coatings to wear out, more specifically when plug-type connectors are often coupled on and off and in case of vibration. As a result, the advantages of tin-containing coating can disappear. Similar Problems arise when using other metals or alloys, for example those containing Ag, Au, Ni or Zn.
US20130004752 verschaft een werkwijze voor het coaten van eenUS20130004752 provides a method for coating a
BE2017/5157 substraat met een coatingsamenstelling die koolstof en een metaal bevat. Toepassing van de coating beschreven in US'752 op metaalsubstraten, in de vloeibare toestand of als een pasta of als een dispersie, werd niet met succès uitgevoerd door de läge adhesiekwaliteiten.BE2017 / 5157 substrate with a coating composition containing carbon and a metal. Application of the coating described in US'752 to metal substrates, in the liquid state or as a paste or as a dispersion, has not been successfully performed due to the low adhesion qualities.
Er is dus nood aan verbeterde samenstellingen en werkwijzen voor de toepassing ervan, die worden verschaft door de onderhavige openbaring.Thus, there is a need for improved compositions and methods for their use, which are provided by the present disclosure.
Samenvatting van de uitvindingSummary of the invention
Het is een doelstelling van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding om verbeterde op koolstof gebaseerde samenstellingen te verschaffen waarin de koolstof de vorm heeft van koolstofnanostructuren zoals, bijvoorbeeld, koolstofnanobuizen, koolstofnanolinten, koolstofnanovezels of visgraatkoolstofnanostructuren, grafiet, fullereen, grafeen, grafeenoxide magnetische koolstof of mengsels daarvan, Substraten die daarmee zijn gecoat, werkwijze voor het maken van op koolstof gebaseerde samenstellingen en toepassing van dergelijke op koolstof gebaseerde samenstellingen.It is an object of embodiments of the present invention to provide improved carbon based compositions in which the carbon is in the form of carbon nanostructures such as, for example, carbon nanotubes, carbon nanotubes, carbon nanofibers or herringbone carbon nanostructures, graphite, fullerene, graphene, graphene oxide magnetic carbon or mixtures thereof Substrates Coated With It, Method for Making Carbon Based Compositions and Use of Such Carbon Based Compositions.
Het is een voordeel van sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat op voordelige wijze afkoeling van Substraten, zoals, bijvoorbeeld, van stroombuizen, kan worden verkregen door de combinatie vanIt is an advantage of some embodiments of the present invention that cooling of Substrates, such as, for example, of flow tubes, can be advantageously achieved by the combination of
0 hoog emissievermogen en goede thermische geleidbaarheid van de coating die koolstof omvat in de vorm van koolstofnanostructuren zoals, bijvoorbeeld, koolstofnanobuizen, koolstofnanolinten, koolstofnanovezels of visgraatkoolstofnanostructuren, grafiet, fullereen, grafeen, grafeenoxide magnetische koolstof of mengsels daarvan.High emissivity and good thermal conductivity of the coating comprising carbon in the form of carbon nanostructures such as, for example, carbon nanotubes, carbon nanotubes, carbon nanofibers or herringbone carbon nanostructures, graphite, fullerene, graphene, graphene oxide magnetic carbon or mixtures thereof.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een coating kan worden verschaft die ten minste één of bij voorkeur meer van elektrische isolatie, corrosieremming, verhoogd nominaal stroombereik, een perfect uiterlijk, enz., mogelijk maakt.It is an advantage of embodiments of the present invention that a coating can be provided that allows at least one or preferably more of electrical insulation, corrosion inhibition, increased nominal current range, perfect appearance, etc.
Het is een voordeel van ten minste sommige uitvoeringsvormen vanIt is an advantage of at least some embodiments of
BE2017/5157 de onderhavige uitvinding dat dure conventionele coatings kunnen worden vermeden en vervangen door een coating volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.BE2017 / 5157 that expensive conventional coatings can be avoided and replaced with a coating according to an embodiment of the present invention.
In één aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een 5 samenstelling die geschikt is voor coating of voor een andere toepassing, waarbij de samenstelling koolstof omvat in de vorm van koolstofnanostructuren zoals, bijvoorbeeld, koolstofnanobuizen, koolstofnanolinten, koolstofnanovezels of visgraat-koolstofnanostructuren, grafiet, fullereen, grafeen, grafeenoxide, magnetische koolstof, koolstofzwart of mengsels daarvan in een solventmedium, genoemd solventmedium omvattende een of meer van polymeren, cellulosen of cellulosederivaten, aminosilanen of silanen en/of in een waterig medium, waarbij genoemd waterig medium een oppervlakteactieve stof omvat. De massaverhouding van koolstof ten opzichte van oppervlakteactieve stof kan een ondergrens hebben van 10:90 of 20:80 of 30:70 of 40:60 en een bovengrens van 90:10 of 80:20 of 70:30 of 60:40. De massaverhouding van koolstof ten opzichte van oppervlakteactieve stof kan, in één voorbeeld, 50:50 zijn. In sommige uitvoeringsvormen kan de massaverhouding van koolstof ten opzichte van oppervlakteactieve stoffen in het gebied liggen van 30:70 tot 60:40.In one aspect, the present invention relates to a composition suitable for coating or other application, the composition comprising carbon in the form of carbon nanostructures such as, for example, carbon nanotubes, carbon nanotubes, carbon nanofibers or herringbone carbon nanostructures, graphite, fullerene graphene, graphene oxide, magnetic carbon, carbon black or mixtures thereof in a solvent medium, said solvent medium comprising one or more of polymers, celluloses or cellulose derivatives, aminosilanes or silanes and / or in an aqueous medium, said aqueous medium comprising a surfactant. The mass ratio of carbon to surfactant can have a lower limit of 10:90 or 20:80 or 30:70 or 40:60 and an upper limit of 90:10 or 80:20 or 70:30 or 60:40. The mass ratio of carbon to surfactant may, in one example, be 50:50. In some embodiments, the mass ratio of carbon to surfactants can range from 30:70 to 60:40.
De massaverhouding van koolstof ten opzichte vanThe mass ratio of carbon to
0 oppervlakteactieve stoffen kan 50:50 zijn. Het is een voordeel van de onderhavige uitvinding dat verbeterde adhesie van de samenstelling op Substraten wordt verkregen en polijsting van de coating mogelijk wordt gemaakt teneinde de koolstof aanwezig in de samenstelling uit te lijnen.0 surfactants can be 50:50. It is an advantage of the present invention that improved adhesion of the composition to Substrates is obtained and polishing of the coating is allowed to align the carbon present in the composition.
De oppervlakteactieve stof kan anionactief, kationactief, niet25 ionactief, of een combinatie daarvan zijn.The surfactant can be anionic, cationic, nonionic, or a combination thereof.
De oppervlakteactieve stof kan een alkylsulfonaat of alkarylsulfonaat zijn.The surfactant can be an alkyl sulfonate or an alkaryl sulfonate.
Koolstof kan in de vorm bestaan van koolstofnanobuizen en grafeen, waarbij de massaverhouding van koolstofnanobuizen ten opzichte van grafeen in hetCarbon can exist in the form of carbon nanotubes and graphene, the mass ratio of carbon nanotubes to graphene in the
BE2017/5157 gebied ligt van 70:30 tot 30:70.BE2017 / 5157 area is from 70:30 to 30:70.
Koolstof kan in de vorm bestaan van koolstofnanobuizen en grafeen, waarbij de massaverhouding van koolstof ten opzichte van grafeen 50:50 is. Het is een voordeel van de onderhavige uitvinding dat een coating omvattende koolstofnanobuizen en grafeen, of CNTs of grafeen, wordt verschaft, die niet stijf is, hoewel grafeen zelf stijf is. Het maakt de toepassing mogelijk van een veelheid aan lagen van het coatingmateriaal.Carbon can exist in the form of carbon nanotubes and graphene, the mass ratio of carbon to graphene being 50:50. It is an advantage of the present invention to provide a coating comprising carbon nanotubes and graphene, or CNTs or graphene, which is not rigid, although graphene itself is rigid. It allows the application of a multitude of layers of the coating material.
Koolstof kan in de vorm bestaan van koolstofnanobuizen, alleen of in een mengsel, waarbij de concentratie van de koolstofnanobuizen 0,1 tot 5 gew.% kan zijn.Carbon can exist in the form of carbon nanotubes, alone or in a mixture, the concentration of the carbon nanotubes being from 0.1 to 5% by weight.
De concentratie van de koolstofnanobuizen kan 0,1 tot 5 gew.% is.The concentration of the carbon nanotubes can be 0.1 to 5% by weight.
Koolstof kan in de vorm bestaan van koolstofnanobuizen, alleen of in een mengsel, waarbij de koolstofnanobuizen enkelwandige koolstofnanobuizen, dubbelwandige koolstofnanobuizen, meerwandige nanobuizen, of een combinatie daarvan zijn.Carbon can exist in the form of carbon nanotubes, alone or in a mixture, the carbon nanotubes being single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled nanotubes, or a combination thereof.
De koolstofnanobuizen kunnen gefunctionaliseerde koolstofnanobuizen zijn.The carbon nanotubes can be functionalized carbon nanotubes.
De koolstofnanobuizen kunnen een gemiddelde buitendiameter hebben tussen 0,4 nm en 100 nm.The carbon nanotubes can have an average outside diameter between 0.4 nm and 100 nm.
De koolstofnanobuizen kunnen een lengte hebben tussen 1 nm en cm.The carbon nanotubes can have a length between 1 nm and cm.
