JP5578640B2 - Conductive film, conductive substrate, transparent conductive film, and production method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、カーボンナノチューブネットワークとＧａ蒸気との接触により得られる、グラファイト膜を備えた導電性膜、導電性基板、透明導電性フィルムおよびこれらの製造方法に関する。 The present invention relates to a conductive film provided with a graphite film, a conductive substrate, a transparent conductive film, and a method for producing them obtained by contacting a carbon nanotube network with Ga vapor.
炭素原子はｓｐ２混成軌道によって化学結合すると、二次元に広がった炭素６員環を平面に敷き詰めた網状構造膜を形成する。この炭素原子の２次元平面構造はグラフェンと呼ばれる。特殊な例として、このグラフェンが管状に閉じた構造をなしているものがカーボンナノチューブであり、グラフェン膜が放線方向に積層したものがグラファイトである。 When the carbon atoms are chemically bonded by the sp2 hybrid orbital, a network structure film is formed in which two-dimensionally spread carbon 6-membered rings are spread on a plane. This two-dimensional planar structure of carbon atoms is called graphene. As a special example, carbon nanotubes have a structure in which this graphene is closed in a tubular shape, and graphite is a graphene film laminated in the normal direction.
カーボンナノチューブは直径１μｍ以下の太さのチューブ状材料であり、理想的なものとしては炭素６角網目の面がチューブの軸に平行になって管を形成し、さらにこの管が多重になることもある。このカーボンナノチューブは炭素でできた６角網目の繋り方や、チューブの太さにより金属的あるいは半導体的な性質を示すことが理論的に予想され、将来の機能材料として期待されている。 A carbon nanotube is a tube-like material with a diameter of 1 μm or less, and ideally, a carbon hexagonal mesh plane is parallel to the axis of the tube to form a tube, and this tube is multiplexed. There is also. These carbon nanotubes are theoretically expected to exhibit metallic or semiconducting properties depending on how to connect hexagonal meshes made of carbon and the thickness of the tube, and are expected as functional materials in the future.
例えば、特許文献１〜４には、カーボンナノチューブの組織構造体を形成する手法として、カーボンナノチューブを分散媒中に超音波などを用いてよく分散させてカーボンナノチューブの分散液を調製し、該分散液を平面基板に滴下して乾燥させると、カーボンナノチューブの薄膜を作製できることが開示されている。しかし、該カーボンナノチューブの薄膜は、カーボンナノチューブ同士は接触のみで接続されているため、接触抵抗が高いという問題がある。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は非常に再現性良く、低抵抗の複数のカーボンナノチューブ同士がグラファイト膜で連結されたカーボンナノチューブネットワークを有する導電性膜、およびこれを使用した導電性基板、透明導電性フィルム、これらの製造方法を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to provide a carbon nanotube network in which a plurality of low-resistance carbon nanotubes are connected by a graphite film with very good reproducibility. It is providing the electroconductive film | membrane which has, and the electroconductive board | substrate, transparent conductive film using this, and these manufacturing methods.
本発明は、複数のカーボンナノチューブ同士がグラファイト膜で連結されたカーボンナノチューブネットワークを有する導電性膜である。 The present invention is a conductive film having a carbon nanotube network in which a plurality of carbon nanotubes are connected by a graphite film.
本発明は、カーボンナノチューブネットワークをＧａ蒸気に接触させて前記グラファイト膜を形成する工程を含む前記導電性膜の製造方法である。バルクのＧａと炭素は相図としては非固溶系である。しかし、ミクロのスケールではＧａと炭素の表面では結合が生じ、Ｇａ蒸気自体にグラファイト化反応に対する触媒作用があることを本発明者らは発見した。 The present invention is the method for manufacturing the conductive film, including the step of forming the graphite film by contacting a carbon nanotube network with Ga vapor. Bulk Ga and carbon are non-solid solutions as phase diagrams. However, the present inventors have discovered that bonding occurs on the surface of Ga and carbon at the micro scale, and Ga vapor itself has a catalytic action for the graphitization reaction.
本発明は、カーボンナノチューブネットワーク上にアモルファスカーボン膜を形成する工程と、前記カーボンナノチューブネットワークおよび前記工程で得られたアモルファスカーボン膜をＧａ蒸気に接触させて前記グラファイト膜を形成する工程を含む前記導電性膜の製造方法である。Ｇａは液体としての原子集合状態ばかりではなく、個別原子がバラバラになった蒸気の状態であっても、アモルファスカーボン表面においてグラファイト構造への変換が起こること、すなわち、アモルファスカーボン表面のグラファイト化反応を起こすことを見いだした。すなわち、本発明は、アモルファスカーボン等の炭素源に対してＧａ蒸気を作用させることで、その表面をグラファイト化させる工程を含む。なお、本発明においてグラファイト膜とは、１層のグラフェン膜およびグラフェン膜が複数積層されてなるグラファイト膜のいずれも含むものとする。 The present invention includes the step of forming an amorphous carbon film on a carbon nanotube network, and the step of forming the graphite film by contacting the carbon nanotube network and the amorphous carbon film obtained in the step with Ga vapor. It is a manufacturing method of a conductive film. Ga is not only an atomic aggregate state as a liquid, but also in a vapor state in which individual atoms are separated, conversion to a graphite structure occurs on the amorphous carbon surface, that is, the graphitization reaction on the amorphous carbon surface. I found it happening. That is, this invention includes the process of graphitizing the surface by making Ga vapor | steam act on carbon sources, such as amorphous carbon. In the present invention, the graphite film includes both a single graphene film and a graphite film in which a plurality of graphene films are stacked.
