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KR20100031475A - 금속 나노벨트, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 도전성 잉크 조성물 및 전도성 필름 - Google Patents

금속 나노벨트, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 도전성 잉크 조성물 및 전도성 필름 Download PDF

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KR20100031475A
KR20100031475A KR20090085338A KR20090085338A KR20100031475A KR 20100031475 A KR20100031475 A KR 20100031475A KR 20090085338 A KR20090085338 A KR 20090085338A KR 20090085338 A KR20090085338 A KR 20090085338A KR 20100031475 A KR20100031475 A KR 20100031475A
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권원종
김재홍
진선미
이상욱
임영수
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주식회사 엘지화학
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Abstract

본 발명은 금속 나노벨트, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 도전성 잉크 조성물 및 전도성 필름에 관한 것이다. 상기 금속 나노벨트는 고온 및 고압을 적용할 필요없이 상온 및 상압에서 용이하게 제조 가능할 뿐 아니라, 이를 포함하는 도전성 잉크 조성물을 기판 상에 인쇄한 후에 낮은 온도에서 열처리 또는 건조 공정을 진행하더라도 우수한 도전성을 나타내는 도전막 또는 도전성 패턴 등을 형성할 수 있다. 따라서, 상기 금속 나노벨트 및 이를 포함하는 도전성 잉크 조성물은 저온 소성이 요구되는 환경 하에서 각종 반도체 소자, 표시 장치 또는 태양 전지의 도전성 패턴 또는 도전막 등을 형성하는데 매우 적합하게 적용될 수 있다.
상기 금속 나노벨트는 500 nm 이상의 길이를 가지며, 길이/폭의 비가 10 이상이고, 폭/두께의 비가 3 이상인 것이다.
금속 나노벨트, 도전성 잉크 조성물, 전도성 필름

Description

금속 나노벨트, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 도전성 잉크 조성물 및 전도성 필름{METAL NANOBELT, PREPARATION METHOD THEREOF, CONDUCTIVE INK COMPOSITION AND CONDUCTIVE FILM COMPRISING THE SAME}
본 발명은 금속 나노벨트, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 도전성 잉크 조성물 및 전도성 필름에 관한 것이다.
각종 반도체 소자, PDP 또는 LCD 등의 표시 장치 또는 태양 전지 등에는, 전극, 배선 또는 전자파 차폐 필름과 같은 도전성을 띄는 다양한 요소들이 포함된다. 이러한 도전성 요소들의 형성을 위해, 가장 많이 사용되는 방법 중의 하나는 도전성을 띄는 미세 입자, 예를 들어, 도전성 나노 입자와 용매 등을 포함하는 도전성 잉크 조성물을 기판 상에 인쇄한 후 이를 열처리(예를 들어, 소성 및 건조)하여, 다양한 도전성 요소들을 이루는 각종 도전성 패턴 또는 도전막을 기판 상에 형성하는 방법이다.
그런데, 현재까지 개발된 도전성 나노 입자를 이용해 도전막 또는 도전성 패턴을 형성하기 위해서는, 이를 포함하는 도전성 잉크 조성물을 기판 상에 인쇄한 후에, 고온으로 소성하여 상기 도전성 잉크 조성물에 포함된 유기물(예를 들어, 유 기 용매 등)을 제거하면서 도전성 나노 입자를 환원시키거나 용융 연결시키는 공정이 요구되었다. 이는 도전성 잉크 조성물에 포함된 도전성 나노 입자를 환원시키거나 도전성 나노 입자끼리 용융 연결시켜 최종 형성된 도전성 패턴 또는 도전막이 균일하면서도 우수한 도전성을 띄도록 하기 위함이었다.
그러나, 이러한 고온 소성 공정의 필요성으로 인해 도전막 또는 도전성 패턴을 형성할 수 있는 기판의 종류에 한계가 있는 등의 한계가 존재하였다. 이 때문에, 보다 낮은 온도의 소성 공정 기타 열처리 공정을 적용하더라도, 우수한 도전성을 가진 도전성 패턴 등을 형성할 수 있게 하는 도전성 나노 입자 또는 도전성 잉크 조성물이 계속적으로 요구되어 왔다.
이에 다양한 저온 소성용 도전성 나노 입자 또는 도전성 잉크 조성물이 제안된 바 있으나, 아직까지 소성 온도를 충분히 낮출 수 없거나 충분한 도전성을 얻을 수 없는 등의 한계가 있는 것이 사실이다.
본 발명은 저온 소성이 요구되는 환경 하에서도 우수한 도전성을 나타내는 도전성 패턴 또는 도전막 등의 형성을 가능케 하는 금속 나노벨트를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 금속 나노벨트를 단순화된 방법으로 제조할 수 있는 금속 나노벨트의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 또한, 상기 금속 나노벨트를 포함하여, 기판 상에 인쇄된 후 낮은 온도의 열처리 또는 건조 공정을 적용하더라도 우수한 도전성을 나타내는 도전성 패턴 또는 도전막 등을 형성할 수 있게 하는 도전성 잉크 조성물을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 상기 금속 나노벨트를 포함하는 전도성 필름을 제공하는 것이다.
이에 본 발명은 500 nm 이상의 길이를 가지며, 길이/폭의 비가 10 이상이고, 폭/두께의 비가 3 이상인 금속 나노벨트를 제공한다. 이러한 금속 나노벨트는 1 ㎛ ~ 2000 ㎛의 길이를 가질 수 있고, 100 nm ~ 100 ㎛의 폭을 가질 수 있으며, 15 ~ 500 nm의 두께를 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 탄소 나노 튜브, 전도성 고분자 및 금속염을 반응시키는 단계를 포함하는 금속 나노벨트의 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 금속 나노벨트 및 용매를 포함하는 인쇄 가능한 도전성 잉크 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 금속 나노벨트를 포함하는 전도성 필름을 제공한다.
이하, 발명의 구체적인 구현예에 따른 금속 나노벨트, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 도전성 잉크 조성물 및 전도성 필름 등에 대해 설명하기로 한다.
명시적인 다른 기재가 없는 한, 본 명세서 전체에서 사용되는 몇 가지 용어는 다음과 같이 정의된다.