De samenstelling kan verder een of meer additieven omvatten, gekozen uit de groep bestaande uit acetaten, alkoxylaten, alkylolamiden, esters, amineoxides, alkylpolyglucosiden, alkylfenolen, arylalkylfenolen, in water oplosbare of niet in water oplosbare homopolymeren, in water oplosbare of niet in water oplosbare willekeurige copolymeren, in water oplosbare of niet in water oplosbare blok-copolymeren, in water oplosbare of niet in water oplosbare entpolymeren, polyvinylalcoholen, polyvinylacetaten, copolymeren van polyvinylalcoholen en polyvinylacetaten, polyvinylpyrrolidonen, cellulose, zetmeel, gelatine,The composition may further comprise one or more additives selected from the group consisting of acetates, alkoxylates, alkylolamides, esters, amine oxides, alkyl polyglucosides, alkylphenols, arylalkylphenols, water-soluble or water-soluble homopolymers, water-soluble or water-soluble random copolymers, water-soluble or water-insoluble block copolymers, water-soluble or water-soluble graft polymers, polyvinyl alcohols, polyvinyl acetates, copolymers of polyvinyl alcohols and polyvinyl acetates, polyvinylpyrrolidones, cellulose, starch, gelatin,
BE2017/5157 gelatinederivaten, aminozuurpolymeren, polylysine, polyasparaginezuur, stearinezuur, malei'nezuur, calciumcarbonaat, polyacrylaten, polyethyleensulfonaten, polystyreensulfonaten, polymethacrylaten, condensatieproducten van aromatische sulfonzuren met formaldehyde, naftaleensulfonaten, lignosulfonaten, copolymeren van acrylmonomeren, polyethyleniminen, polyvinylaminen, polyallylaminen, poly(2-vinylpyridinen), blokcopolyethers, blok-copolyethers met polystyreenblokken en/of polydiallyldimethylammoniumchloride, aminosilanen en/of silanen, silica, koperpoeder of kopernanopoeder.BE2017 / 5157 Gelatin Derivatives, Amino Acid Polymers, Polylysine, Polyaspartic Acid, Stearic Acid, Maleic Acid, Calcium Carbonate, Polyacrylates, Polyethylene Sulfonates, Polystyrene Sulfonates, Polymacrylates, Condensation Products of Aromatic Sulfonenylenomethyl Sulfonimates, Copolymer Sulfonates, Lignosulfonates, Copolamines 2-vinyl pyridines), block copolyethers, block copolyethers with polystyrene blocks and / or polydiallyldimethylammonium chloride, amino silanes and / or silanes, silica, copper powder or copper nanopowder.
De onderhavige uitvinding heft ook betrekking op een product omvattende een substraat en ten minste een volledige of gedeeltelijke coating vervaardigd uit een samenstelling zoals hierboven beschreven. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een coating volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding corrosie van het substraat remt.The present invention also relates to a product comprising a substrate and at least a full or partial coating made from a composition as described above. It is an advantage of embodiments of the present invention that a coating according to embodiments of the present invention inhibits corrosion of the substrate.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een coating volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dienst doet als een warmteoverbrenger, die wärmte aanwezig in het substraat gelijkmatig afgeeft en verdeelt.It is an advantage of embodiments of the present invention that a coating according to embodiments of the present invention serves as a heat transfer agent, which evenly distributes and distributes heat present in the substrate.
Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een coating volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding de stroomcapaciteit van het substraat verbetert.It is an advantage of embodiments of the present invention that a coating according to embodiments of the present invention improves the flow capacity of the substrate.
Het is een voordeel van de onderhavige uitvinding dat een coating van slechts beperkte dikte nodig is om de beoogde warmtevoordelen te verkrijgen.It is an advantage of the present invention that a coating of only limited thickness is required to achieve the intended heat benefits.
Het substraat kan vervaardigd zijn uit een metaal.The substrate can be made of a metal.
Het substraat kan vervaardigd zijn uit koper of aluminium.The substrate can be made of copper or aluminum.
Het substraat kan een elektrische geleider of halfgeleider zijn.The substrate can be an electrical conductor or a semiconductor.
De coating kan rechtstreeks op het substraat worden aangebracht.The coating can be applied directly to the substrate.
Er kan een additionele laag worden aangebracht tussen het substraat en de coating.An additional layer can be applied between the substrate and the coating.
BE2017/5157BE2017 / 5157
De additionele laag kan een laag zijn omvattende of bestaande uit tin.The additional layer can be a layer comprising or consisting of tin.
De coating kan worden aangebracht in een of meer toepassingen. Er kunnen tussentijdse verwerkingsstappen worden uitgevoerd.The coating can be applied in one or more applications. Intermediate processing steps can be performed.
Het substraat kan gekozen zijn uit de groep bestaande uit nietijzerhoudende metalen en hun legeringen.The substrate can be selected from the group consisting of non-ferrous metals and their alloys.
Koolstof kan in de vorm bestaan van koolstofnanobuizen, alleen of in een mengsel, in de coating, en kan uitgelijnd zijn. Koolstof kan ook in de vorm bestaan van grafeen, alleen of in een mengsel, in de coating.Carbon can exist in the form of carbon nanotubes, alone or in a mixture, in the coating, and can be aligned. Carbon can also exist in the form of graphene, alone or in a mixture, in the coating.
De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze voor het bereiden van een samenstelling die geschikt is voor coating of andere toepassingen, de werkwijze omvattende de stappen van:The present invention also relates to a method of preparing a composition suitable for coating or other applications, the method comprising the steps of:
- het verschaffen van een mengsel omvattende: een koolstof in de vorm van koolstofnanostructuren zoals, bijvoorbeeld, koolstofnanobuizen, koolstofnanolinten, koolstofnanovezels of visgraat-koolstofnanostructuren, grafiet, fullereen, grafeen, grafeenoxide magnetische koolstof, koolstofzwart of mengseis daarvan in een solventmedium omvattende een of meer van polymeren, cellulosen, aminosilanen of silanen, en/of in een waterig medium omvattende een oppervlakteactieve stof; enproviding a mixture comprising: a carbon in the form of carbon nanostructures such as, for example, carbon nanotubes, carbon nanotubes, carbon nanofibers or herringbone carbon nanostructures, graphite, fullerene, graphene, graphene oxide magnetic carbon, carbon black or mixture thereof in a solvent medium comprising one or more of polymers, celluloses, amino silanes or silanes, and / or in an aqueous medium comprising a surfactant; and
- het verkrijgen van disaggregatie en/of het voorkomen van aggregatie van de koolstof in het medium zodat een samenstelling omvattende een veelheid aan individueel gedispergeerde koolstofdeeltjes zoals koolstofnanostructuren zoals, bijvoorbeeld, koolstofnanobuizen, koolstofnanolinten, koolstofnanovezels of visgraat-koolstofnanostructuren, grafiet, fullereen, grafeen, grafeenoxide magnetische koolstof of mengseis daarvan wordt geproduceerd.obtaining disaggregation and / or preventing aggregation of the carbon in the medium such that a composition comprising a plurality of individually dispersed carbon particles such as carbon nanostructures such as, for example, carbon nanotubes, carbon nanotubes, carbon nanofibers or herringbone carbon nanostructures, graphite, fullerene, graphene, graphene oxide magnetic carbon or mixture requirement thereof is produced.
De massaverhouding van koolstof ten opzichte van oppervlakteactieve stof kan een ondergrens hebben van 10:90 of 20:80 of 30:70 of 40:60 en een bovengrens van 90:10 of 80:20 of 70:30 of 60:40. De massaverhouding van koolstof ten opzichte van oppervlakteactieve stof kan in één voorbeeld 50:50The mass ratio of carbon to surfactant can have a lower limit of 10:90 or 20:80 or 30:70 or 40:60 and an upper limit of 90:10 or 80:20 or 70:30 or 60:40. The mass ratio of carbon to surfactant can be 50:50 in one example
BE2017/5157 zijn.BE2017 / 5157.
Het verkrijgen van disaggregatie en/of het voorkomen van aggregatie wordt verkregen door ultrasoonbehandeling.Obtaining disaggregation and / or preventing aggregation is accomplished by ultrasonic treatment.
De ultrasoonbehandeling kan worden uitgevoerd over een tijdspanne 5 van enkele minuten tor enkele uren of tot er geen vermeldenswaardige toename in dispersie van nanobuizen wordt vastgesteld.The ultrasonic treatment can be performed over a period of several minutes to several hours or until no noticeable increase in nanotube dispersion is observed.
Ultrasoonbehandeling kan worden uitgevoerd als een enkele stap of in meerdere stappen.Ultrasonic treatment can be performed as a single step or in multiple steps.
Het verkrijgen van disaggregatie en/of het voorkomen van aggregatie 10 kan worden uitgevoerd bij elke temperatuur waarbij het waterige medium zieh in vloeibare vorm bevindt.Obtaining disaggregation and / or preventing aggregation can be performed at any temperature at which the aqueous medium is in liquid form.
De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze voor het verschaffen van een samenstelling zoals hierboven beschreven op een substraat, de werkwijze omvattende:The present invention also relates to a method of providing a composition as described above on a substrate, the method comprising:
- het verschaffen van het substraat;- providing the substrate;
- het verschaffen van de samenstelling in een vloeibare toestand op ten minste een gedeelte van het substraat dat resulteert in een coating in de vaste toestand op het substraat.- providing the composition in a liquid state on at least a portion of the substrate resulting in a solid state coating on the substrate.
In de werkwijze kan het verschaffen van de samenstelling het 2 0 verwarmen van de samenstelling in vloeibare toestand verschaffen, dat resulteert in een coating in vaste toestand op het substraat.In the method, providing the composition can provide heating of the composition in a liquid state, which results in a solid state coating on the substrate.
De samenstelling kan worden aangebracht in de vorm van een coating. De coating ken gevormd worden in een of meerdere toepassingen, met of zonder tussentijdse behandelingen.The composition can be applied in the form of a coating. The coatings can be formed in one or more applications, with or without intermediate treatments.
Het verschaffen van het substraat kan het verschaffen van een metaaldrager of een halfgeleider omvatten.The provision of the substrate may comprise the provision of a metal support or a semiconductor.
De werkwijze kan verder een voorbehandelingsstap omvatten, waarin het substraat chemisch wordt behandeld.The method may further include a pretreatment step in which the substrate is chemically treated.
De werkwijze kan verder een naverwarmingsbehandeling omvatten.The method may further comprise a post-heating treatment.
BE2017/5157BE2017 / 5157
De werkwijze kan het polijsten van het gecoate substraat omvatten, zodat de koolstof in de samenstelling wordt uitgelijnd.The method may include polishing the coated substrate so that the carbon in the composition is aligned.
De werkwijze kan het afborstelen van de coating omvatten, dat resulteert in een metaaldrager waarbij het koolstofmateriaal wordt verspreid in het substraat.The method may include brushing the coating, which results in a metal support in which the carbon material is dispersed in the substrate.