本発明に係る導電性膜の製造方法は、前記カーボンナノチューブネットワークをＧａ蒸気に接触させて前記グラファイト膜を形成する工程の前に、前記カーボンナノチューブネットワークを形成する複数のカーボンナノチューブ同士の接触部を機械的に圧接する工程を含むことが好ましい。 Method for producing a conductive film according to the present invention, the carbon nano before the tube network in contact with the Ga vapor process of forming the graphite film, the contact portions between the plurality of carbon nanotubes forming the carbon nanotube network It is preferable to include a step of mechanically press-contacting.
本発明は、基板上に、複数のカーボンナノチューブ同士がグラファイト膜で連結されたカーボンナノチューブネットワークを有する導電性膜が形成された導電性基板である。 The present invention is a conductive substrate in which a conductive film having a carbon nanotube network in which a plurality of carbon nanotubes are connected by a graphite film is formed on a substrate.
本発明は、基板上にカーボンナノチューブネットワークを形成する工程と、前記カーボンナノチューブネットワークをＧａ蒸気に接触させて前記グラファイト膜を形成する工程を含む導電性基板の製造方法である。 The present invention is a method for producing a conductive substrate, comprising a step of forming a carbon nanotube network on a substrate and a step of bringing the carbon nanotube network into contact with Ga vapor to form the graphite film.
本発明は、基板上にカーボンナノチューブネットワークを形成する工程と、前記カーボンナノチューブネットワーク上にアモルファスカーボン膜を形成する工程と、前記カーボンナノチューブネットワークおよび前記工程で得られたアモルファスカーボン膜をＧａ蒸気に接触させて前記グラファイト膜を形成する工程を含む導電性基板の製造方法である。 The present invention includes a step of forming a carbon nanotube network on a substrate, a step of forming an amorphous carbon film on the carbon nanotube network, and contacting the carbon nanotube network and the amorphous carbon film obtained in the step with Ga vapor. And a method of manufacturing a conductive substrate including a step of forming the graphite film.
本発明に係る導電性基板の製造方法は、前記カーボンナノチューブネットワークをＧａ蒸気に接触させて前記グラファイト膜を形成する工程の前に、前記カーボンナノチューブネットワークを形成する複数のカーボンナノチューブ同士の接触部を機械的に圧接する工程を含むことが好ましい。 Method for producing a conductive substrate according to the present invention, the carbon nano before the tube network in contact with the Ga vapor process of forming the graphite film, the contact portions between the plurality of carbon nanotubes forming the carbon nanotube network It is preferable to include a step of mechanically press-contacting.
本発明は、樹脂製フィルム上に、複数のカーボンナノチューブ同士がグラファイト膜で連結されたカーボンナノチューブネットワークを有する導電性膜が形成された透明導電性フィルムである。 The present invention is a transparent conductive film in which a conductive film having a carbon nanotube network in which a plurality of carbon nanotubes are connected by a graphite film is formed on a resin film.
本発明に係る透明導電性フィルムは、前記樹脂製フィルムの前記導電性膜が形成された面が、熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化性樹脂から形成されていることが好ましい。 In the transparent conductive film according to the present invention, the surface of the resin film on which the conductive film is formed is preferably formed from a thermosetting resin or a UV curable resin.
本発明は、基板上にカーボンナノチューブネットワークを形成する工程と、前記カーボンナノチューブネットワークをＧａ蒸気に接触させて前記グラファイト膜を形成する工程と、前記工程で得られた複数のカーボンナノチューブ同士がグラファイト膜で連結されたカーボンナノチューブネットワークを有する導電性膜を樹脂製フィルムに転写する工程を含む透明導電性フィルムの製造方法である。 The present invention includes a step of forming a carbon nanotube network on a substrate, a step of bringing the carbon nanotube network into contact with Ga vapor to form the graphite film, and a plurality of carbon nanotubes obtained in the step are formed of a graphite film. It is a manufacturing method of the transparent conductive film including the process of transcribe | transferring the conductive film which has the carbon nanotube network connected by (1) to the resin film.
本発明は、基板上にカーボンナノチューブネットワークを形成する工程と、前記カーボンナノチューブネットワーク上にアモルファスカーボン膜を形成する工程と、前記カーボンナノチューブネットワークおよび前記工程で得られたアモルファスカーボン膜をＧａ蒸気に接触させて前記グラファイト膜を形成する工程と、前記工程で得られた複数のカーボンナノチューブ同士がグラファイト膜で連結されたカーボンナノチューブネットワークを有する導電性膜を樹脂製フィルムに転写する工程を含む透明導電性フィルムの製造方法である。 The present invention includes a step of forming a carbon nanotube network on a substrate, a step of forming an amorphous carbon film on the carbon nanotube network, and contacting the carbon nanotube network and the amorphous carbon film obtained in the step with Ga vapor. And forming the graphite film, and transferring the conductive film having a carbon nanotube network in which a plurality of carbon nanotubes obtained in the process are connected by a graphite film to a resin film. It is a manufacturing method of a film.
本発明に係る透明導電性フィルムの製造方法は、前記カーボンナノチューブネットワークをＧａ蒸気に接触させて前記グラファイト膜を形成する工程の前に、前記カーボンナノチューブネットワークを形成する複数のカーボンナノチューブ同士の接触部を機械的に圧接する工程を含むことが好ましい。 The method for producing a transparent conductive film according to the present invention, the carbon nano tube network before the step of forming the graphite layer in contact with the Ga vapor contact between the plurality of carbon nanotubes forming the carbon nanotube network It is preferable to include a step of mechanically pressing the parts.