본 명세서 전체에서, "금속 나노벨트"는 금속을 포함하면서, 평면상으로 보아, 어느 한쪽 방향으로 벨트와 같이 길게 연결된 형상을 띄고 있는 나노구조체를 지칭한다. 상기 벨트 형상으로 길게 연결된 방향으로 상기 "금속 나노벨트"의 한쪽 끝에서 반대 쪽 끝까지의 평균 직선 거리를 "길이"로 정의할 수 있고, 평면 상에서, "길이" 방향과 수직하는 방향으로 상기 "금속 나노벨트"의 한쪽 끝에서 반대 쪽 끝까지의 평균 직선 거리를 "폭"으로 정의할 수 있다. 또한, 상기 "길이" 방향과 "폭" 방향이 이루는 평면과 수직하는 방향으로, 벨트 형상을 띄고 있는 금속 나노벨트의 상면과 하면 사이의 평균 직선 거리를 "두께"로 정의할 수 있다. 이러한 금속 나노벨트는 길이, 폭 또는 두께의 하나 이상(예를 들어, 두께)이 나노 스케일의 크기를 가지며, 길이가 폭에 비해 수 배 이상 큰 값을 가지고, 폭이 두께에 비해 수 배 이상 큰 값을 가짐에 따라, 얇은 두께의 직사각형 또는 이와 유사한 다각형 등의 도형이 띠와 같이 길게 연결된 벨트 형상을 띄는 것이다.
또한, 상기 금속 나노벨트가 "실질적으로 금속 산화물을 포함하지 않는다"고 함은 상기 금속 나노벨트에 포함된 "금속"이 산화되지 않은 상태로 존재하여 금속 나노벨트가 금속 산화물을 전혀 포함하지 않거나, 그 제조 과정 또는 사용 과정 중에 불가피하게 미량의 금속, 예를 들어, 금속 나노벨트의 중량에 대해 1 중량% 미만, 혹은 0.1 중량% 미만의 금속만이 산화되어 금속 나노벨트가 이에 대응하는 미량의 금속 산화물만을 포함하는 경우를 지칭한다.
그리고, 상기 금속 나노벨트가 어떤 단일 금속, 예를 들어, "은(Ag)만을" 포함한다 함은, 1 가지 종류의 금속 성분, 예를 들어, "은(Ag)"의 단일 금속 성분만을 포함하며, 다른 종류의 금속 성분은 포함하지 않는 것을 의미하는 것으로 정의될 수 있다. 다만, "은(Ag)만을"과 같이 특히 한정되지 않고 단지 "은(Ag)을" 포함한다고 할 때에는, 상기 금속 나노벨트에 다른 금속 성분의 부가가 제한되지 않는 것으로 정의될 수 있다.
또한, "도전성 잉크 조성물"은 비교적 점도가 높은 "페이스트" 상태인지 혹은 물과 유사하게 점도가 낮은 상태인지에 관계없이, 고분자, 유리 또는 금속 등으로 이루어진 임의의 기질(substrate) 상에 인쇄 또는 도포되어 도전성을 띄는 막, 필름 또는 패턴을 형성할 수 있는 임의의 조성물을 지칭한다.
그리고, "전도성 필름"이라 함은 고분자, 유리 또는 금속 등으로 이루어진 임의의 기질(substrate) 상에 형성되어 열 또는 전기에 도전성을 띄는 임의의 막, 필름 또는 패턴을 지칭한다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함", "함유" 또는 "가진다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소의 추가를 제한하지 않고 임의의 다른 구성요소가 더 추가될 수 있는 것을 의미한다.
한편, 발명의 일 구현예에 따라, 500 nm 이상의 길이를 가지며, 길이/폭의 비가 10 이상이고, 폭/두께의 비가 3 이상인 금속 나노벨트가 제공된다. 이러한 금속 나노벨트는, 예를 들어, 1 ㎛ ~ 2000 ㎛의 길이, 바람직하게는, 2 ~ 1000 ㎛의 길이, 더욱 바람직하게는, 2 ~ 100 ㎛의 길이를 가질 수 있다. 또한, 상기 금속 나노벨트는 100 nm ~ 100 ㎛의 폭, 바람직하게는 100 nm ~ 10 ㎛의 폭, 더욱 바람직하게는, 100 nm ~ 2 ㎛의 폭을 가질 수 있다. 그리고, 상기 금속 나노벨트는 15 ~ 500 nm의 두께를 가질 수 있고, 바람직하게는 20 ~ 300 nm의 두께, 더욱 바람직하게는, 20 ~ 250 nm의 두께를 가질 수 있다.
또한, 상기 금속 나노벨트는 길이/폭의 비가 10 내지 20000으로 될 수 있고, 바람직하게는 10 내지 1000, 더욱 바람직하게는 10 내지 200으로 될 수 있다. 또한, 상기 금속 나노벨트의 폭/두께의 비는 3 내지 6000으로 될 수 있고, 바람직하게는 3 내지 500, 더욱 바람직하게는 3 내지 50으로 될 수 있다.
본 발명자들의 연구 결과, 놀랍게도 탄소 나노 튜브, 전도성 고분자 및 금속염을 함께 반응시키는 등의 방법에 의해, 도전성 나노 구조체로서 적절한 나노 스케일의 두께를 가지면서, 어느 정도의 넓은 폭을 가지며 최소 500 nm에서 100 ㎛ 이상, 최대 2000 ㎛에 이르는 길이를 갖는 벨트 형상의 나노 구조체, 즉, 상기 금속 나노벨트가 얻어질 수 있음이 밝혀졌다. 이러한 금속 나노벨트는 이전에 알려진 도전성 나노구조체 또는 도전성 나노 입자에 비해, 긴 길이로 연결된 것이며, 어느 정도의 넓은 폭을 가짐에 따라 벨트 형상을 띠고 있는 것이다. 또한, 상기 금속 나노벨트는 이하에서 더욱 상세히 설명하겠지만, 상온 및 상압 하에서의 위 반응 공정으로 제조될 수 있어, 실질적으로 금속 산화물을 포함하지 않는 것이며, 은(Ag)과 같은 단일 금속 성분만을 포함하여 형성될 수 있는 것이다.
즉, 이러한 발명의 일 구현예에 따른 금속 나노벨트는 적어도 나노 스케일의 두께를 갖는 미세한 금속 입자가 넓은 폭 및 충분히 긴 길이로 연결된 상태로 얻어질 수 있고, 실질적으로 금속 산화물을 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 이러한 금속 나노벨트를 포함하는 도전성 잉크 조성물을 기판 상에 인쇄하면, 도전성 나노 입자 등을 환원시키거나 용융 연결시키기 위해 적용되던 고온 소성 공정을 별도 진행하지 않더라도, 이로부터 형성된 전도성 필름, 예를 들어, 도전막 또는 도전성 패턴이 충분히 우수한 도전성을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 금속 나노벨트는 은(Ag)과 같은 단일 금속 성분만을 포함하도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 금속 나노벨트가 보다 낮은 저항을 나타내는 은(Ag) 등의 단일 금속 성분만을 포함하도록 형성하여, 이로부터 형성된 전도성 필름이 보다 우수한 도전성을 나타내게 할 수 있다.