De warmtebehandeling kan worden uitgevoerd bij hoge temperatuur. In sommige uitvoeringsvormen kan de warmtebehandeling worden uitgevoerd bij hoge temperatuur. In sommige uitvoeringsvormen kan de warmtebehandeling worden uitgevoerd door branden van de coating met een vlam. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het bindmiddel van de coating kan worden verwijderd. Het is een voordeel van sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een oxidelaag kan worden gevormd in en/of onder de coating.The heat treatment can be performed at high temperature. In some embodiments, the heat treatment can be performed at a high temperature. In some embodiments, the heat treatment can be performed by burning the coating with a flame. It is an advantage of embodiments of the present invention that the binder can be removed from the coating. It is an advantage of some embodiments of the present invention that an oxide layer can be formed in and / or under the coating.
De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op het gebruik van de samenstelling zoals hierboven beschreven voor het remmen van corrosie van een substraat.The present invention also relates to the use of the composition as described above for inhibiting corrosion of a substrate.
De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op het gebruik van een samenstelling zoals hierboven beschreven voor het afvoeren en verdelen van wärmte dat in een substraat wordt verschaft.The present invention also relates to the use of a composition as described above for the removal and distribution of heat provided in a substrate.
0 De onderhavige uitvinding heeft ook betrekking op het gebruik van een samenstelling zoals hierboven beschreven voor het verbeteren van een stroomcapaciteit van een systeem.The present invention also relates to the use of a composition as described above for improving a flow capacity of a system.
Specifieke en te verkiezen aspecten van de uitvinding zijn opgenomen in de bijbehorende onafhankelijke en afhankelijke conclusies. Kenmerken van de afhankelijke conclusies kunnen worden gecombineerd met de kenmerken van de onafhankelijke conclusies en met kenmerken van andere afhankelijke conclusies zoals gepast en niet louter zoals expliciet opgenomen in de conclusies.Specific and preferred aspects of the invention are included in the accompanying independent and dependent claims. Features of the dependent claims may be combined with the features of the independent claims and features of other dependent claims as appropriate and not merely as expressly contained in the claims.
Deze en andere aspecten van de uitvinding worden duidelijk uit en toegelicht met verwijzing naar de hierna beschreven uitvoeringsvorm(en).These and other aspects of the invention are clearly explained and explained with reference to the embodiment (s) described below.
BE2017/5157BE2017 / 5157
Körte beschrijving van de tekeningenShort description of the drawings
FIG. 1 (a) tot (c) illustreren schematisch een werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.FIG. 1 (a) to (c) schematically illustrate a method according to the present invention.
De tekeningen zijn louter schematisch en zijn niet beperkend. In de 5 tekeningen kan de grootte van sommige van de elementen worden overdreven en niet op schaal weergegeven voor illustratieve doeleinden. De afmetingen en de relatieve afmetingen komen niet overeen met werkelijke reducties voor het in praktijk brengen van de uitvinding.The drawings are purely schematic and are not limiting. In the 5 drawings, the size of some of the elements can be exaggerated and not scaled for illustrative purposes. The dimensions and relative dimensions do not correspond to actual reductions for the practice of the invention.
Alle referentietekens in de conclusies mögen niet worden 10 geinterpreteerd als zijnde beperkend voor de doelstelling.All reference marks in the claims should not be interpreted as limiting the objective.
In de verschillende tekeningen verwijzen dezelfde referentietekens naar dezelfde of analoge elementen.In the different drawings, like reference characters refer to like or analogous elements.
Gedetailleerde beschrijving van illustratieve uitvoeringsvormenDetailed description of illustrative embodiments
De onderhavige uitvinding wordt beschreven met betrekking tot specifieke uitvoeringsvormen en met verwijzingen naar bepaalde tekeningen, maar de uitvinding is niet beperkt hiertoe maar uitsluitend tot de conclusies.The present invention is described with reference to specific embodiments and with references to certain drawings, but the invention is not limited thereto but solely to the claims.
Verder worden de termen eerste, tweede en dergelijke in de beschrijving en in de conclusies gebruikt om een onderscheid te maken tussenFurthermore, the terms first, second and the like are used in the description and in the claims to distinguish between
0 gelijkaardige elementen en niet noodzakelijk voor het beschrijven van een opeenvolging, noch in tijd, noch in ruimte, in volgorde of op een andere manier. Het dient vermeld dat de aldus gebruikte termen onder de gepaste omstandigheden onderling verwisselbaar zijn en dat de hierin beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen werken in andere volgordes dan hierin beschreven of gei'llustreerd.0 similar elements and not necessary for describing a sequence, neither in time nor in space, in sequence or in any other way. It is to be noted that the terms thus used are interchangeable under appropriate conditions and that the embodiments of the invention described herein may operate in sequences other than those described or illustrated herein.
Bovendien worden de termen boven, onder en dergelijke in de beschrijving en de conclusies gebruikt voor descriptieve doeleinden en niet noodzakelijk voor het beschrijven van relatieve posities. Het is duidelijk dat de aldus gebruikte termen onder gepaste omstandigheden onderling verwisselbaar zijn enIn addition, the terms above, below, and the like in the description and claims are used for descriptive purposes and not necessarily for describing relative positions. It is clear that the terms thus used are interchangeable under appropriate conditions and
BE2017/5157 dat de hierin beschreven uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen werken in andere oriëntaties dan hierin beschreven of geïllustreerd.BE2017 / 5157 that the embodiments of the invention described herein may operate in orientations other than those described or illustrated herein.
Het dient vermeld dat de term omvattende, gebruikt in de conclusies, niet dient te worden geïnterpreteerd als zijnde beperkt tot de daarna weergegeven middelen; het sluit geen andere elementen of stappen uit. Het dient dus te worden geïnterpreteerd als specificerend voor de aanwezigheid van de gestelde eigenschappen, gehele gefallen, stappen of componenten waarnaar werd verwezen, maar sluit de aanwezigheid of toevoeging van een of meer andere eigenschappen, gehele gefallen, stappen of componenten, of groepen daarvan, niet uit. De bedoeling van de uitdrukking een apparaat omvattende middelen A en B is dus niet beperkt tot apparaten die uitsluitend bestaan uit componenten A en B. Het betekent dat met betrekking tot de onderhavige uitvinding de enige relevante componenten van het apparaat A en B zijn.It is to be noted that the term comprising used in the claims is not to be construed as being limited to the means listed thereafter; it does not exclude other elements or steps. It should therefore be interpreted as specifying for the presence of the stated properties, whole cases, steps or components referred to, but excludes the presence or addition of one or more other properties, whole cases, steps or components, or groups thereof, not off. Thus, the meaning of the term a device comprising means A and B is not limited to devices consisting exclusively of components A and B. It means that, with respect to the present invention, the only relevant components of the device are A and B.
Verwijzing doorheen deze specificatie naar één bepaalde uitvoeringsvorm of een uitvoeringsvorm betekent dat een specifieke eigenschap, structuur of kenmerk beschreven in verband met de uitvoeringsvorm is opgenomen in ten minste één uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. De uitdrukking in één specifiek uitvoeringsvorm of in een uitvoeringsvorm op diverse plaatsen doorheen deze specificatie verwijzen dus niet noodzakelijk allemaal naar dezelfde uitvoeringsvorm, maar kunnen dit wel. Verder kunnen de specifieke eigenschappen, structuren of kenmerken op elke geschikte manier worden gecombineerd, zoals duidelijk is voor eenieder die is onderlegd in het vakgebied van deze openbaring, in een of meer uitvoeringsvormen.Reference throughout this specification to one particular embodiment or an embodiment means that a specific property, structure or feature described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the present invention. Thus, the expression in one specific embodiment or in an embodiment in various locations throughout this specification may not necessarily all refer to the same embodiment, but may. Furthermore, the specific properties, structures or features may be combined in any suitable manner, as is apparent to anyone skilled in the art of this disclosure, in one or more embodiments.
Het is evenzo duidelijk dat in de beschrijving van kenschetsende uitvoeringsvormen van de uitvinding diverse kenmerken van de uitvinding soms samen worden gegroepeerd in een enkele uitvoeringsvorm, figuur, of beschrijving daarvan voor de stroomlijning van de openbaring en hulp bij het begrijpen van een of meer van de diverse inventieve aspecten. Deze methode van openbarring mag echter niet worden geïnterpreteerd alsof de geclaimde uitvinding meer kenmerkenLikewise, it is clear that in the description of exemplary embodiments of the invention, various features of the invention are sometimes grouped together in a single embodiment, figure, or description thereof for streamlining the disclosure and assisting in understanding one or more of the various inventive aspects. However, this method of disclosure should not be interpreted as if the claimed invention has more features
BE2017/5157 zou vereisen dan expliciet vermeld in elke conclusie. In de plaats daarvan liggen, zoals de volgende conclusies weergeven, de inventieve aspecten in minder dan alle kenmerken van een enkele voorgaande geopenbaarde uitvoeringsvorm. De conclusies die volgen in de gedetailleerde beschrijving zijn hierdoor dus expliciet opgenomen in deze gedetailleerde beschrijving, waarbij elke conclusie op zichzelf staat als een afzonderlijke uitvoeringsvorm van deze uitvinding.BE2017 / 5157 would then require explicitly stated in each conclusion. Instead, as the following claims show, the inventive aspects lie in less than all of the features of a single previous disclosed embodiment. Thus, the claims that follow in the detailed description are expressly included in this detailed description, each claim standing alone as a separate embodiment of this invention.
Verder is het, hoewel sommige hierin beschreven uitvoeringsvormen sommige maar geen andere kenmerken opgenomen in andere uitvoeringsvormen omvatten, de bedoeling dat combinaties van kenmerken van verschillende uitvoeringsvormen binnen de doelstel li ng van de uitvinding liggen, en verschillende uitvoeringsvormen vormen, zoals duidelijk is voor de ervaren deskundige. Bijvoorbeeld, in de volgende conclusies kan elke van de geclaimde uitvoeringsvormen in elke combinatie worden gebruikt.Furthermore, while some embodiments described herein include some but not other features incorporated in other embodiments, combinations of features of different embodiments are intended to be within the scope of the invention and constitute different embodiments, as is apparent to those skilled in the art expert. For example, in the following claims, any of the claimed embodiments can be used in any combination.