本発明に係る透明導電性フィルムの製造方法は、前記導電性膜を樹脂製フィルムに転写する工程は、前記導電性膜が前記樹脂製フィルムの熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化性樹脂から形成されている面に転写されることを特徴とし、さらに前記熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化性樹脂を硬化処理する工程を含むことが好ましい。 In the method for producing a transparent conductive film according to the present invention, in the step of transferring the conductive film to a resin film, the conductive film is formed from a thermosetting resin or a UV curable resin of the resin film. It is preferable that the method further includes a step of curing the thermosetting resin or the UV curable resin.
本発明によれば、カーボンナノチューブネットワークを有する低抵抗の導電性膜およびそれを使用した導電性基板、透明導電性フィルムを得ることができる。 According to the present invention, a low-resistance conductive film having a carbon nanotube network, a conductive substrate using the conductive film, and a transparent conductive film can be obtained.
本発明による付帯効果として、高い光透過性を挙げることができる。微小粒子等で基板表面に電気伝導性を付与しようとする場合には、細密充填させて基板表面全体を被覆しなければならないが、カーボンナノチューブを用いれば、基板表面全体を被覆する必要がないために、カーボンナノチューブの存在していない基板表面の隙間が多く、光を容易に透過させることができる。 As an incidental effect according to the present invention, high light transmittance can be mentioned. When it is intended to impart electrical conductivity to the substrate surface with fine particles, etc., the entire substrate surface must be covered with fine packing, but if carbon nanotubes are used, it is not necessary to coat the entire substrate surface. In addition, there are many gaps on the substrate surface where no carbon nanotubes are present, and light can be easily transmitted.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
図１は本発明に係る導電性膜、導電性基板および透明導電性フィルムの製造工程を示す模式図である。初めに図１（ａ）の通り、基板１上をカーボンナノチューブ２（以下、「ＣＮＴ」と略称する）を分散したスラリーと接触させることにより、複数本のＣＮＴからなるカーボンナノチューブネットワーク（以下、「ＣＮＴネットワーク」と略称する）を形成する。該カーボンナノチューブネットワーク表面にＧａ蒸気を接触させることにより、ＣＮＴネットワークを形成するＣＮＴ同士がグラファイト膜で連結された導電性膜３および導電性基板を得る（図１（ｂ））。さらに、該導電性膜３のＣＮＴネットワークが形成された面上に、樹脂性フィルムの熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化性樹脂が形成されている面を接触させた後、熱硬化またはＵＶ硬化させることにより、ＣＮＴネットワークを樹脂性フィルムに転写し、本発明に係る透明導電性フィルムを得る（図１（ｃ））。
FIG. 1 is a schematic view showing a production process of a conductive film, a conductive substrate and a transparent conductive film according to the present invention. First, as shown in FIG. 1A, a substrate 1 is brought into contact with a slurry in which carbon nanotubes 2 (hereinafter abbreviated as “CNT”) are dispersed, whereby a carbon nanotube network (hereinafter, “ Abbreviated as “CNT network”). By bringing Ga vapor into contact with the surface of the carbon nanotube network, the
（カーボンナノチューブ）
カーボンナノチューブ２としては、６角網目のチューブが１枚の構造のシングルウォールナノチューブ（以下、「ＳＷＮＴ」と略称する）でも、多層の６角網目のチューブから構成されているマルチウォールナノチューブ（以下、「ＭＷＮＴ」と略称する）でもよい。一般に、ＳＷＮＴのほうがフレキシブルであり、ＭＷＮＴになるとＳＷＮＴよりはフレキシブルさが失われ、多層になればなるほど剛直になる傾向にある。ＳＷＮＴとＭＷＮＴとは、その性質を考慮して、目的に応じて使い分けることが望ましい。
(carbon nanotube)
The carbon nanotube 2 may be a single-wall nanotube (hereinafter abbreviated as “SWNT”) having a single hexagonal mesh tube, or a multi-wall nanotube (hereinafter, referred to as “SWNT”) composed of a multi-layer hexagonal tube. (Abbreviated as “MWNT”). In general, SWNT is more flexible, and when it becomes MWNT, flexibility is lost as compared with SWNT, and it tends to become more rigid as the number of layers increases. SWNT and MWNT are desirably used properly according to the purpose in consideration of their properties.
適用可能なカーボンナノチューブの長さとしては、特に限定されるものではないが、一般的に１０ｎｍ〜１０００μｍの範囲のものが用いられ、１００ｎｍ〜１００μｍの範囲のものが好ましく用いられる。カーボンナノチューブの直径（太さ）としては、特に限定されるものではないが、一般的に１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲のものが用いられ、より透光性が望まれる用途に対しては、３ｎｍ〜１０ｎｍの範囲のものが好ましく用いられる。 The applicable length of the carbon nanotube is not particularly limited, but generally a length in the range of 10 nm to 1000 μm is used, and a length in the range of 100 nm to 100 μm is preferably used. The diameter (thickness) of the carbon nanotube is not particularly limited, but generally the one in the range of 1 nm to 50 nm is used, and 3 nm to 10 nm for applications where more translucency is desired. Those in the range are preferably used.