그러므로, 상기 금속 나노벨트는 특히 저온 소성이 요구되는 환경 하에서 각종 반도체 소자, 표시 장치 또는 태양 전지 등의 도전성 패턴 또는 도전막 등을 형성하기 위한 도전성 잉크 조성물에 매우 바람직하게 사용될 수 있다.
한편, 상기 금속 나노벨트는 상기 금속염, 탄소 나노 튜브 및 전도성 고분자 의 반응으로 형성됨에 따라, 상기 전도성 고분자 또는 탄소 나노 튜브를 매개로 미세한 금속 입자가 연결되어 길게 연결된 넓은 폭의 벨트 형상을 띨 수 있게 된다. 특히, 상기 금속 나노벨트는 그 벨트 형상의 골격을 이루면서 상기 벨트 형상 내에 불연속적으로 포함된 탄소 나노 튜브를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 금속 나노벨트는 탄소 나노 튜브가 상기 금속 입자끼리 연결하여 골격을 이루면서 벨트 형상을 띨 수 있으므로, 실질적으로 금속 산화물을 포함하지 않으면서도 넓은 폭 및 긴 길이를 갖는 벨트 형상을 이룰 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 이러한 금속 나노벨트를 포함하는 도전성 잉크 조성물을 인쇄하면, 종래 도전성 나노 입자 등을 환원시키거나 용융 연결시키기 위해 진행하던 고온 소성 공정을 진행하지 않더라도, 이로부터 형성된 전도성 필름, 예를 들어, 도전성 패턴 또는 도전막이 균일하면서도 우수한 도전성을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 금속 나노벨트는 실질적으로 금속 산화물을 포함하지 않을 수 있다. 이때, "실질적으로 금속 산화물을 포함하지 않는다" 함이 의미하는 바는 이미 설명한 바와 같다. 이하에서도 설명하는 바와 같이, 상기 금속 나노벨트는 상온 및 상압 하에서 금속염, 탄소 나노 튜브 및 전도성 고분자의 반응에 의해 형성될 수 있으므로, 이전에 도전성 나노 입자의 제조를 위한 고온 반응 공정 등에 의해 야기되던 금속의 산화를 최소화하여 실질적으로 금속 산화물을 포함하지 않을 수 있다. 이에 따라, 종래에 도전성 잉크 조성물을 인쇄한 후에 이에 포함된 도전성 나노 입자 등을 환원시키기 위해 진행하던 고온 소성 공정을 별도 진행하지 않더라도 이로부터 형성된 전도성 필름이 우수한 도전성을 나타낼 수 있다.
그리고, 상기 금속 나노벨트는 우수한 도전성을 나타내는 임의의 금속 또는 합금을 포함할 수 있고, 예를 들어, 은(Ag)을 포함할 수 있다. 이로서, 상기 금속 나노벨트 및 이를 포함하는 도전성 잉크 조성물로부터 형성된 각종 도전성 패턴 또는 도전막이 보다 우수한 도전성을 나타낼 수 있다.
특히, 상기 금속 나노벨트는 탄소 나노 튜브 등이 골격을 이루면서 벨트 형상을 띨 수 있으므로, 단일 금속 성분, 예를 들어, 은(Ag)만을 포함하여 이루어질 수 있다. 즉, 상기 탄소 나노 튜브 등이 골격을 이루면서 벨트 형상의 금속 나노벨트가 형성되기 때문에, 2종 이상의 금속 성분이 포함되어 이중 1종 이상의 금속 성분이 벨트 형상의 골격 또는 기본적 주형 등을 이룰 필요가 없으며, 낮은 저항을 나타내는 은(Ag) 등의 단일 금속 성분만을 포함하여, 상기 금속 나노벨트 및 이로부터 형성된 전도성 필름이 보다 우수한 도전성을 나타낼 수 있다.
상술한 금속 나노벨트는 이를 포함하는 도전성 잉크 조성물을 고분자, 유리 또는 금속 등으로 이루어진 임의의 기질 또는 기판 상에 인쇄한 후, 고온 소성 공정이 적용되지 않더라도 우수한 도전성을 나타내는 각종 도전성 패턴 또는 도전막 등의 전도성 필름을 형성할 수 있게 한다. 특히, 이러한 금속 나노벨트 및 이를 포함하는 도전성 잉크 조성물은 고온 소성 공정의 필요성이 없어 어떠한 재질로 된 기판에도 적용되어 다양한 도전성 패턴 또는 도전막을 형성할 수 있다. 따라서, 이러한 금속 나노벨트는 PDP 또는 LCD 등의 각종 표시 장치, 반도체 소자 또는 태양전지 등에 포함되는 다양한 전도성 필름, 예를 들어, 각종 전극, 배선 또는 전자파 차폐 필름 등의 다양한 도전막 또는 도전성 패턴을 형성하기 위한 잉크 조성물에 매우 바람직하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 나노벨트는 투명 기판 상에 인쇄되어 터치 패널에 포함되는 투명 도전막 등의 투명 전도성 필름을 형성하기 위해 적용되거나, 반도체 기판의 각종 배선 패턴 또는 전극을 형성하기 위해 적용되거나, 각종 표시 장치의 각종 배선 패턴, 전극 또는 전자파 차폐 필터 등을 형성하기 위해 적용될 수 있다. 또한, 상기 금속 나노벨트는 다양한 열에 대해서도 우수한 전도성을 나타낼 수 있으므로, 여러 가지 열전도성 필름을 형성하기 위해 적용될 수도 있다. 특히, 상기 금속 나노벨트는 저온 소성이 요구되는 환경 하에서 더욱 바람직하게 적용될 수 있다.
한편, 발명의 다른 구현예에 따라, 상술한 금속 나노벨트의 제조 방법이 제공된다. 이러한 금속 나노벨트의 제조 방법은 탄소 나노 튜브, 전도성 고분자 및 금속염을 반응시키는 단계를 포함한다.