In de hierin verschaffe beschrijving zijn diverse specifieke details opgenomen. Het is echter duidelijk dat uitvoeringsvormen van de uitvinding in de praktijk kunnen worden gebracht zonder deze specifieke details. In andere instanties werden bekende werkwijzen, structuren en technieken niet in detail weergegeven om de duidelijkheid van deze beschrijving niet in het gedrang te brengen.Various specific details are included in the description provided herein. It is clear, however, that embodiments of the invention can be practiced without these specific details. In other instances, known methods, structures and techniques have not been presented in detail in order not to compromise the clarity of this description.
In een eerste aspect verschaft de onderhavige uitvinding een samenstelling voor een coating, waarbij de samenstelling koolstof omvat in de vorm van koolstofnanostructuren zoals, bijvoorbeeld, koolstofnanobuizen, koolstofnanolinten, koolstofnanovezels of visgraat-koolstofnanostructuren, koolstofzwart, grafiet, fullereen, grafeen, grafeenoxide magnetische koolstof of mengsels daarvan in een solventmedium, genoemd solventmedium omvattende een of meer van polymeren, cellulosen of cellulosederivaten, aminosilanen of silanen, en/of in een waterig medium, genoemd waterig medium omvattende een oppervlakteactieve stof. Sommige voorbeelden daarvan worden meer in detail beschreven, maar uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zijn niet beperkt hiertoe.In a first aspect, the present invention provides a coating composition, the composition comprising carbon in the form of carbon nanostructures such as, for example, carbon nanotubes, carbon nanotubes, carbon nanofibers or herringbone carbon nanostructures, carbon black, graphite, fullerene, graphene, graphene oxide, magnetic carbon, or mixtures thereof in a solvent medium, said solvent medium comprising one or more of polymers, celluloses or cellulose derivatives, aminosilanes or silanes, and / or in an aqueous medium, said aqueous medium comprising a surfactant. Some examples thereof are described in more detail, but embodiments of the present invention are not limited to them.
BE2017/5157BE2017 / 5157
Koolstofnanobuizen kunnen enkelwandige nanobuizen (SWCNTs), dubbelwandige nanobuizen of meerwandige koolstofnanobuizen (MWCNTs) zijn. De term enkelwandig zoals hierin gebruikt in verband met koolstofnanobuizen verwijst naar koolstofnanobuizen met een enkele koolstofwand. De nanobuizen kunnen variëren in diameter en in lengte. In uitvoeringsvormen kan de diameter van de nanobuizen in het gebied liggen van 0,4 nm tot 100 nm of zelfs tot 200 nm, inclusief alle waarden tot de kleinste diameter zoals kan worden geproduceerd. In uitvoeringsvormen kan de lengte van de koolstofnanobuizen in het gebied liggen van een of enkele nanometers tot centimeters, uitsluitend beperkt door de maximumlengte waarbij deze nanobuizen kunnen worden gesynthetiseerd. Het is duidelijk dat externe onzuiverheden, zoals katalysatormetaaldeeltjes, fullereenhoudende koolstof, amorf koolstof, grafiethoudende koolstof en koolstofringen in verschillende maten aanwezig kunnen zijn in bereide ruwe koolstofnanotubestalen. SWCNT-materialen zijn gewoonlijk een mengsel van zowel halfgeleidende types als metaaltypes. In een uitvoeringsvorm kan de metaalvorm van koolstofnanobuizen uit de veelheid aan koolstofnanobuizen worden verwijderd. In een uitvoeringsvorm kunnen gezuiverde SWCNTs worden gebruikt. Werkwijzen voor zuivering van commercieel verkrijgbare of in het laboratorium bereide nanobuizen zijn bekend in het vakgebied.Carbon nanotubes can be single-walled nanotubes (SWCNTs), double-walled nanotubes or multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). The term single wall as used herein in connection with carbon nanotubes refers to single carbon wall carbon nanotubes. The nanotubes can vary in diameter and length. In embodiments, the diameter of the nanotubes can range from 0.4 nm to 100 nm or even up to 200 nm, including all values down to the smallest diameter as can be produced. In embodiments, the length of the carbon nanotubes can range from one or a few nanometers to centimeters, limited only by the maximum length at which these nanotubes can be synthesized. It is understood that external impurities, such as catalyst metal particles, fullerene containing carbon, amorphous carbon, graphite containing carbon and carbon rings, may be present in various sizes in prepared carbon carbon nanotubes. SWCNT materials are usually a mixture of both semiconductor and metal types. In one embodiment, the metal form of carbon nanotubes can be removed from the plurality of carbon nanotubes. In one embodiment, purified SWCNTs can be used. Methods for purification of commercially available or laboratory prepared nanotubes are known in the art.
0 De synthèse van de koolstofnanobuizen wordt bij voorkeur uitgevoerd door afzetting van koolstof van een gasfase of een plasma. Deze technieken zijn bekend bij eenieder die is onderlegd in het vakgebied.The synthesis of the carbon nanotubes is preferably carried out by depositing carbon from a gas phase or a plasma. These techniques are known to anyone skilled in the art.
Fullerenen zijn kenmerkend bekend als sferische moleculen omvattende koolstofatomen die een hoge mate van Symmetrie hebben en die de derde elementmodificatie van koolstof (naast diamant en grafiet) vormen.Fullerenes are typically known as spherical molecules comprising carbon atoms that have a high degree of symmetry and form the third element modification of carbon (in addition to diamond and graphite).
Grafeen is kenmerkend bekend als monoatomische lagen van sp2gehybridiseerde koolstofatomen. Het is bekend dat grafeen excellente in-vlak elektrische en thermische geleidbaarheid vertoont. Grafenen kunnen, bijvoorbeeld, worden verkregen door grafietexfoliatie, CVD, epitaxiale groei, totale organischeGraphene is typically known as monoatomic layers of sp 2 hybridized carbon atoms. Graphene is known to exhibit excellent in-plane electrical and thermal conductivity. Graphenes can be obtained, for example, by graphite exfoliation, CVD, epitaxial growth, total organic
BE2017/5157BE2017 / 5157
Synthese, plasmabreking van natuurlijk gas, enz.Synthesis, plasma refraction of natural gas, etc.
In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt, voor het bereiden van de samenstelling, het mengen van de koolstof in het solventmedium, genoemd solventmedium omvattende een of meer van polymeren, Cellulosen of cellulosederivaten, aminosilanen of silanen, en/of in het waterige medium uitgevoerd in de vloeibare toestand, waarbij voldoende solvent (flui'dumdispersiemedium) wordt gebruikt zodat een pasta of dispersie (meer specifiek een suspension) wordt geproduceerd. Tijdens het mengen in vloeibare toestand kan ten minste een oppervlakteactieve stof, maar optioneel ook een of meer andere additieven/oppervlakteactieve middelen, worden toegevoegd. De een of meer additieven/oppervlakteactieve middelen zijn bij voorkeur gekozen uit verdere oppervlakteactieve stoffen, antioxidatiemedia, bindmiddelen, solventen, vloeimedia en/of zure media.In a preferred embodiment, for preparing the composition, mixing the carbon in the solvent medium, said solvent medium comprising one or more of polymers, Celluloses or cellulose derivatives, aminosilanes or silanes, and / or in the aqueous medium is carried out in the liquid state , using sufficient solvent (fluid dispersion medium) to produce a paste or dispersion (more specifically, a suspension). At least one surfactant, but optionally also one or more other additives / surfactants, may be added during the liquid mixing. The one or more additives / surfactants are preferably selected from further surfactants, antioxidant media, binders, solvents, flow media and / or acidic media.
De oppervlakteactieve stoffen kunnen van een niet-ionactief, anionactief, kationactief en/of amfoteer type zijn, en meer specifiek bijdragen tot het verkrijgen van een stabiele dispersie of suspensie. Geschikte oppervlakteactieve stoffen in de context van de uitvinding zijn, bijvoorbeeld, een alkylsulfonaat of alkarylsulfonaat oppervlakteactieve stof. Bijvoorbeeld, de oppervlakteactieve stof kan SDBS, natriumdodecylsulfaat (SDS), natriumdodecylsulfonaat (SDSA), natrium n2 0 lauroylsacrosinaat (bv., Sarkosyl®), natriumalkyl allylsulfosuccinaat (bv., TREM®), poly (styreensulfonaat) natriumzout (PSS), dodecyltrimethylammoniumbromide (DTAB), cetyltrimethylammoniumbromide (CTAB), Brij (bv., Brij 78, Brij 700), Triton' X (bv., Triton' X-100, Triton' X-114, Triton' X-405), PVP (bv, PVP-10, PVP-40, PVP-1300, polyethyleenoxide-polyproyleenoxide-polyethyleenoxide (PEO-PPO-PEO triblock polymeer) (Pluronic®) (bv, Pluronic® P103, Pluronic® P104 Pluronic® P105 Pluronic® P108, Pluronic® F98, Pluronic® F68, Pluronic® F127, Pluronic® F87, Pluronic® F77, Pluronic® F85), polyethyleenoxide-polybutyleenoxidepolyethyleenoxide (PEO-PBO-PEO triblock polymeer) (bv, EBE), Tween' (bv. Tween' 20, Tween' 40 Tween' 60, Tween' 80, Tween' 85), en natriumcholaat zijn.The surfactants can be of a non-ionic, anionic, cationic and / or amphoteric type, and more specifically contribute to obtaining a stable dispersion or suspension. Suitable surfactants in the context of the invention are, for example, an alkyl sulfonate or alkaryl sulfonate surfactant. For example, the surfactant can be SDBS, sodium dodecyl sulfate (SDS), sodium dodecyl sulfonate (SDSA), sodium n2 0 lauroyl sacrosinate (e.g., Sarkosyl®), sodium alkyl allylsulfosuccinate (e.g., TREM®), poly (styrene sulfonimethylethyl ammonium (PSStronium)) sodium salt (PSS). (DTAB), cetyltrimethylammonium bromide (CTAB), Brij (e.g., Brij 78, Brij 700), Triton 'X (e.g., Triton' X-100, Triton 'X-114, Triton' X-405), PVP (e.g. , PVP-10, PVP-40, PVP-1300, polyethylene oxide-polypropylene oxide-polyethylene oxide (PEO-PPO-PEO triblock polymer) (Pluronic®) (e.g., Pluronic® P103, Pluronic® P104 Pluronic® P105 Pluronic® P108, Pluronic® F98, Pluronic® F68, Pluronic® F127, Pluronic® F87, Pluronic® F77, Pluronic® F85), polyethylene oxide-polybutylene oxide polyethylene oxide (PEO-PBO-PEO triblock polymer) (eg, EBE), Tween '(eg Tween' 20, Tween '40, Tween' 60, Tween '80, Tween' 85), and are sodium cholate.