なお、カーボンナノチューブを基板１に塗布する際には、あらかじめＣＮＴを分散したスラリーを形成しておくことが好ましい。該スラリーは、アセトン中にアーク法で作製したＣＮＴを入れて、超音波を用いてバンドルしたＣＮＴを乖離させ、アセトン中に均一に分散させて作製する。その後、時間をおかずに基板１上に噴霧し乾燥させることにより、基板上にＣＮＴネットワークを形成することができる。前記のアセトンに代えて、アルキルベンゼンスルホン酸塩などの界面活性剤、スルホコハク酸ジエステルなどの疎水部−親水部−疎水部の構造を有する溶媒中にも同様にＣＮＴを分散させることができる。この場合は、ＣＮＴ同士の接触部に分散剤などが挟まることになるので、基板上で乾燥させた後、水またはアセトンなどで分散剤などの付着物を洗浄して除去することが好ましい。 In addition, when apply | coating a carbon nanotube to the board | substrate 1, it is preferable to form the slurry which disperse | distributed CNT beforehand. The slurry is prepared by putting CNTs produced by an arc method in acetone, separating the bundled CNTs using ultrasonic waves, and uniformly dispersing them in acetone. Thereafter, the CNT network can be formed on the substrate by spraying and drying the substrate 1 without taking time. Instead of the acetone, surfactants such as alkyl Le benzenesulfonate, hydrophobic unit such as sulfosuccinic acid diesters - hydrophilic unit - can be dispersed CNT as well in a solvent having the structure of the hydrophobic portion. In this case, since a dispersant or the like is sandwiched between the contact portions of the CNTs, it is preferable to remove the deposit such as the dispersant by washing with water or acetone after drying on the substrate.
（カーボンナノチューブネットワーク）
カーボンナノチューブネットワークとは複数のＣＮＴが基板１上でランダムに絡み合いネットワーク化したものである。従来のＣＮＴネットワークでは、ＣＮＴ同士は接触部での物理的接触でのみ電気的に接続されているため、電気抵抗が大きかった。本発明においては、ＣＮＴネットワークをＧａ蒸気で処理することで、ＣＮＴ表面にグラファイト膜が形成され、該グラファイト膜を介してＣＮＴ同士が連結される。そのため、ＣＮＴネットワークの電気抵抗を低くすることができ、抵抗値の低い導電性膜を得ることができる。
(Carbon nanotube network)
The carbon nanotube network is a network in which a plurality of CNTs are entangled randomly on the substrate 1. In the conventional CNT network, since the CNTs are electrically connected only by physical contact at the contact portion, the electrical resistance is large. In the present invention, by treating the CNT network with Ga vapor, a graphite film is formed on the surface of the CNT, and the CNTs are connected via the graphite film. Therefore, the electrical resistance of the CNT network can be reduced, and a conductive film having a low resistance value can be obtained.
ＣＮＴを基板と接触させＣＮＴネットワークを作製する方法としては、特に限定されず、一般的な塗布方法をいずれも適用することができる。適用可能な塗布方法としては、例えば、スピンコート、ディップコート、カーテンコート、ロールコート、刷毛塗り、スプレーコート等が挙げられる。中でも均質な薄膜状のＣＮＴネットワークを得ることが容易なスピンコートが特に好ましい。 The method for producing the CNT network by bringing the CNT into contact with the substrate is not particularly limited, and any general coating method can be applied. Examples of applicable coating methods include spin coating, dip coating, curtain coating, roll coating, brush coating, spray coating, and the like. Among them, spin coating is particularly preferable because it is easy to obtain a homogeneous thin film CNT network.
（基板）
基板１としては、通常導電性膜の製造に用いられる基板であれば特に制限されないが、例えば、ガラス板、雲母板あるいは石英板等のように透明の材料を用いた場合、導電性基板全体としての透明性を極めて高くすることができる。炭素蒸着や金属蒸着などにより、基板表面に導電性を付与する手法が知られているが、本発明のようにカーボンナノチューブネットワークにより基板１の表面を導電化した場合、カーボンナノチューブで完全に被覆する必要が無く、空隙を有しているため、所定の表面導電率で比較した場合に光の透過率が非常に高い導電性基板を得ることができる。
(substrate)
The substrate 1 is not particularly limited as long as it is a substrate that is usually used for manufacturing a conductive film. For example, when a transparent material such as a glass plate, a mica plate, or a quartz plate is used, the entire conductive substrate is used. The transparency of can be made extremely high. A method of imparting conductivity to the substrate surface by carbon deposition or metal deposition is known, but when the surface of the substrate 1 is made conductive by a carbon nanotube network as in the present invention, the substrate is completely covered with carbon nanotubes. Since it is not necessary and has a void, a conductive substrate having a very high light transmittance can be obtained when compared with a predetermined surface conductivity.
（導電性膜）
本発明に係る導電性膜３とは、複数のカーボンナノチューブ同士がグラファイト膜で連結されたカーボンナノチューブネットワークを有する導電性膜である。該導電性膜は、ＣＮＴ同士がグラファイト膜を介して電気的に接続されているため、抵抗値が低いことが特徴である。
(Conductive film)
The
（導電性基板）
本発明に係る導電性基板とは、基板１上に複数のカーボンナノチューブ同士がグラファイト膜で連結されたカーボンナノチューブネットワークを有する導電性膜３が形成された導電性基板である。該導電性基板は、基板上のＣＮＴ同士がグラファイト膜を介して電気的に接続されているため、抵抗値が低いことが特徴である。
(Conductive substrate)
The conductive substrate according to the present invention is a conductive substrate in which a
（樹脂性フィルム）
樹脂性フィルム４は、通常基板として用いられる透光性の高い樹脂であれば特に制限されないが、導電性膜上に形成されたＣＮＴネットワークの転写を効率的に行なうことができるという観点から、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂またはアクリルシロップなどのＵＶ硬化性樹脂などの硬化性樹脂が塗布された高分子（ＰＥＴ）フィルムなどが好ましい。
(Resin film)
The resinous film 4 is not particularly limited as long as it is a highly light-transmitting resin that is usually used as a substrate, but from the viewpoint that the CNT network formed on the conductive film can be efficiently transferred. A polymer (PET) film coated with a curable resin such as a thermosetting resin such as a resin or a UV curable resin such as acrylic syrup is preferable.