이하의 실시예를 통해서도 뒷받침되는 바와 같이, 이러한 반응 공정을 통해, 고온 및 고압 하에서의 반응을 진행하지 않더라도 상기 전도성 고분자 및 탄소 나노 튜브를 매개로 미세한 금속 입자가 넓은 폭을 갖는 벨트 형상으로 길게 연결되어 상술한 특성을 갖는 금속 나노벨트가 제조될 수 있음이 밝혀졌다. 특히, 이러한 반응 공정에서는 고온 및 고압의 반응 조건이 요구되지 않고 반응물이 단일 단계로 반응하므로, 상기 금속 나노벨트의 제조 과정이 매우 용이하고 단순화되며, 고온 및 고압 반응 등에 의해 야기되던 금속의 산화를 억제해 실질적으로 금속 산화물을 포함하지 않는 금속 나노벨트의 제조를 가능케 한다.
이러한 금속 나노벨트의 제조 방법은, 탄소 나노 튜브가 포함된 제 1 분산액 을 형성하는 단계와, 전도성 고분자가 포함된 제 2 분산액을 형성하는 단계와, 상기 제 1 및 제 2 분산액을 혼합하고, 금속염과 반응시키는 단계를 포함하여 진행할 수 있고, 상기 반응 단계는 대략 상온 및 상압 하에서도 효과적으로 진행할 수 있다. 예를 들어, 이러한 반응 단계는 1 내지 100℃ 및 1 내지 2기압에서 1 내지 50시간 동안 진행될 수 있고, 이로서 상술한 특성을 갖는 발명의 일 구현예에 따른 금속 나노벨트가 효과적으로 제조될 수 있다.
이러한 제조 방법에서, 상기 전도성 고분자로는 이전부터 알려진 임의의 전도성 고분자, 예를 들어, 폴리피롤, 폴리아닐린 또는 폴리티오펜이나 이들의 공중합체 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 금속염으로는 도전성을 나타내는 금속의 임의의 염으로서, 종래부터 도전성 나노 입자를 형성하기 위한 전구체로서 사용되던 통상적인 금속염을 별다른 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속염으로는 은(Ag)의 염을 사용할 수 있고, 보다 구체적으로, 질산은(AgNO3), 황산은(Ag2SO4), 아세트산은(Ag(CH3COO))이나, 불화은(AgF), 염화은(AgCl), 브롬화은(AgBr) 또는 요오드화은(AgI)의 할로겐화은, 시안화은(AgCN), 시안산은(AgOCN), 락트산은(Ag(CH3CHOHCOO)), 탄산은(Ag2CO3), 과염소산은(AgClO4), 삼불화아세트산은(Ag(CF3COO)) 또는 삼불화술폰산은(Ag(CF3SO3)) 등을 사용할 수 있다. 그리고, 위에서 예시된 전도성 고분자 또는 금속염 이외에도 임의의 전도성 고분자 또는 도전성을 나타내는 금속의 다양한 염을 사용할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 탄소 나노 튜브로는 단일벽 탄소 나노 튜브(Single Walled Carbon Nanotube) 또는 다중벽 탄소 나노 튜브(Mmulti Walled Carbon Nanotube) 등의 임의의 탄소 나노 튜브를 별다른 제한없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 단일벽 탄소 나노 튜브는 제조하고자 하는 금속 나노벨트의 도전성 등의 측면에서 보다 바람직하게 사용될 수 있고, 상기 다중벽 탄소 나노 튜브는 금속 나노벨트의 기계적 특성 등의 측면에서 보다 바람직하게 사용될 수 있다.
그리고, 상기 금속염, 탄소 나노 튜브 및 전도성 고분자의 반응은 물, 알코올, 아세톤, 메틸에틸케톤 (MEK), 에틸렌글리콜, 포름아미드 (HCOOH), 디메틸포름아미드 (DMF), 디메틸아세트아미드 (DMAc), 디메틸술폭사이드 (DMSO) 및 N-메틸피롤리돈 (NMP)으로 이루어진 그룹에서 선택되는 용매 또는 하나 이상의 혼합 용매 내에서 진행될 수 있다. 예를 들어, 탄소 나노 튜브를 물에 분산시켜 탄소 나노 튜브가 포함된 제 1 분산액을 형성하고, 전도성 고분자를 알코올에 분산시켜 제 1 분산액을 형성한 후, 이들 제 1 및 제 2 분산액의 혼합액에 금속염을 가하여 반응시키는 방법으로 상기 금속염, 탄소 나노 튜브 및 전도성 고분자의 반응을 진행할 수 있다. 이러한 반응 공정에서 각 반응물의 첨가 순서나 분산액의 형성 방법 및 혼합 순서 등은 통상적인 범위 안에서 당업자에게 자명하게 변경될 수 있음은 물론이다.
한편, 발명의 또 다른 구현예에 따라, 상술한 금속 나노벨트 및 용매를 포함하는 인쇄 가능한 도전성 잉크 조성물이 제공된다. 이러한 도전성 잉크 조성물은 실질적으로 금속 산화물을 포함하지 않으면서 은(Ag) 등의 단일한 저저항 금속 성분으로 이루어질 수 있고, 나노 스케일의 크기(두께)를 갖는 미세한 금속 입자가 넓은 폭으로 길게 연결된 벨트 형태의 상술한 금속 나노벨트를 포함한다. 따라서, 이러한 잉크 조성물을 기판 상에 인쇄한 후, 이전에 도전성 나노 입자를 환원 또는 용융 연결시키기 위해 진행되던 고온 소성 공정을 적용하지 않더라도 우수한 도전성을 나타내는 각종 도전막 또는 도전성 패턴 등의 전도성 필름의 형성을 가능케 한다.
즉, 이러한 도전성 잉크 조성물의 경우, 이를 기판 상에 인쇄 또는 코팅한 후 상기 용매 등을 제거하기 위해 저온에서 건조 또는 열처리만을 행하더라도, 실질적으로 금속 산화물을 포함하지 않고 나노 스케일 두께의 금속막이 넓은 폭으로 길게 연결된 형태의 다수의 나노 벨트가 포함된 전도성 필름, 예를 들어, 각종 도전막 또는 도전성 패턴이 형성될 수 있으므로, 이러한 도전막 또는 도전성이 매우 우수한 도전성을 나타낼 수 있다.