BE2017/5157BE2017 / 5157
Combinaties van oppervlakteactieve stoffen kunnen ook worden gebruikt. Geschikte oppervlakteactieve stoffen zijn commercieel verkrijgbaar of kunnen worden vervaardigd door werkwijzen die bekend zijn in het vakgebied.Surfactant combinations can also be used. Suitable surfactants are commercially available or can be prepared by methods known in the art.
In voorkeursuitvoeringsvormen kan ten minste een van de volgende 5 oppervlakteactieve stoffen worden gebruikt: C16TMABr als kationactieve oppervlakteactieve stof, SDBS als anionactieve oppervlakteactieve stof en Pluronic®In preferred embodiments, at least one of the following 5 surfactants can be used: C16TMABr as cationic surfactant, SDBS as anionic surfactant and Pluronic®
F127 als niet-ionactieve oppervlakteactieve stof.F127 as a non-ionic surfactant.
De concentratie van de oppervlakteactieve stof kan variëren. In extreem läge concentraties worden oppervlakteactieve stoffen kenmerkend voornamelijk aangetroffen op het oppervlak van de waterige fase met hun hydrofiele uiteinden in het water gericht en de hydrofobe staarten ervan weg gericht. Als de concentratie verhoogt raakt het oppervlak van de waterige omgeving uiteindelijk verzadigd en moeten moleculen beginnen bestaan in de oplossing. Dit punt is bekends als de kritieke micelleconcentratie (CMC) en onmiddellijk op dit punt hebben oppervlakteactieve stof-moleculen de vorm van sfeervormige micellen. In de aanwezigheid van CNTs wordt zelf-montage van oppervlakteactieve stoffen geactiveerd door de affiniteit van deze laatste voor de CNT-zijwanden. Het dispergeervermogen van verschillende oppervlakteactieve stoffen is inherent als gevolg van hun chemische organisatie. De kwaliteit van nanotubedispersie kanThe concentration of the surfactant may vary. In extremely low concentrations, surfactants are typically found primarily on the surface of the aqueous phase with their hydrophilic ends facing the water and their hydrophobic tails facing away. As the concentration increases, the surface of the aqueous environment eventually becomes saturated and molecules must begin to exist in the solution. This point is known as the critical micelle concentration (CMC) and immediately at this point surfactant molecules are in the form of atmospheric micelles. In the presence of CNTs, self-mounting of surfactants is activated by the latter's affinity for the CNT sidewalls. The dispersing ability of various surfactants is inherent due to their chemical organization. The quality of nanotube dispersion is possible
0 worden geoptimaliseerd in functie van de verhouding CNT ten opzichte van oppervlakteactieve stof.0 are optimized in function of the ratio of CNT to surfactant.
Een solventmedium kan glycolforal, ethyleenglycol, methyleenether, formal ethyleenglycolformal, formaldehyde ethyleenacetal, 1,3-dioxolaan, formalglycol, glycoformal, glycolmethyleenether, methyleenglycolmethyleenether, dihydro-1,3 dioxol, dioxolaan, dioxolanne, tetrahydrofuraan, oxolaan, dioxilaan, butyleenoxide, furanidine, hydrofuraan, oxacyclopentaan, tetramethyleenoxide, tetraidrofurano, 1,4-epoxybutaan, tetrahydrofuraan, tetrahydrofuranne, cyclotetramethyleenoxide, tetrahydrofuraan, Agrisynth THF, cyclotetramethyleen, THF, tetrahydro-furaan, butaan, 1,4-epoxy-, polytetrahydrofuraan, butaan a,d-oxideA solvent medium can be glycolforal, ethylene glycol, methylene ether, formal ethylene glycol formal, formaldehyde ethylene acetal, 1,3-dioxolane, formalglycol, glycoformal, glycolmethylene ether, methylene glycolmethylene ether, dihydro-1,3 dioxol, dioxolane, dioxolanne, tetrahydroxy oxane, furanyl oxane hydrofuran, oxacyclopentane, tetramethylene oxide, tetraidrofurano, 1,4-epoxybutane, tetrahydrofuran, tetrahydrofuranne, cyclotetramethylene oxide, tetrahydrofuran, Agrisynth THF, cyclotetramethylene, THF, tetrahydrofuran, butane, 1,4-epoxy-hydroxurane, polytetrahydroxurane
BE2017/5157 zijn. Het solventmedium kan een of meer van polymeren, cellulosen of cellulosederivaten, aminosilanen of silanen omvatten.BE2017 / 5157. The solvent medium can comprise one or more of polymers, celluloses or cellulose derivatives, aminosilanes or silanes.
In sommige uitvoeringsvormen kan de coating ook andere deeltjes omvatten, zoals, bijvoorbeeld, microdeeltjes. Dergelijke deeltjes kunnen, bijvoorbeeld, metalen deeltjes, zoals metaaldeeltjes, zijn.In some embodiments, the coating may also include other particles, such as, for example, microparticles. Such particles can be, for example, metal particles, such as metal particles.
In een aspect verschaft de openbaring een werkwijze voor het bereiden van een samenstelling die geschikt is voor coating- of andere toepassingen. Coating kan op voordelige wijze het verschaffen zijn van een coating van een metalen substraat of metaaldrager. In een uitvoeringsvorm omvat de werkwijze de stappen van:In one aspect, the disclosure provides a method of preparing a composition suitable for coating or other applications. Coating may advantageously provide a coating of a metal substrate or metal support. In one embodiment, the method comprises the steps of:
- het verschaffen van een mengsel omvattende: koolstof in een waterig medium dat een oppervlakteactieve stof omvat of in een solventmedium dat polymeren, cellulosen, aminosilanen, silanen omvat; en- providing a mixture comprising: carbon in an aqueous medium comprising a surfactant or in a solvent medium comprising polymers, celluloses, amino silanes, silanes; and
- het verkrijgen van de disaggregatie en/of het voorkomen van 15 aggregatie van de koolstof in het medium zodat een samenstelling omvattende een veelheid aan individueel gedispergeerde koolstofdeeltjes van koolstofnanobuizen, fullereen, grafeen, grafeenoxide of mengsels daarvan wordt geproduceerd. De massaverhouding van koolstof ten opzichte van oppervlakteactieve stof kan een ondergrens hebben van 10:90 of 20:80 of 30:70 of 40:60 en een bovengrens van- obtaining the disaggregation and / or preventing aggregation of the carbon in the medium to produce a composition comprising a plurality of individually dispersed carbon particles of carbon nanotubes, fullerene, graphene, graphene oxide or mixtures thereof. The mass ratio of carbon to surfactant can have a lower limit of 10:90 or 20:80 or 30:70 or 40:60 and an upper limit of
0 90:10 of 80:20 of 70:30 of 60:40. De massaverhouding van koolstof ten opzichte van oppervlakteactieve stof kan in één voorbeeld 50:50 zijn.0 90:10 or 80:20 or 70:30 or 60:40. The mass ratio of carbon to surfactant can be 50:50 in one example.
In diverse uitvoeringsvormen, waarbij het koolstofmateriaal koolstofnanobuizen zijn, die SWCNT, DWCNT, MWCNT of combinaties daarvan kunnen zijn, wordt disaggregatie of preventie van aggregatie verkregen door ultrasoonbehandeling. Sonificatie kan ook worden gebruikt voor de andere op koolstof gebaseerde deeltjes die kunnen worden gebruikt in de samenstelling van de onderhavige uitvinding. Disaggregatie of preventie van aggregatie kan worden uitgevoerd bij elke temperatuur waarbij het waterige medium of solventmedium zieh in vloeibare vorm bevindt. Bijvoorbeeld, als ultrasoonbehandeling wordtIn various embodiments, where the carbon material is carbon nanotubes, which may be SWCNT, DWCNT, MWCNT or combinations thereof, disaggregation or prevention of aggregation is accomplished by ultrasonic treatment. Sonification can also be used for the other carbon-based particles that can be used in the composition of the present invention. Disaggregation or prevention of aggregation can be performed at any temperature at which the aqueous medium or solvent medium is in liquid form. For example, if ultrasonic treatment becomes
BE2017/5157 gebruikt kan deze worden uitgevoerd bij een temperatuur in een gebied van 0 °C tot 85 °C. In een uitvoeringsvorm kan de ultrasoonbehandeling worden uitgevoerd bij een temperatuur in een gebied van 7 °C tot 15 °C. Ultrasoonbehandelingstijden kunnen variëren. Ultrasoonbehandeling kan worden uitgevoerd in een tijdspanne variërend van enkele minuten tot enkele uren. Bijvoorbeeld, ultrasoonbehandeling kan worden uitgevoerd gedurende 1 uur, 2 uur, 3 uur, of tot er geen noemenswaardige verhoging in de dispersie van nanobuizen wordt waargenomen. Ultrasoonbehandeling kan worden uitgevoerd in een enkele stap of in meerdere stappen. Bijvoorbeeld, een tweefasige ultrasoonbehandelingstap kan worden uitgevoerd: 3% amplitude gedurende 30 min gevolgd door 25% amplitude gedurende 1 uur. Deze eerste, laag-vermogen fase van ultrasoonbehandeling kan de traditionele menging met hoge afschuiving vervangen. Een gepulseerd energieprofiel (10 s pulsen met 2 s dode tijd) kan voor beide fasen worden opgenomen om verwarming te voorkomen. Na ultrasoonbehandeling kunnen de dispersies worden gecentrifugeerd om gebundelde nanobuizen en metaaldeeltjesonzuiverheden te verwijderen.BE2017 / 5157 can be performed at a temperature in a range from 0 ° C to 85 ° C. In one embodiment, the ultrasonic treatment can be performed at a temperature in a range from 7 ° C to 15 ° C. Ultrasonic treatment times may vary. Ultrasonic treatment can be performed in a time span ranging from a few minutes to several hours. For example, ultrasonic treatment can be performed for 1 hour, 2 hours, 3 hours, or until no significant increase in the nanotube dispersion is observed. Ultrasonic treatment can be performed in a single step or in multiple steps. For example, a two-stage ultrasonic treatment step can be performed: 3% amplitude for 30 min followed by 25% amplitude for 1 hour. This first, low-power ultrasonic treatment phase can replace traditional high shear mixing. A pulsed energy profile (10 s pulses with 2 s dead time) can be included for both phases to avoid heating. After ultrasonic treatment, the dispersions can be centrifuged to remove bundled nanotubes and metal particle impurities.