以下に、本発明に係る導電性膜、導電性基板および透明導電性フィルムの製造方法において、ＣＮＴネットワーク上にグラファイト膜を形成する工程について詳述する。 Hereinafter, in the method for producing a conductive film, a conductive substrate and a transparent conductive film according to the present invention, a step of forming a graphite film on the CNT network will be described in detail.
＜実施の形態＞
図２は本発明で使用するグラファイト膜生成装置の一例を示す模式的断面図である。
<Embodiment>
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a graphite film generating apparatus used in the present invention.
（グラファイト膜生成装置）
本発明で使用するグラファイト膜生成装置は、石英反応管６の内部に液体Ｇａ９を充填したアルミナ容器１３が配置されている。基板１上に複数のカーボンナノチューブ２からなるＣＮＴネットワークが形成された被処理基板は、前記アルミナ容器１３の近傍に設置されている。石英反応管６の外側には反応管用ヒータ７が設置され、石英反応管６内部の温度調整が可能となっている。
(Graphite film generator)
In the graphite film generating apparatus used in the present invention, an alumina container 13 filled with liquid Ga9 is disposed inside a quartz reaction tube 6. A substrate to be processed on which a CNT network composed of a plurality of carbon nanotubes 2 is formed on a substrate 1 is installed in the vicinity of the alumina container 13. A reaction tube heater 7 is installed outside the quartz reaction tube 6 so that the temperature inside the quartz reaction tube 6 can be adjusted.
（被処理基板の作製）
前記基板１としては、通常導電性基板の製造に用いられる従来周知のものを使用できるが、ガラス板、雲母板あるいは石英板等のように透明の材料を用いた場合、導電性膜全体としての透明性を極めて高くすることができる。
(Production of substrate to be processed)
As the substrate 1, a conventionally known substrate that is usually used for manufacturing a conductive substrate can be used. However, when a transparent material such as a glass plate, a mica plate, or a quartz plate is used, the conductive film as a whole is used. Transparency can be made extremely high.
前記複数のカーボンナノチューブ２からなるＣＮＴネットワークの形成方法としては、従来周知の任意の方法を用いることができる。例えば、スピンコート、ディップコート、カーテンコート、ロールコート、刷毛塗り、スプレーコート等が挙げられる。中でも均質な薄膜状のＣＮＴネットワークを得ることが容易なスピンコートが特に好ましい。その後、前記ＣＮＴネットワークに分散剤などの不純物が残留しないために、洗浄することが好ましい。 As a method for forming a CNT network composed of the plurality of carbon nanotubes 2, any conventionally known method can be used. Examples thereof include spin coating, dip coating, curtain coating, roll coating, brush coating, and spray coating. Among them, spin coating is particularly preferable because it is easy to obtain a homogeneous thin film CNT network. Thereafter, it is preferable to wash the CNT network so that impurities such as a dispersant do not remain in the CNT network.
ＣＮＴ同士が強く接触するように、ローラなどでＣＮＴネットワークを上部より強く圧縮することが好ましい。 It is preferable to compress the CNT network more strongly with the roller or the like so that the CNTs come into strong contact with each other.
さらに、グラファイト膜を確実に形成するために、ＣＮＴネットワーク上にアモルファスカーボン膜を形成することが好ましい。アモルファスカーボン膜の形成方法としては従来周知の任意の方法を用いることができる。例えば、フェナントレン（Ｃ14Ｈ10）やピレン、メタンアセチレンなどを熱分解することによりアモルファスカーボン膜を形成してもよいし、電子ビームやイオンビームを用いて炭化水素系ガスを分解する方法を用いてもよい。該アモルファスカーボン膜の厚みは透光性を高めるという観点から、１０ｎｍ以下が好ましい。 Furthermore, in order to reliably form a graphite film, it is preferable to form an amorphous carbon film on the CNT network. Any conventionally known method can be used as the method for forming the amorphous carbon film. For example, an amorphous carbon film may be formed by thermally decomposing phenanthrene (C 14 H 10 ), pyrene, methaneacetylene, or the like, or a method of decomposing a hydrocarbon gas using an electron beam or an ion beam is used. May be. The thickness of the amorphous carbon film is preferably 10 nm or less from the viewpoint of enhancing translucency.
（導電性膜の製造方法）
はじめに、石英反応管６の内部に前記被処理基板を水平に固定し、ターボポンプによる真空排気を行い、バックグラウンドを１０-6Ｔｏｒｒ以下に排気する。
(Method for producing conductive film)
First, the substrate to be processed is fixed horizontally in the quartz reaction tube 6 and evacuated by a turbo pump to evacuate the background to 10 −6 Torr or less.
反応管用ヒータ７で加熱することで石英反応管６内部の液体Ｇａ９を気化し、Ｇａ蒸気５の温度を６００℃以上に上昇させ、複数のカーボンナノチューブ２からなるＣＮＴネットワークの表面に接触させる。Ｇａ蒸気５の触媒作用を向上させるため、Ｇａ蒸気５の温度は、さらに８００℃以上が好ましい。 By heating with the reaction tube heater 7, the liquid Ga 9 inside the quartz reaction tube 6 is vaporized, the temperature of the Ga vapor 5 is raised to 600 ° C. or higher, and is brought into contact with the surface of the CNT network composed of the plurality of carbon nanotubes 2. In order to improve the catalytic action of the Ga vapor 5, the temperature of the Ga vapor 5 is preferably 800 ° C. or higher.