따라서, 이러한 도전성 잉크 조성물은 PDP 또는 LCD 등의 각종 표시 장치, 반도체 소자 또는 태양전지에 포함되는 각종 전극, 배선 또는 전자파 차폐 필름 등의 다양한 도전막 또는 도전성 패턴이나, 열전도성 필름과 같은 다양한 전도성 필름을 형성하기 위하여 바람직하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 도전성 잉크 조성물은 투명 기판 상에 인쇄되어 터치 패널에 포함되는 투명 도전막을 형성하기 위해 적용되거나, 반도체 기판의 각종 배선 패턴 또는 전극을 형성하기 위해 적용되거나, 각종 표시 장치의 각종 배선 패턴, 전극 또는 전자파 차폐 필터 등을 형성하기 위해 적용될 수 있다. 특히, 상기 도전성 잉크 조성물은 저온 소성이 요구되는 환경 하에서 더욱 바람직하게 적용될 수 있으며, 고온 소성이 요구되지 않음에 따라 적용 가능한 기판 종류의 한계 등을 극복할 수 있게 한다.
한편, 이러한 도전성 잉크 조성물은 상기 금속 나노벨트 및 용매 외에도 탄소 나노 튜브를 더 포함할 수 있으며, 기타 필요에 따라 도전성 잉크 조성물에 포함되던 임의의 성분, 예를 들어, 분산제, 바인더 또는 안료 등을 더 포함할 수도 있다.
그리고, 상기 용매로는 도전성 잉크 조성물에 포함되던 임의의 용매를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 에탄올과 같은 알코올계 용매, 알코올알킬에테르계 용매, 알코올아릴에테르계 용매, 에스테르계 용매, 아미드계 용매, 아민계 용매, 지방족 탄화수소계 용매 및 방향족 탄화수소계 용매로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 용매를 사용할 수 있다.
또한, 상기 도전성 잉크 조성물은 조성물의 전체 중량을 기준으로 0.1 내지 30 중량%의 금속 나노벨트를 포함할 수 있다. 이로서, 상기 도전성 잉크 조성물 내의 금속 나노벨트의 분산성이 양호해지고, 추후 용매 등을 쉽게 제거하여 도전막 또는 도전성 패턴을 형성할 수 있다.
한편, 발명의 또 다른 구현예에 따라, 상술한 금속 나노벨트를 포함하는 전도성 필름, 예를 들어, 도전막 또는 도전성 패턴이 제공된다. 이러한 전도성 필름은 우수한 도전성을 나타내면서도 그 형성 과정에서 고온 소성 공정이 요구되지 않아, 적용 가능한 기판의 한계 등의 기술적 한계를 극복하고 보다 다양한 기판 및 전기, 전자 장치 등에 적용될 수 있다.
이러한 전도성 필름은, 예를 들어, 기판 상에 상술한 도전성 잉크 조성물을 인쇄 또는 도포한 후, 예를 들어, 50 내지 200 ℃의 저온에서 건조 또는 열처리하 여 상기 도전성 잉크 조성물에 포함된 용매 등을 제거하는 방법으로 형성될 수 있다.
이렇게 형성된 전도성 필름에서는 상기 금속 나노벨트, 예를 들어, 은 나노벨트가 서로 연결되어 전도성 채널이 형성된다. 이러한 전도성 채널에서, 상기 금속 나노벨트가 서로 만나는 접점에서는, 이들 금속 나노벨트의 넓은 면끼리 만나거나, 좁은 면끼리 만나거나, 혹은 넓은 면과 좁은 면이 서로 만날 개연성이 있다. 다만, 상기 금속 나노벨트는 상술한 바와 같은 넓은 폭을 가진다는 점과 함께 상기 전도성 필름을 코팅할 때 가해지는 전단력(shear)을 고려하면, 상기 금속 나노벨트는 전도성 필름 내에서 넓은 면이 바닥에 눕는 형태로 분포될 개연성이 높으며, 상기 금속 나노벨트의 넓은 면끼리 만나서 연결될 개연성이 보다 높아진다. 이에 비해, 나노와이어 등의 다른 형태의 나노 구조체를 포함한 잉크 조성물로부터 전도성 필름을 형성하는 경우에는, 나노 구조체끼리 만나는 접점이 좁은 선 또는 점으로 될 개연성이 보다 높아져, 전도성 채널의 저항이 보다 높아지고 상대적으로 도전성은 낮아질 수 있다. 이와 달리, 상기 발명의 또 다른 구현예에 따른 전도성 필름은 금속 나노벨트끼리 만나는 접점이 넓은 면으로 될 개연성이 높아져, 이전에 알려진 것보다 우수한 도전성을 나타내는 것으로 예측될 수 있다.
이에 상기 전도성 필름은 각종 표시 장치, 반도체 소자 또는 태양전지 등에 포함되는 전극, 배선 또는 전자파 차폐 필름 등의 임의의 도전막 또는 도전성 패턴으로 될 수 있고, 투명 기판 상에 형성되어 터치 패널 등에 포함되는 투명 도전막 등의 투명 전도성 필름으로 될 수도 있다.
특히, 이러한 전도성 필름이 적용된 터치 패널, 태양전지, 표시 장치 또는 반도체 소자 등은 고온 소성 없이 형성되면서도 우수한 도전성을 나타내는 도전성 요소들을 포함함에 따라, 적용 가능한 기판의 한계 등의 기술적 한계가 줄어들고, 우수한 특성을 나타낼 수 있다.
한편, 이러한 터치 패널, 태양전지, 표시 장치 또는 반도체 소자 등은 상술한 도전성 잉크 조성물로 형성된 전도성 필름을 포함하는 것을 제외하고는, 통상적인 공정에 따라 제조 될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 고온 소성 공정의 적용 없이도 우수한 도전성을 나타내는 각종 도전성 패턴 또는 도전막의 형성을 가능케 하는 금속 나노벨트 및 이의 제조 방법과, 이러한 금속 나노벨트를 포함하는 도전성 잉크 조성물이 제공된다.
따라서, 이들을 사용하여 특히 저온 소성이 요구되는 환경 하에서 각종 소자, 표시 장치 또는 태양 전지 등의 도전성 패턴 또는 도전막 등을 바람직하게 형성할 수 있고, 적용 가능한 기판의 한계 등의 기술적 한계가 크게 줄어든다.