In een andere uitvoeringsvorm omvat de werkwijze het bereiden van een solventmedium en/of waterig medium door het toevoegen van een oppervlakteactieve stof aan een waterige vloeistof (zoals water) of door het toevoegen van polymeren, cellulosen, aminosilanen of silanen aan een solventmedium en vervolgens het toevoegen van koolstof, bijvoorbeeld in de vorm van koolstofnanobuizen en grafeen, aan het solventmedium en/of het waterige medium. Het is duidelijk dat de diverse componenten van de onderhavige samenstelling in elke volgorde kunnen worden toegevoegd om hetzelfde eindresultaat te verkrijgen.In another embodiment, the method comprises preparing a solvent medium and / or aqueous medium by adding a surfactant to an aqueous liquid (such as water) or by adding polymers, celluloses, amino silanes or silanes to a solvent medium and then adding carbon, for example in the form of carbon nanotubes and graphene, to the solvent medium and / or the aqueous medium. It is clear that the various components of the present composition can be added in any order to obtain the same end result.
Door de werkwijze volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige openbaring kan een samenstelling worden verkregen die individueel gedispergeerde koolstofnanobuisdeeltjes en/of fullereendeeltjes en/of grafeendeeltjes en/of grafeenoxidedeeltjes en/of mengsels daarvan omvat. De individueel gedispergeerdeBy the method according to embodiments of the present disclosure, a composition can be obtained which comprises individually dispersed carbon nanotube particles and / or fullerene particles and / or graphene particles and / or graphene oxide particles and / or mixtures thereof. The individually dispersed
BE2017/5157 nanobuizen kunnen SWCNT, DWCNT, MWCNT of combinaties daarvan zijn. Dispersie is een maat voor de mate waarin de nanobuizen bestaan in gei'ndividualiseerde vorm.BE2017 / 5157 nanotubes can be SWCNT, DWCNT, MWCNT or combinations thereof. Dispersion is a measure of the extent to which the nanotubes exist in individualized form.
In een uitvoeringsvorm omvat de werkwijze verder de stap van het ultracentrifugeren van het gesonificeerde mengsel. Men gaat ervan uit dat ultracentrifugatie van het gesonificeerde mengsel kan bijdragen tot het verwijderen van onzuiverheden zoals katalysatordeeltjes (d.w.z., Fe-onzuiverheden), amorfe koolstof aanwezig in het initiële ruwe koolstofnanobuismateriaal, en ook helpt bij het verwijderen van gebundelde koolstofnanobuizen uit de oplossing. Ultracentrifugatieomstandigheden kunnen worden gekozen om optimale resultaten te verkrijgen.In one embodiment, the method further comprises the step of ultracentrifuging the sonicated mixture. It is believed that ultracentrifugation of the sonicated mixture can help to remove impurities such as catalyst particles (i.e., Fe impurities), amorphous carbon present in the initial raw carbon nanotube material, and also assist in removing bundled carbon nanotubes from the solution. Ultracentrifugation conditions can be chosen to obtain optimal results.
Tijdens gebruik van de samenstelling kan de samenstelling aan het substraat worden aangebracht in vloeibare toestand, zoals een pasta, of als een dispersie. Dit kan, bijvoorbeeld, worden uitgevoerd door injectie, sproeiing, doctorblading, immersie, rolling en dergelijke, of een combinatie van de vermelde werkwijzen. Deze technieken zijn bekend bij eenieder die is onderlegd in het vakgebied. De coatingsamenstelling kan verder worden aangebracht op het volledige oppervlak van het substraat of slechts op een gedeelte daarvan. Voor selectieve toepassingen op slechts enkele delen van het substraat worden, bijvoorbeeld, werkwijzen toegepast die conventioneel worden gebruikt bij druktechnologie zoals, bijvoorbeeld, rotogravure, screenprinting of stempelprinting. Verder kan dienovereenkomstig regeling worden uitgevoerd via, bijvoorbeeld, inkjet-technieken teneinde de sproeistroom alleen op een gedeelte van het oppervlak van het substraat te richten tijdens sproeioperatie.While using the composition, the composition can be applied to the substrate in a liquid state, such as a paste, or as a dispersion. This can be done, for example, by injection, spraying, doctorblading, immersion, rolling and the like, or a combination of the methods mentioned. These techniques are known to anyone skilled in the art. The coating composition can further be applied to the entire surface of the substrate or only a portion thereof. For selective applications on only a few parts of the substrate, for example, methods are used which are conventionally used in printing technology such as, for example, rotogravure, screen printing or stamp printing. Furthermore, control can be performed accordingly via, for example, inkjet techniques to direct the spray flow only to a portion of the surface of the substrate during spray operation.
Een substraat zoals, bijvoorbeeld, een metaaldrager in de context van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dient bij voorkeur worden geïnterpreteerd als een metaaldraad, strook, stroombuis of een elektromechanische component die bij voorkeur is vervaardigd uit niet-ijzerhoudende materialen zoals koper en/of koperlegeringen, aluminium en/of aluminiumlegeringen, ofA substrate such as, for example, a metal support in the context of embodiments of the present invention should preferably be interpreted as a metal wire, strip, flow tube or an electromechanical component which is preferably made of non-ferrous materials such as copper and / or copper alloys, aluminum and / or aluminum alloys, or
BE2017/5157 ijzerhoudende materialen zoals ijzer en/of ijzerlegeringen. In voorkeursuitvoeringsvormen is de metaaldrager vervaardigd uit de groep van zuurstofvrij koper en/of koperlegeringen of zuurstofvrij hoog-thermisch geleidend koper en/of koperlegeringen.BE2017 / 5157 ferrous materials such as iron and / or iron alloys. In preferred embodiments, the metal support is made from the group of oxygen-free copper and / or copper alloys or oxygen-free high-thermally conductive copper and / or copper alloys.
In een uitvoeringsvorm kan de aanwezigheid van op koolstof gebaseerde deeltjes, zoals, bijvoorbeeld, uit SWCNT, MWCNT of grafeen, worden gedetecteerd nadat het werd afgezet op een substraat door het aanbrengen van de samenstelling. Bijvoorbeeld, NIR-emissiespectra van het substraat waarop de samenstelling werd afgezet kan worden verkregen door standaardwerkwijzen. De spectra kunnen worden vergeleken met een referentiespectrum voor vergelijkingsof opsporingsdoeleinden.In one embodiment, the presence of carbon-based particles, such as, for example, from SWCNT, MWCNT or graphene, can be detected after it has been deposited on a substrate by applying the composition. For example, NIR emission spectra of the substrate on which the composition was deposited can be obtained by standard methods. The spectra can be compared with a reference spectrum for comparison or tracking purposes.
Aspecten van de onderhavige openbaring vergemakkelijken maatregelen te bestrijding van namaak waardoor samenstellingen van de openbaring kunnen worden gedrukt op en/of geïmpregneerd in en/of gecoat op elk artikel op elk punt in de productie of distributie van het artikel. De samenstellingen kunnen dienovereenkomstig worden gedetecteerd op het artikel na productie of distributie ervan om een legitieme bron van het artikel te verifiëren via detectie van het bijna-infrarood signaal van de samenstelling, waardoor het artikel wordt geauthenticeerd. Daarentegen wijst, voor elk artikel waarvan men verwacht dat hetAspects of the present disclosure facilitate counterfeit countermeasures allowing disclosure compositions to be printed on and / or impregnated in and / or coated on any item at any point in the manufacture or distribution of the item. Accordingly, the compositions can be detected on the article after production or distribution to verify a legitimate source of the article through detection of the near infrared signal from the composition, thereby authenticating the article. On the other hand, for any item expected to
0 werd bedrukt en/of geïmpregneerd met een samenstelling van de openbaring, afwezigheid van het bijna-infrarood signaal van de samenstelling erop dat het artikel niet authentiek is, zoals in het geval van een namaakartikel, of een artikel dat niet correct werd gedistribueerd en/of geïmporteerd.0 was printed and / or impregnated with a composition of the disclosure, absence of the near infrared signal from the composition indicating that the article is not authentic, such as in the case of a counterfeit article, or an article that was not properly distributed and / or imported.
In een ander aspect verschaft de onderhavige uitvinding werkwijzen voor het aanbrengen van een samenstelling op een substraat zoals, bijvoorbeeld, een metaaldrager of een halfgeleider, de werkwijze omvattende het aanbrengen van het substraat; op ten minste een gedeelte van het oppervlak van het substraat het aanbrengen van de samenstelling in een vloeibare toestand; en optioneel het verwarmen van de samenstelling in de vloeibare toestand, teneinde een coating inIn another aspect, the present invention provides methods of applying a composition to a substrate such as, for example, a metal support or a semiconductor, the method comprising applying the substrate; applying the composition in a liquid state to at least a portion of the surface of the substrate; and optionally heating the composition in the liquid state to form a coating
BE2017/5157 vaste toestand te verkrijgen op het substraat. Het substraat dat moet worden gecoat kan worden aangebracht op een automatisch transportmiddel, dat walsen kan omvatten, en dat het substraat automatisch door een coating- en verwarmingseenheid kan voeren.BE2017 / 5157 obtainable solid state on the substrate. The substrate to be coated can be applied to an automatic transport means, which may include rollers, and which can automatically pass the substrate through a coating and heating unit.