前記熱処理を１０分〜１時間行ない、その後再び室温に徐冷する。
前記のＧａ蒸気５中の熱処理で、前記複数のカーボンナノチューブ２からなるＣＮＴネットワークの表面に、グラファイト膜が形成される。このようにして、基板１上に、複数のカーボンナノチューブ同士がグラファイト膜で連結されたカーボンナノチューブネットワークを有する導電性膜が形成され、導電性基板が得られる。
The heat treatment is performed for 10 minutes to 1 hour, and then gradually cooled to room temperature.
A graphite film is formed on the surface of the CNT network composed of the plurality of carbon nanotubes 2 by the heat treatment in the Ga vapor 5. In this way, a conductive film having a carbon nanotube network in which a plurality of carbon nanotubes are connected by a graphite film is formed on the substrate 1, and a conductive substrate is obtained.
（透明導電性フィルムの製造方法）
前記の工程で作製した導電性膜を使用して、透明導電性フィルムを製造する方法について説明する。
(Method for producing transparent conductive film)
A method for producing a transparent conductive film using the conductive film produced in the above-described process will be described.
前記導電性基板のＣＮＴネットワークが形成されている面上に樹脂製フィルムを接触させ、ＣＮＴネットワークを樹脂製フィルムに転写する。前記樹脂製フィルムのＣＮＴネットワークと接触する面には、熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化性樹脂が塗布されていることが好ましい。次に、該樹脂製フィルムを硬化させることにより、ＣＮＴネットワークを該樹脂製フィルムに固着させて透明導電性フィルムを作製する。 A resin film is brought into contact with the surface of the conductive substrate on which the CNT network is formed, and the CNT network is transferred to the resin film. It is preferable that a thermosetting resin or a UV curable resin is applied to the surface of the resin film that contacts the CNT network. Next, by curing the resin film, the CNT network is fixed to the resin film to produce a transparent conductive film.
＜実施例１，２、比較例１，２＞
セラミックス基板を準備し、その上にＣＮＴを分散したスラリーをスプレーで噴霧した後に、乾燥させることにより、基板上にＣＮＴネットワークを形成した。
<Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2>
A ceramic substrate was prepared, and a slurry in which CNTs were dispersed was sprayed thereon and then dried to form a CNT network on the substrate.
実施例１、比較例１については、ＣＮＴネットワーク上に平均約５ｎｍのアモルファスカーボン膜をレーザーアブレーションで製膜した。 For Example 1 and Comparative Example 1, an amorphous carbon film having an average of about 5 nm was formed on a CNT network by laser ablation.
次に、実施例１，２について、図２に示すグラファイト膜生成装置を使用してグラファイト膜の製造を行なった。 Next, for Examples 1 and 2, a graphite film was produced using the graphite film production apparatus shown in FIG.
長さ１ｍ、直径２５ｍｍの石英管を用意し、石英反応管６とした。この石英反応管６内に、液体Ｇａ９を充填した直径約１ｃｍのアルミナ容器を置き、近傍に基板１上に複数のカーボンナノチューブ２からなるＣＮＴネットワークが形成された被処理基板を設置した。 A quartz tube having a length of 1 m and a diameter of 25 mm was prepared as a quartz reaction tube 6. An alumina container having a diameter of about 1 cm filled with liquid Ga9 was placed in the quartz reaction tube 6, and a substrate to be processed on which a CNT network composed of a plurality of carbon nanotubes 2 was formed on the substrate 1.
はじめに、石英反応管６の内部に前記被処理基板を水平に固定し、ターボポンプによる真空排気を行い、バックグラウンドを１０-6Ｔｏｒｒ以下に排気した。 First, the substrate to be processed was fixed horizontally in the quartz reaction tube 6 and evacuated by a turbo pump to evacuate the background to 10 −6 Torr or less.
反応管用ヒータ７により、Ｇａ蒸気５の温度をを６５０℃に上昇させ、１時間の処理を行い再び室温に徐冷した。なお、比較例１および２はＧａ蒸気での処理を行わない試料基板である。 The temperature of the Ga vapor 5 was raised to 650 ° C. by the reaction tube heater 7, the treatment was performed for 1 hour, and the mixture was gradually cooled to room temperature again. Comparative Examples 1 and 2 are sample substrates that are not treated with Ga vapor.
前記Ｇａ蒸気中の熱処理で、グラファイト膜がＣＮＴネットワーク表面に形成された。処理温度と得られた被処理基板のシート抵抗値は表１の通りとなった。なお、シート抵抗値は４端子法により測定した。 A graphite film was formed on the surface of the CNT network by the heat treatment in the Ga vapor. Table 1 shows the processing temperature and the sheet resistance value of the obtained substrate to be processed. The sheet resistance value was measured by a four-terminal method.
さらに、前記グラファイト膜が表面に形成されたＣＮＴネットワークを有する導電性基板に対して、熱硬化性樹脂をＣＮＴネットワークと接する面に有する樹脂フィルムを上から形成した後、熱硬化させることにより、ＣＮＴネットワークを該熱硬化性樹脂に転写、固着し、透明導電性フィルムを得た。該透明導電性フィルムのシート抵抗値は表１の通りとなった。 Furthermore, a conductive film having a thermosetting resin on a surface in contact with the CNT network is formed from above on a conductive substrate having a CNT network on which the graphite film is formed, and then thermosetting is performed, whereby CNTs are obtained. The network was transferred and fixed to the thermosetting resin to obtain a transparent conductive film. The sheet resistance value of the transparent conductive film is as shown in Table 1.