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
A. 시약의 준비
후술하는 은 나노벨트의 제조에 사용된 시약들은 다음과 같으며 특별한 정제 없이 구입한 상태로 사용하였다:
aniline hydrochloride (Aldrich, 97%), 2-aminobenzoic acid (Aldrich, 99%), 2-aminophenol (Aldrich, 97%), 1,3-phenylenediamine (Aldrich, 99+%), ammonium persulfate (Acros, 98%), HCl (덕산), HNO3 (덕산), AgNO3 (Acros, 99%)
다중벽 탄소 나노 튜브(MWNT; Nanocyl-7000)는 Nanocyl 제품으로 평균 지름 10 nm이고 CCVD 방법으로 생산한 후 정제과정을 거치지 않은 순도 90%의 MWNT이다. 이 MWNT 2 g을 플라스크에 넣고 진한 질산 100 ml를 첨가한 후 4 시간 동안 환류하고, 실온으로 냉각 및 여과하여 탄소 나노 튜브(CNT)를 분리하였다. 증류수로 pH가 중성이 될 때까지 세척한 후 실온에서 건조하여 은 나노벨트의 제조에 사용하였다.
B. 전도성 고분자의 합성
합성예 1. PANi(폴리아닐린)-acid (emeraldine salt)의 합성
1 L 플라스크에 Aniline hydrochloride 5.18 g을 0.2 M 염산 용액 250 ml에 녹이고, 14.26 g 의 ammonium persulfate를 0.2 M 염산 용액 250 ml에 녹인 용액을 aniline 용액에 교반하면서 dropwise로 첨가하였다. 실온에서 3 ~4 시간 중합한 후 원심 분리하고 0.2 M 염산 용액으로 2회, 아세톤으로 1회 세척한 후 실온에서 건조하여 진한 청록색의 분말 4.5 g을 얻었다. 이렇게 얻은 PANi-acid는 하기 화학식 a)로 표시된다.
a) PANi-acid:
Figure 112009055745773-PAT00001
합성예 2. PANi-base (emeraldine base)의 합성
합성예 1에서 얻은 PANi-acid를 0.5 M NaOH 용액 내에서 밤새(overnight) 반응시킨 후, 원심 분리하고 증류수와 아세톤으로 세척하고 실온에서 건조하여 남색의 분말 3.6 g을 얻었다. 이렇게 얻은 PANi-base는 하기 화학식 b)로 표시된다.
b) PANi-base
Figure 112009055745773-PAT00002
합성예 3. P[Ani]0.8[Anthranilic acid]0.2 의 합성
Aniline hydrochloride 5.18 g을 사용하는 대신, Aniline hydrochloride 5.18 g 과 anthranilic acid 1.37 g을 사용한 것 외에는 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 P[Ani]0.8[Anthranilic acid]0.2 4.92 g을 얻었다. 이렇게 얻은 P[Ani]0.8[Anthranilic acid]0.2는 하기 화학식 c)로 표시된다.
c) P[Ani][anthranilic acid]
Figure 112009055745773-PAT00003
합성예 4. P[Ani]0.5[Anthranilic acid]0. 5 의 합성
Aniline hydrochloride 3.24 g과 anthranilic acid 3.43 g을 사용한 것 외에는 합성예 3과 동일한 방법으로 합성하여 P[Ani]0.5[Anthranilic acid]0.5 3.23 g을 얻었다. 이렇게 얻은 P[Ani]0.5[Anthranilic acid]0.5는 하기 화학식 c)로 표시된다.
c) P[Ani][anthranilic acid]
Figure 112009055745773-PAT00004
합성예 5. P[Ani]0.2[Anthranilic acid]0.8 의 합성
Aniline hydrochloride 1.30 g과 anthranilic acid 5.49 g을 사용한 것 외에는 합성예 3과 동일한 방법으로 합성하여 P[Ani]0.2[Anthranilic acid]0.8 4.62 g을 얻었다. 이렇게 얻은 P[Ani]0.2[Anthranilic acid]0.8은 하기 화학식 c)로 표시된다.
c) P[Ani][anthranilic acid]
Figure 112009055745773-PAT00005
합성예 6. P[Ani]0.5[1,3-phenylenediamine]0.5 의 합성
Aniline hydrochloride 5.18 g을 사용하는 대신 aniline hydrochloride 3.24 g과 1,3-phenylenediamine 2.71 g을 사용한 것 외에는 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 P[Ani]0.5[1,3-phenylenediamine]0.5 3.25 g을 얻었다. 이렇게 얻은 P[Ani]0.5[1,3-phenylenediamine]0.5는 하기 화학식 d)로 표시된다.
d) P[Ani][1,3-phenylenediamine]
Figure 112009055745773-PAT00006
합성예 7. P[Ani]0.5[2-aminophenol]0. 5 의 합성
Aniline hydrochloride 5.18 g을 사용하는 대신 aniline hydrochloride 3.24 g 과 2-aminophenol 2.73 g을 사용한 것 외에는 합성예 1과 동일한 방법으로 합성하여 [Ani]0.5[2-aminophenol]0.5 3.34 g을 얻었다. 이렇게 얻은 P[Ani]0.5[2-aminophenol]0.5는 하기 화학식 e)로 표시된다.
e) P[Ani][2-aminophenol]
Figure 112009055745773-PAT00007
C. 은( Ag ) 나노벨트의 합성
실시예 1. 은(Ag) 나노벨트의 합성
다중벽 탄소 나노 튜브(Multi Walled Carbon Nanotube; MWNT) 분말 100 mg 과 증류수 400 ml를 혼합하고 초음파 처리를 통해 MWNT 분산액을 만들었다. 합성예 1에서 얻은 폴리아닐린 (PANi-acid) 분말 75 mg와 에탄올 200 ml를 혼합하고 초음파 처리를 통해 폴리아닐린 (PANi) 분산액을 만들었다. MWNT 분산액 300 ml와 PANi 분산액 200 ml을 혼합하고, 질산은(AgNO3) 35 mg 을 첨가하여 혼합액을 만들고 25℃ 및 1기압 하에서 48 시간 동안 방치하여 반응을 진행시켰다.
이후, 원심 분리를 이용하여 고체(MWNT와 은 나노벨트의 혼합물)와 액체 (전도성 고분자 및 미반응한 질산은 수용액)를 분리하였다. 고체에 증류수 50 ml을 첨가하고 6시간 방치하면, 은 나노벨트만 엉켜서 수면위로 떠오르고 MWNT는 가라앉아 있었다. 수면위로 떠오른 은 나노벨트만 건져 내어 잘 말려서 정제된 은 나노벨트를 11 mg 얻었다.