Dit is schematisch geïllustreerd in Figuren 1 (a)-(c). Figuur 1 (a) illustreert één voorbeeld van hoe een samenstelling op een substraat wordt aangebracht door middel van sproeiing door middel van een sproeicoatingeenheid. Geschikte sproeicoatingeenheden kunnen een inkjetprintproces omvatten, bijvoorbeeld, thermische inkjetprinting, piëzo-elektrische inkjetprinting of continue en druppel-op-aanvraag inkjetprinting (continue inkjetprinting, DOD-inkjetprinting) en aerosolprinters. Bij inkjetprinting wordt druppelvorming bij voorkeur verkregen in een piëzo-elektrisch aangedreven printkop. Een meer praktische benadering kan het gebruik zijn van een conventioneel spuitpistoolsysteem. Een HVLP- of LVLPluchtpistool spuittechniek kan worden gebruikt, evenals een spuittechniek zonder lucht. Sproeiing kan handmatig, met geautomatiseerde spuitsystemen of in spuitcabines worden uitgevoerd. Figuur 1 (b) illustreert dipcoating als middel voor het aanbrengen van de coating en tenslotte illustreert Figuur 1(c) borstelen als middel het aanbrengen van de coating po het substraat.This is schematically illustrated in Figures 1 (a) - (c). Figure 1 (a) illustrates one example of how a composition is applied to a substrate by spraying by means of a spray coating unit. Suitable spray coating units can include an inkjet printing process, for example, thermal inkjet printing, piezoelectric inkjet printing or continuous and drop-on-demand inkjet printing (continuous inkjet printing, DOD inkjet printing) and aerosol printers. In inkjet printing, drop formation is preferably obtained in a piezoelectrically driven print head. A more practical approach can be to use a conventional spray gun system. An HVLP or LVLP air gun spraying technique can be used, as can an airless spraying technique. Spraying can be done manually, with automated spraying systems or in spray booths. Figure 1 (b) illustrates dip coating as a means of applying the coating and finally Figure 1 (c) illustrates brushing as a means of applying the coating to the substrate.
Nadat het substraat is gecoat waarbij de coating zieh in een vloeibareAfter the substrate is coated with the coating in a liquid
0 toestand bevindt, wordt het gecoate substraat optioneel verwarmd en uitgehard door middel van een warmtebehandelingseenheid. Het dient vermeld dat hoewel in de onderhavige voorbeelden een verwarmingsstap wordt opgestart, deze verwarmingsstap optioneel is. De werkwijze kan ook, volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, worden uitgevoerd zonder verwarmingsstap. Wanneer verwarming wordt gebruikt, kan verwarming van het gecoate substraat worden uitgevoerd door heteluchtverwarming bij temperaturen tussen 30 °C en 800 °C, wat een gemiddelde oxidatietemperatuur van koolstofmaterialen is die gekenmerkt zijn door een hoge mate van grafitisering, bij voorkeur tot 600 °C, wat de gemiddelde oxidatietemperatuur van koolstofmaterialen is die gekenmerkt zijn door een läge0 state, the coated substrate is optionally heated and cured by a heat treatment unit. It should be noted that although a heating step is initiated in the present examples, this heating step is optional. Also, according to embodiments of the present invention, the method can be performed without a heating step. When heating is used, heating of the coated substrate can be performed by hot air heating at temperatures between 30 ° C and 800 ° C, which is an average oxidation temperature of carbon materials characterized by a high degree of graphitisation, preferably up to 600 ° C, which is the average oxidation temperature of carbon materials characterized by a low
BE2017/5157 mate van grafitisering.BE2017 / 5157 degree of graphitisation.
Voor het aanbrengen van een coating kan een voorbehandelingsstap worden uitgevoerd, bijvoorbeeld door het substraat te spoelen met een zuur. Voorbeelden van zuren die kunnen worden gebruikt kunnen niet-oxiderende zuren zijn, zoals azijnzuur, citroenzuur, wijnsteenzuur, zoutzuur en ook verdunde oxiderende zuren. Als het substraat bijvoorbeeld een kopersubstraat is, reageren niet-oxiderende zuren met het geoxideerd koper om uitsluitend zuiver koper over te houden. Geconcentreerde oxiderende zuren lossen koper op, maar correct verdunde kunnen worden gebruikt voor het verwijderen van oxiden alleen. Voorbehandeling kan ook het aanbrengen van solventen zoals aceton omvatten. Als het koper wordt ondergedompeld in aceton, worden geoxideerde deeltjes weg van het materiaal gestript om alleen zuiver koper over te houden. Andere types van materialen kunnen worden gebruikt wanneer andere Substraten worden gebruikt.A pre-treatment step can be performed before applying a coating, for example by rinsing the substrate with an acid. Examples of acids that can be used can be non-oxidizing acids, such as acetic acid, citric acid, tartaric acid, hydrochloric acid and also dilute oxidizing acids. For example, if the substrate is a copper substrate, non-oxidizing acids react with the oxidized copper to leave pure copper only. Concentrated oxidizing acids dissolve copper, but properly diluted can be used to remove oxides alone. Pretreatment can also include the application of solvents such as acetone. When the copper is immersed in acetone, oxidized particles are stripped away from the material to leave only pure copper. Other types of materials can be used when other Substrates are used.
In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan een substraat ten minste gedeeltelijk of volledig worden gecoat met een samenstelling volgens de onderhavige uitvinding. Dit kan in functie zijn van de gewenste warmteafvoereigenschap van het verkregen gecoate substraat.In embodiments of the present invention, a substrate can be at least partially or completely coated with a composition of the present invention. This can be in function of the desired heat dissipation property of the obtained coated substrate.
Er kan ook een nabehandelingsstap worden uitgevoerd op het gecoate substraat, waar de coating zieh in gedroogde of vaste toestand bevindt. Een nabehandelingsstap kan verwarming omvatten, bijvoorbeeld een vlambehandelingsstap bij een temperatuur tussen 300 en 800 °C, bv. tussen 300 °C en 800 °C, afhankelijk van de gebruikte materialen, bijvoorbeeld gedurende 1 s tot 100 s of meer, bv. tussen 1 s en 10 s. Op voordelige wijze wordt, na verwarming van het gecoate substraat, waarbij het substraat koper is en het koolstofmateriaal koolstofnanobuizen en grafeen omvat, een oxidelaag gevormd op de coating. Op deze manier wordt het gecoate substraat is gepassiveerd door de oxidelaag, wat de corrosie-eigenschappen van het substraat verbetert. In sommige uitvoeringsvormen kan, na verwarming van het gecoate substraat, waarbij het substraat een metaaldrager is, de coating worden afgeborsteld, wat resulteert in een metaaldragerA post-treatment step can also be performed on the coated substrate, where the coating is in a dried or solid state. A post-treatment step may comprise heating, for example, a flame treatment step at a temperature between 300 and 800 ° C, e.g., between 300 ° C and 800 ° C, depending on the materials used, for example, for 1 s to 100 s or more, e.g. between 1 s and 10 s. Advantageously, after heating the coated substrate, the substrate being copper and the carbon material comprising carbon nanotubes and graphene, an oxide layer is formed on the coating. In this way, the coated substrate is passivated by the oxide layer, which improves the corrosion properties of the substrate. In some embodiments, after heating the coated substrate, where the substrate is a metal support, the coating may be brushed off, resulting in a metal support
BE2017/5157 met koolstof in de vorm van koolstofnanobuizen gediffundeerd op of ingebed in de metaaldrager. De warmtebehandeling kan ook worden gebruikt voor het verwijderen van oppervlakteactieve stof en andere onzuiverheden van het substraat, zoals, bijvoorbeeld, verwijdering van amorfe koolstof, enz.BE2017 / 5157 with carbon in the form of carbon nanotubes diffused on or embedded in the metal support. The heat treatment can also be used to remove surfactant and other impurities from the substrate, such as, for example, removal of amorphous carbon, etc.
In verdere uitvoeringsvormen kan de nabehandelingsstap een polijststap omvatten, zodat wanneer koolstofnanobuizen worden gebruikt als koolstofmateriaal, de koolstofnanobuizen kunnen worden uitgelijnd, bij voorkeur loodrecht op het oppervlak van het substraat, zodat meer warmteafvoer wordt verkregen in de uitgelijnde delen van het oppervlak.In further embodiments, the post-treatment step may comprise a polishing step, so that when carbon nanotubes are used as the carbon material, the carbon nanotubes can be aligned, preferably perpendicular to the surface of the substrate, so that more heat dissipation is obtained in the aligned parts of the surface.
In nog verdere uitvoeringsvormen kan de nabehandeling een homogenisatiestap zijn, waarbij de coating na het aanbrengen wordt gehomogeniseerd door druk en/of temperatuur. Bijvoorbeeld, een Stempel of een wals kan druk uitoefenen op de coating. Dit resulteert in verbeterde homogenisering van de coating op het substraat.In still further embodiments, the post-treatment can be a homogenization step, wherein the coating is homogenized after application by pressure and / or temperature. For example, a Stamp or a roller can put pressure on the coating. This results in improved homogenization of the coating on the substrate.
VOORBEELD: gedispergeerde koolstofnanobuizen en grafenen in een waterig medium omvattende een oppervlakteactieve stofEXAMPLE: dispersed carbon nanotubes and graphenes in an aqueous medium comprising a surfactant
Dit voorbeeld openbaart een samenstelling in de vorm van een verf omvattende gedistilleerd water als solvent, oppervlakteactieve stof als dispergeermiddel en een nano-gestructureerd koolstofmateriaal alleen.This example discloses a paint composition comprising distilled water as the solvent, surfactant as the dispersant and a nano-structured carbon material alone.