＜実施例３，４、比較例３，４＞
ガラス基板を準備し、その上にＣＮＴを分散したスラリーをスプレーで噴霧した後に、乾燥させることにより、基板上にＣＮＴネットワークを形成した。ＣＮＴネットワークに分散剤などの不純物が残留しないように水およびアセトンで洗浄した。
<Examples 3 and 4, Comparative Examples 3 and 4>
A glass substrate was prepared, and a slurry in which CNTs were dispersed was sprayed thereon and then dried to form a CNT network on the substrate. The CNT network was washed with water and acetone so that impurities such as a dispersant did not remain.
その後、実施例３、比較例３については、有機ガス（フェナントレン（Ｃ14Ｈ10））分解を用いてＣＮＴネットワーク上にアモルファスカーボン膜を形成した。 Thereafter, for Example 3 and Comparative Example 3, an amorphous carbon film was formed on the CNT network using organic gas (phenanthrene (C 14 H 10 )) decomposition.
次に、実施例３，４について、図２に示すグラファイト膜生成装置を使用してグラファイト膜の製造を行なった。 Next, for Examples 3 and 4, a graphite film was produced using the graphite film production apparatus shown in FIG.
長さ１ｍ、直径２５ｍｍの石英管を用意し、石英反応管６とした。この石英反応管６内に、液体Ｇａ９を充填した直径約１ｃｍのアルミナ容器を置き、近傍に基板１上に複数のカーボンナノチューブ２からなるＣＮＴネットワークが形成された被処理基板を設置した。 A quartz tube having a length of 1 m and a diameter of 25 mm was prepared as a quartz reaction tube 6. An alumina container having a diameter of about 1 cm filled with liquid Ga9 was placed in the quartz reaction tube 6, and a substrate to be processed on which a CNT network composed of a plurality of carbon nanotubes 2 was formed on the substrate 1.
はじめに、石英反応管６の内部に前記被処理基板を水平に固定し、ターボポンプによる真空排気を行い、バックグラウンドを１０-6Ｔｏｒｒ以下に排気した。 First, the substrate to be processed was fixed horizontally in the quartz reaction tube 6 and evacuated by a turbo pump to evacuate the background to 10 −6 Torr or less.
反応管用ヒータ７により、Ｇａ蒸気５の温度を７５０℃に上昇させ、１０分間の処理を行い再び室温に徐冷した。なお、比較例３および４はＧａ蒸気での処理を行わない試料基板である。 The temperature of the Ga vapor 5 was raised to 750 ° C. by the reaction tube heater 7, a treatment for 10 minutes was performed, and the mixture was gradually cooled to room temperature again. Comparative Examples 3 and 4 are sample substrates that are not treated with Ga vapor.
前記Ｇａ蒸気中の熱処理で、グラファイト膜がＣＮＴネットワーク表面に形成された。処理温度と得られた被処理基板のシート抵抗値は表２の通りとなった。なお、シート抵抗値は４端子法により測定した。 A graphite film was formed on the surface of the CNT network by the heat treatment in the Ga vapor. Table 2 shows the processing temperature and the sheet resistance value of the obtained substrate to be processed. The sheet resistance value was measured by a four-terminal method.
さらに、前記グラファイト膜が表面に形成されたＣＮＴネットワークを有する導電性基板に対して、熱硬化性樹脂をＣＮＴネットワークと接する面に有する樹脂フィルムを上から形成した後、熱硬化させることにより、ＣＮＴネットワークを該熱硬化性樹脂に転写、固着し、透明導電性フィルムを得た。該透明導電性フィルムのシート抵抗値は表２の通りとなった。 Furthermore, a conductive film having a thermosetting resin on a surface in contact with the CNT network is formed from above on a conductive substrate having a CNT network on which the graphite film is formed, and then thermosetting is performed, whereby CNTs are obtained. The network was transferred and fixed to the thermosetting resin to obtain a transparent conductive film. The sheet resistance value of the transparent conductive film is as shown in Table 2.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１ 基板、２ カーボンナノチューブ、３ カーボンナノチューブネットワーク、４ 樹脂製フィルム、５ Ｇａ蒸気、６ 石英反応管、７ 反応管用ヒータ、８ 真空排気系、９ 液体Ｇａ、１３ アルミナ容器。 1 substrate, 2 carbon nanotubes, 3 carbon nanotube network, 4 resin film, 5 Ga vapor, 6 quartz reaction tube, 7 reaction tube heater, 8 vacuum exhaust system, 9 liquid Ga, 13 alumina container.
Claims (14)
前記グラファイト膜は前記カーボンナノチューブネットワークをＧａ蒸気に接触させて形成される、導電性膜。 A conductive film having a carbon nanotube network in which a plurality of carbon nanotubes are connected by a graphite film ,
The graphite film is a conductive film formed by bringing the carbon nanotube network into contact with Ga vapor .
カーボンナノチューブネットワークをＧａ蒸気に接触させて前記グラファイト膜を形成する工程を含む導電性膜の製造方法。 A method for producing a conductive film having a carbon nanotube network in which a plurality of carbon nanotubes are connected by a graphite film ,
A method for producing a conductive film, comprising the step of contacting a carbon nanotube network with Ga vapor to form the graphite film.