도 1 및 2에 실시예 1에서 얻어진 은 나노벨트의 SEM 사진을 표시하였으며, 도 3에는 TEM 사진 및 X선 회절 패턴(오른쪽 상단 작은 사진)을 도시하였다. 도 4 에는 은 나노벨트의 EDX 스펙트럼을 도시하였다.
이렇게 얻어진 은 나노벨트의 크기를 SEM 을 이용하여 측정한 결과, 500 ~ 2000㎛의 길이, 10 ~ 20 ㎛의 폭 및 200 ~ 500 nm의 두께를 가지는 벨트 형상(단, 길이/폭의 비는 10 이상, 폭/두께의 비는 3 이상)을 띄고 있음을 확인하였다. 또한, 도 3 및 4를 통해, 실시예 1에서 얻어진 은 나노벨트가 실질적으로 은 산화물을 포함하지 않고 산화되지 않은 상태의 은(Ag)만을 포함함을 확인하였다. 또한, 도 3의 TEM 이미지 및 X선 회절 패턴 등을 통해, 상기 은 나노벨트에 불연속적으로 탄소 나노 튜브가 포함되어 은 나노벨트가 이루는 벨트 형상의 골격을 이루고 있음을 확인하였다.
실시예 2. 은(Ag) 나노벨트의 합성
합성예 2에서 만들어진 PANi-base를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 은 나노벨트를 5 mg 얻었다. 이렇게 얻은 은 나노벨트의 SEM 이미지는 도 5에 도시하였다. 이러한 은 나노벨트는 600 ~ 2000 ㎛의 길이, 3 ~ 10 ㎛의 폭 및 100 ~ 300 nm의 두께를 가지는 벨트 형상(단, 길이/폭의 비는 10 이상, 폭/두께의 비는 3 이상)을 띄고 있음을 확인하였다.
실시예 3. 은(Ag) 나노벨트의 합성
합성예 3에서 만들어진 P[Ani]0.8[Anthranilic acid]0.2를 사용하여 실시예 1 과 동일한 방법으로 하여 은 나노벨트를 6 mg 얻었다. 이렇게 얻은 은 나노벨트의 SEM 이미지는 도 6에 도시하였다. 이러한 은 나노벨트는60 ~ 200 ㎛의 길이, 0.4 ~ 0.8㎛의 폭 및 100 ~ 200 nm의 두께를 가지는 벨트 형상(단, 길이/폭의 비는 10 이상, 폭/두께의 비는 3 이상)을 띄고 있음을 확인하였다.
실시예 4. 은(Ag) 나노벨트의 합성
합성예 4에서 만들어진 P[Ani]0.5[Anthranilic acid]0.5를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 은 나노벨트를 4 mg 얻었다. 이렇게 얻은 은 나노벨트의 SEM 이미지는 도 7 에 도시하였다. 이러한 은 나노벨트는 300 ~ 1000㎛의 길이, 0.8 ~ 1.5 ㎛의 폭 및 100 ~ 200 nm의 두께를 가지는 벨트 형상(단, 길이/폭의 비는 10 이상, 폭/두께의 비는 3 이상)을 띄고 있음을 확인하였다.
실시예 5. 은(Ag) 나노벨트의 합성
합성예 5에서 만들어진 P[Ani]0.2[Anthranilic acid]0.8를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 은 나노벨트를 2.7 mg 얻었다. 이렇게 얻은 은 나노벨트의 SEM 이미지는 도 8 에 도시하였다. 이러한 은 나노벨트는 100 ~ 500㎛의 길이, 0.1 ~ 0.3㎛의 폭 및 30 ~ 80 nm의 두께를 가지는 벨트 형상(단, 길이/폭의 비는 10 이상, 폭/두께의 비는 3 이상)을 띄고 있음을 확인하였다.
실시예 6. 은(Ag) 나노벨트의 합성
합성예 6에서 만들어진 P[Ani]0.5[1,3-phenylenediamine]0.5를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 은 나노벨트를 1.4 mg 얻었다. 이렇게 얻은 은 나노벨트의 SEM 이미지는 도 9 에 도시하였다. 이러한 은 나노벨트는 100~ 300㎛의 길이, 0.5 ~ 2 ㎛의 폭 및 50 ~ 150 nm의 두께를 가지는 벨트 형상(단, 길이/폭의 비는 10 이상, 폭/두께의 비는 3 이상)을 띄고 있음을 확인하였다.
실시예 7. 은(Ag) 나노벨트의 합성
합성예 7에서 만들어진 P[Ani]0.5[2-aminophenol]0.5를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 하여 은 나노벨트를 0.5 mg 얻었다. 이렇게 얻은 은 나노벨트의 SEM 이미지는 도 10 에 도시하였다. 이러한 은 나노벨트는 100 ~ 400㎛의 길이, 0.4 ~ 1㎛의 폭 및 50 ~ 200 nm의 두께를 가지는 벨트 형상(단, 길이/폭의 비는 10 이상, 폭/두께의 비는 3 이상)을 띄고 있음을 확인하였다.
실시예 8. 은(Ag) 나노벨트의 합성
합성예 4에서 만들어진 P[Ani]0.5[Anthranilic acid]0.5의 120 mg을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 하되, 반응 시간을 48시간이 아닌 12시간으로 하였다. 이 반응 혼합물을 원심 분리하여 미반응한 은이온을 제거하였다. 이 혼합물을 증류수 30 ml로 2회 세척하고 아세톤으로 1회 세척하여 MWNT, 은 나노벨트, 약간의 전 도성 고분자가 혼합되어 있는 고상 혼합물을 얻었다. 이렇게 얻은 은 나노벨트 혼합물의 SEM 이미지는 도 11에 도시하였다. 이러한 은 나노벨트는 50 ~ 300 ㎛의 길이, 2 ~ 5 ㎛의 폭 및 50 ~ 200 nm의 두께를 가지는 벨트 형상(단, 길이/폭의 비는 10 이상, 폭/두께의 비는 3 이상)을 띄고 있음을 확인하였다.