0 Oppervlakteactieve stoffen die werden gebruikt omvatten kationactieve (C16TMABr), anionactieve (SDBS) en niet-ionactieve (Pluronic F 127), Pluronic P123, CTAB (hexadecyltrimethylammoniumbromide) en T80 (Tween 80). De beste dispersiekwaliteiten werden verkregen voor Pluronic F 127. Optimale resultaten werden verkregen voor de volgende water/oppervlakteactieve stof/koolstof verhoudingen: 100/1,6/1,6 per gewicht (bijvoorbeeld 400 ml water, 6,4 g CNT en 6,4 g oppervlakteactieve stof Pluronic F127). De verhouding van oppervlakteactieve stof ten opzichte van koolstof is bij voorkeur 50:50, maar een oppervlakteactieve stof surplus wordt ook aanvaard. Een läge concentratie van oppervlakteactieve stof beïnvloedt de dispergeerbaarheid en wordt bij voorkeur vermeden. DeSurfactants used included cationic (C16 ™ ABr), anionic (SDBS) and non-ionic (Pluronic F 127), Pluronic P123, CTAB (hexadecyl trimethyl ammonium bromide) and T80 (Tween 80). The best dispersion grades were obtained for Pluronic F 127. Optimal results were obtained for the following water / surfactant / carbon ratios: 100 / 1.6 / 1.6 by weight (e.g. 400 ml water, 6.4 g CNT and 6, 4 g Pluronic F127 surfactant). Preferably, the ratio of surfactant to carbon is 50:50, but a surfactant surplus is also accepted. A low concentration of surfactant affects dispersibility and is preferably avoided. The
BE2017/5157 koolstofconcentratie in het water kan worden fijngesteId van 0 tot 2 %. Boven de 2 % is de viscositeit over het algemeen hoog en kan verfproductie zeer tijdrovend zijn. De verf kan worden verdund, maar een optimale coating wordt gewoonlijk verkregen voor koolstofconcentraties in het gebied van 0,8-1,8 g/100 ml. In verdere voorkeursuitvoeringsvormen kan de samenstelling worden verdikt door middel van, bijvoorbeeld, carboxymethylcellulose (CMC).BE2017 / 5157 carbon concentration in the water can be finely adjusted from 0 to 2%. Above 2%, the viscosity is generally high and paint production can be very time consuming. The paint can be thinned, but an optimal coating is usually obtained for carbon concentrations in the range of 0.8-1.8 g / 100 ml. In further preferred embodiments, the composition can be thickened by, for example, carboxymethyl cellulose (CMC).
De verven worden gemaakt met een 400 W ultrasoonapparaat/celverstoorder Branson 450 CE met 19 mm disruptorhoorn. Het ultrasoonapparaat werkt bij een fundamentele frequentie van 20 kHz, maar er kunnen ook andere frequenties (>20 kHz) worden gebruikt. Het ultrasoonapparaat is bij voorkeur voorzien van een temperatuursonde voor het monitoren van de temperatuur van de dispersie. Als de temperatuurgrens is bereikt wordt ultrasoonbehandeling bij voorkeur stopgezet om oververhitting te voorkomen. De temperatuur van de partij wordt bij voorkeur lager dan 40-45 °C gehouden om uitdamping te verminderen. Door de significante warmtevorming tijdens ultrasoonbehandeling is het aanbevolen om de beker (of elke andere houder die voor dit doel wordt gebruikt) in een ijsbad te houden. Teneinde warmteopbouw tijdens ultrasoonbehandeling te minimaliseren, verdient het de voorkeur om een gepulseerde modus te gebruiken in de plaats van continue mode. Een gesuggereerd programma zou het volgende zijn: puls-aan: 2 s, puls-uit: 0,5 s, vermögen van ultrasoonbehandeling 40 % of meer (voor een 400 W systeem). Alternatief puls-aan: 3 s, puls-uit: 1 s. We werken met volumes niet groter dan 1000 ml, maar voor kleinere of grotere volumes dient het ingangsvermogen, respectievelijk, te worden verlaagd of verhoogd.The paints are made with a 400 W sonic device / cell disruptor Branson 450 CE with 19 mm disruptor horn. The sonication operates at a fundamental frequency of 20 kHz, but other frequencies (> 20 kHz) can also be used. The sonication is preferably provided with a temperature probe for monitoring the temperature of the dispersion. When the temperature limit is reached, ultrasonic treatment is preferably stopped to prevent overheating. The batch temperature is preferably kept below 40-45 ° C to reduce evaporation. Due to the significant heat generation during ultrasonic treatment, it is recommended to keep the cup (or any other container used for this purpose) in an ice bath. In order to minimize heat build-up during ultrasonic treatment, it is preferable to use a pulsed mode instead of continuous mode. A suggested program would be the following: pulse on: 2 s, pulse off: 0.5 s, ultrasonic power 40% or more (for a 400 W system). Alternative pulse on: 3 s, pulse off: 1 s. We work with volumes no larger than 1000 ml, but for smaller or larger volumes the input power has to be decreased or increased respectively.
In sommige experimentele tests werden verfmiddelen met een hogere koolstofconcentratie geproduceerd, waarbij de koolstof grafeen was. Er werd een verfmiddel met een koolstofconcentratie tot 10 gew.% geproduceerd. Het verfmiddel heeft een betere coatingcapaciteit dan een verfmiddel gekenmerkt door een läge grafeenconcentratie.In some experimental tests, paints with a higher carbon concentration were produced, the carbon being graphene. A dye with a carbon concentration of up to 10% by weight was produced. The dye has a better coating capacity than a dye characterized by a low graphene concentration.
BE2017/5157BE2017 / 5157
Andere voorbeelden toonden aan dat koolstofcoating de belastingcapaciteit met ongeveer 30 % kan verhogen. Alle koolstofcoatings veriagen de temperatuur van het substraat, in het onderhavige voorbeeld een stroombuis, voor dezelfde stroom, hoewel kortsluitingstests supérieure prestatie van grafeen enOther examples showed that carbon coating can increase load capacity by about 30%. All carbon coatings decrease the temperature of the substrate, in the present example, a flow tube, for the same flow, although short circuit tests provide superior performance of graphene and
CNT/grafeen (50/50) coatings aantoonden. In sommige uitvoeringsvormen zijn samenstellingen omvattende gemengde op koolstof gebaseerde deeltjes, bv. grafeen samen met andere op koolstof gebaseerde deeltjes, een voordeel.CNT / graphene (50/50) coatings. In some embodiments, compositions comprising mixed carbon-based particles, e.g., graphene together with other carbon-based particles, are an advantage.
BE2017/5157BE2017 / 5157
Claims (5)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB1604341.6 | 2016-03-14 | ||
| GBGB1604341.6A GB201604341D0 (en) | 2016-03-14 | 2016-03-14 | Composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BE1024843A1 true BE1024843A1 (en) | 2018-07-16 |
| BE1024843B1 BE1024843B1 (en) | 2018-07-24 |
Family
ID=55952306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BE2017/5157A BE1024843B1 (en) | 2016-03-14 | 2017-03-14 | Composition of a carbon-containing layer for metal conductors |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| BE (1) | BE1024843B1 (en) |
| GB (1) | GB201604341D0 (en) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080292887A1 (en) * | 2006-09-22 | 2008-11-27 | Hyonny Kim | Conductive Multiwalled Carbon Nanotube/Polyethylene Oxide (PEO) Composite Films and Methods of Use |
| DE102008053027A1 (en) * | 2008-10-24 | 2010-04-29 | Kme Germany Ag & Co. Kg | Method for producing a coating comprising carbon nanotubes, fullerenes and / or graphene |
| JP5585325B2 (en) * | 2010-09-08 | 2014-09-10 | 東レ株式会社 | Carbon nanotube aqueous dispersion |
| US20130323589A1 (en) * | 2011-02-10 | 2013-12-05 | Showa Denko K.K. | Current collector |
| RU2572840C2 (en) * | 2014-05-22 | 2016-01-20 | Мсд Текнолоджис Частная Компания С Ограниченной Ответственностью | Metal foil with conductive layer and manufacturing method thereof |
| CN105070888B (en) * | 2015-07-09 | 2017-11-14 | 山东玉皇新能源科技有限公司 | Ternary material of CNT graphene complex three-dimensional network structure cladding of coupling and preparation method thereof |
-
2016
- 2016-03-14 GB GBGB1604341.6A patent/GB201604341D0/en not_active Ceased
-
2017
- 2017-03-14 BE BE2017/5157A patent/BE1024843B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE1024843B1 (en) | 2018-07-24 |
| GB201604341D0 (en) | 2016-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6280500B2 (en) | Dispersion containing carbon nanotubes and graphene platelets | |
| JP5542829B2 (en) | Method for producing carbon nanotube, fullerene and / or graphene-containing coating | |
| Menon et al. | Screen printable MWCNT inks for printed electronics | |
| US20090226684A1 (en) | Printable Composition Containing Carbon Nanotubes, Processes for Their Preparation and Electrically Conductive Coating Prepared Therefrom | |
| Harris | Carbon nanotube composites | |
| KR101239816B1 (en) | Method for producing silver-containing powder, silver-containing powder, conductive paste and plastic substrate | |
| US11286164B2 (en) | Carbon nanotube, carbon nanotube dispersion, and use thereof | |
| US10000653B2 (en) | Printing ink dispersions comprising discrete carbon nanotubes | |
| KR101582834B1 (en) | Manufacturing methods of Non-aqueous Graphene Coating Solution | |
| KR102512338B1 (en) | Carbon nanotube film and method for producing same | |
| CN112424117A (en) | Carbon nanotube dispersion and use thereof | |
| JP6972569B2 (en) | Carbon oxide nanotubes and their dispersions | |
| Guo et al. | Effects of carbon nanotubes on wear of WC/Co micropunches | |
| KR101635848B1 (en) | Manufacture Method of Basic Ink Containing Carbon-nonbonding Metal Nanoparticles Metal Nanoparticles Particle-dispersed Ink | |
| JP6152598B2 (en) | Preparation method of carbon nanotube dispersion | |
| BE1024843B1 (en) | Composition of a carbon-containing layer for metal conductors | |
| KR101639600B1 (en) | High conductive Paste composition and producing Method thereof using high temperature heat treatment | |
| TW201311788A (en) | Nanometal-polymer composite conductive film and method for preparing the same | |
| JP5119769B2 (en) | Method for producing silicon carbide nanoparticle dispersion | |
| JP5768384B2 (en) | Sintered body and manufacturing method thereof | |
| Xu et al. | Effects of surface modification of MWCNT on the mechanical and electrical properties of fluoro elastomer/MWCNT nanocomposites | |
| Cheng et al. | Modification of multiwall carbon nanotubes via soap‐free emulsion polymerization of acrylonitrile | |
| JP6002077B2 (en) | Transparent conductive film and method for producing the same | |
| KR101555103B1 (en) | Porous polymer conductive sheet and preparation method thereof | |
| JP6851777B2 (en) | Carbon nanotube dispersion |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20180724 |
|
| MM | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20230331 |