カーボンナノチューブネットワーク上にアモルファスカーボン膜を形成する工程と、
前記カーボンナノチューブネットワークおよび前記工程で得られたアモルファスカーボン膜をＧａ蒸気に接触させて前記グラファイト膜を形成する工程を含む導電性膜の製造方法。 A method for producing a conductive film having a carbon nanotube network in which a plurality of carbon nanotubes are connected by a graphite film ,
Forming an amorphous carbon film on the carbon nanotube network;
A method for producing a conductive film, comprising the step of contacting the carbon nanotube network and the amorphous carbon film obtained in the step with Ga vapor to form the graphite film.
前記グラファイト膜は前記基板上にカーボンナノチューブネットワークを形成し、前記カーボンナノチューブネットワークをＧａ蒸気に接触させて形成される、導電性基板。 A conductive substrate in which a conductive film having a carbon nanotube network in which a plurality of carbon nanotubes are connected by a graphite film is formed on a substrate ,
The conductive film is formed by forming a carbon nanotube network on the substrate and contacting the carbon nanotube network with Ga vapor .
基板上にカーボンナノチューブネットワークを形成する工程と、
前記カーボンナノチューブネットワークをＧａ蒸気に接触させて前記グラファイト膜を形成する工程を含む導電性基板の製造方法。 A method for producing a conductive substrate, wherein a conductive film having a carbon nanotube network in which a plurality of carbon nanotubes are connected by a graphite film is formed on a substrate,
Forming a carbon nanotube network on the substrate;
A method for manufacturing a conductive substrate, comprising: forming the graphite film by bringing the carbon nanotube network into contact with Ga vapor.
基板上にカーボンナノチューブネットワークを形成する工程と、
前記カーボンナノチューブネットワーク上にアモルファスカーボン膜を形成する工程と、
前記カーボンナノチューブネットワークおよび前記工程で得られたアモルファスカーボン膜をＧａ蒸気に接触させて前記グラファイト膜を形成する工程を含む導電性基板の製造方法。 A method for producing a conductive substrate, wherein a conductive film having a carbon nanotube network in which a plurality of carbon nanotubes are connected by a graphite film is formed on a substrate,
Forming a carbon nanotube network on the substrate;
Forming an amorphous carbon film on the carbon nanotube network;
A method for producing a conductive substrate, comprising: forming the graphite film by contacting the carbon nanotube network and the amorphous carbon film obtained in the step with Ga vapor.
前記透明導電性フィルムは、基板上に前記カーボンナノチューブネットワークを形成し、前記カーボンナノチューブネットワークをＧａ蒸気に接触させて前記グラファイト膜を形成し、得られた複数のカーボンナノチューブ同士がグラファイト膜で連結されたカーボンナノチューブネットワークを有する導電性膜を樹脂製フィルムに転写して得られる、透明導電性フィルム。 A transparent conductive film in which a conductive film having a carbon nanotube network in which a plurality of carbon nanotubes are connected by a graphite film is formed on a resin film ,
The transparent conductive film forms the carbon nanotube network on a substrate, contacts the carbon nanotube network with Ga vapor to form the graphite film, and the obtained plurality of carbon nanotubes are connected by a graphite film. A transparent conductive film obtained by transferring a conductive film having a carbon nanotube network onto a resin film.
基板上にカーボンナノチューブネットワークを形成する工程と、
前記カーボンナノチューブネットワークをＧａ蒸気に接触させて前記グラファイト膜を
形成する工程と、
前記工程で得られた複数のカーボンナノチューブ同士がグラファイト膜で連結されたカーボンナノチューブネットワークを有する導電性膜を樹脂製フィルムに転写する工程を含む透明導電性フィルムの製造方法。 A method for producing a transparent conductive film in which a conductive film having a carbon nanotube network in which a plurality of carbon nanotubes are connected to each other by a graphite film is formed on a resin film,
Forming a carbon nanotube network on the substrate;
Contacting the carbon nanotube network with Ga vapor to form the graphite film;
A method for producing a transparent conductive film, comprising a step of transferring a conductive film having a carbon nanotube network in which a plurality of carbon nanotubes obtained in the step are connected by a graphite film to a resin film.
基板上にカーボンナノチューブネットワークを形成する工程と、
前記カーボンナノチューブネットワーク上にアモルファスカーボン膜を形成する工程と、
前記カーボンナノチューブネットワークおよび前記工程で得られたアモルファスカーボン膜をＧａ蒸気に接触させて前記グラファイト膜を形成する工程と、
前記工程で得られた複数のカーボンナノチューブ同士がグラファイト膜で連結されたカーボンナノチューブネットワークを有する導電性膜を樹脂製フィルムに転写する工程を含む透明導電性フィルムの製造方法。 A method for producing a transparent conductive film in which a conductive film having a carbon nanotube network in which a plurality of carbon nanotubes are connected to each other by a graphite film is formed on a resin film,
Forming a carbon nanotube network on the substrate;
Forming an amorphous carbon film on the carbon nanotube network;
Contacting the carbon nanotube network and the amorphous carbon film obtained in the step with Ga vapor to form the graphite film;
A method for producing a transparent conductive film, comprising a step of transferring a conductive film having a carbon nanotube network in which a plurality of carbon nanotubes obtained in the step are connected by a graphite film to a resin film.
さらに前記熱硬化性樹脂またはＵＶ硬化性樹脂を硬化処理する工程を含む、請求項１１または１２のいずれか１項に記載の透明導電性フィルムの製造方法。 The step of transferring the conductive film to the resin film is characterized in that the conductive film is transferred to a surface of the resin film formed from a thermosetting resin or a UV curable resin,
Furthermore, the manufacturing method of the transparent conductive film of any one of Claim 11 or 12 including the process of hardening the said thermosetting resin or UV curable resin.
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