실시예 9. 은(Ag) 나노벨트의 합성
다중벽 탄소 나노 튜브(Multi Walled Carbon Nanotube; MWNT) 분말 100 mg 과 증류수 400 ml를 혼합하고 초음파 처리를 통해 MWNT 분산액을 만들었다. 합성예 4에서 만든 폴리아닐린 (P[Ani]0.5[Anthranilic acid]0.5) 분말 150 mg 과 에탄올 100 ml 를 혼합하고 초음파 처리를 통해 폴리아닐린 (PANi) 분산액을 만들었다. MWNT 분산액 300 ml와 PANi 분산액 100 ml를 혼합하고 질산은(AgNO3) 35 mg 을 첨가하여 혼합액을 만들었다. 이 용액에 ascorbic acid 50 mg이 녹아 있는 에탄올 30 ml을 첨가하고 25℃ 및 1기압 하에서 6 시간 동안 방치하여 반응을 진행시켰다. 이 반응 혼합물을 원심 분리하여 미반응한 은이온을 제거하였다. 이 혼합물을 증류수 30 ml로 2회 세척하고 아세톤으로 1회 세척하여 MWNT, 은 나노벨트, 약간의 전도성 고분자가 혼합되어 있는 고상 혼합물을 얻었다. 이렇게 얻은 은 나노벨트 혼합물의 SEM 이미지는 도 12 에 도시하였다. 이러한 은 나노벨트는 0.5 ~ 5㎛의 길이, 50 ~ 150 nm의 폭 및 20 ~ 30 nm의 두께를 가지는 벨트 형상(단, 길이/폭의 비는 10 이상, 폭/두께의 비는 3 이상)을 띄고 있음을 확인하였다.
실시예 10. 은(Ag) 나노벨트의 합성
실시예 9와 동일하게 하되 4℃에서 12시간 방치하여 반응을 진행시켰다. 이렇게 얻은 은 나노벨트 혼합물의 SEM 이미지는 도 13 에 도시하였다. 이러한 은 나노벨트는 5 ~ 10㎛의 길이, 100 ~ 200 nm의 폭 및 20 ~ 50 nm의 두께를 가지는 벨트 형상(단, 길이/폭의 비는 10 이상, 폭/두께의 비는 3 이상)을 띄고 있음을 확인하였다.
D. 투명 도전막의 제조 및 도전성 평가
실시예 11. 도전성 잉크 조성물 및 투명 도전막의 제조
실시예 10에서 얻은 은 나노벨트 혼합물 10 mg 을 에탄올 30 ml 와 DMF 20 ml에 혼합하고 초음파 처리를 통하여 은 나노벨트와 MWNT의 혼합 분산액, 즉, 도전성 잉크 조성물을 얻었다. 이 도전성 잉크 조성물을 10 cm x 10 cm PET 기판위에 바 코팅하고, 120 ℃에서 건조해 용매를 제거함으로서 투명 도전막을 제조하였다.
이렇게 얻은 투명 도전막의 투과도는 UV/Vis spectrophotometer 를 사용하여 측정하였고 도전성은 4-probe 방법을 사용하여 측정하였다. 측정 결과 82 % 투과도에 380 ohm/square 의 면저항을 나타내었다. 이 예에서 은 나노벨트로부터 투명 도전막을 형성하는 경우, 그 형성 과정 중의 고온 소성의 진행 없이도 우수한 도전성 및 투명도를 나타내는 도전막이 형성될 수 있음이 확인된다.
도 1 및 2는 실시예 1에서 얻어진 은 나노벨트의 SEM 사진을 나타낸다.
도 3은 실시예 1에서 얻어진 은 나노벨트의 TEM 사진과 X선 회절 패턴(오른쪽 상단의 작은 사진)을 나타낸다.
도 4는 실시예 1에서 얻어진 은 나노벨트의 EDX 스펙트럼이다.
도 5는 실시예 2에서 얻어진 은 나노벨트의 SEM 이미지이다.
도 6은 실시예 3에서 얻어진 은 나노벨트의 SEM 이미지이다.
도 7은 실시예 4에서 얻어진 은 나노벨트의 SEM 이미지이다.
도 8은 실시예 5에서 얻어진 은 나노벨트의 SEM 이미지이다.
도 9는 실시예 6에서 얻어진 은 나노벨트의 SEM 이미지이다.
도 10은 실시예 7에서 얻어진 은 나노벨트의 SEM 이미지이다.
도 11은 실시예 8에서 얻어진 은 나노벨트의 SEM 이미지이다.
도 12는 실시예 9에서 얻어진 은 나노벨트의 SEM 이미지이다.
도 13은 실시예 10에서 얻어진 은 나노벨트의 SEM 이미지이다.

Claims (20)

  1. 500 nm 이상의 길이를 가지며, 길이/폭의 비가 10 이상이고, 폭/두께의 비가 3 이상인 금속 나노벨트.
  2. 제 1 항에 있어서, 1 ㎛ ~ 2000 ㎛의 길이를 갖는 금속 나노벨트.
  3. 제 1 항에 있어서, 100 nm ~ 100 ㎛의 폭을 갖는 금속 나노벨트.
  4. 제 1 항에 있어서, 15 ~ 500 nm의 두께를 갖는 금속 나노벨트.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 벨트 내에 불연속적으로 포함된 탄소 나노 튜브를 더 포함하는 금속 나노벨트.
  6. 제 1 항에 있어서, 실질적으로 금속 산화물을 포함하지 않는 금속 나노벨트.
  7. 제 1 항에 있어서, 은(Ag)을 포함하는 금속 나노벨트.
  8. 제 7 항에 있어서, 금속 성분으로서 은(Ag)만을 포함하는 금속 나노벨트.
  9. 탄소 나노 튜브, 전도성 고분자 및 금속염을 반응시키는 단계를 포함하는 금속 나노벨트의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    탄소 나노 튜브가 포함된 제 1 분산액을 형성하는 단계와,
    전도성 고분자가 포함된 제 2 분산액을 형성하는 단계와,
    상기 제 1 및 제 2 분산액을 혼합하고, 금속염과 반응시키는 단계를 포함하는 금속 나노벨트의 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 전도성 고분자는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리티오펜 및 이들의 공중합체로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 고분자를 포함하는 금속 나노벨트의 제조 방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 금속염은 은(Ag)의 염인 금속 나노벨트의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 은(Ag)의 염은 질산은(AgNO3), 황산은(Ag2SO4), 아세트산은(Ag(CH3COO)), 불화은(AgF), 염화은(AgCl), 브롬화은(AgBr), 요오드화은(AgI), 시안화은(AgCN), 시안산은(AgOCN), 락트산은(Ag(CH3CHOHCOO)), 탄산은(Ag2CO3), 과염소산은(AgClO4) 및 삼불화아세트산은(Ag(CF3COO)), 삼불화술폰산은(Ag(CF3SO3))으로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 금속 나노벨트의 제조 방법.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 금속염, 탄소 나노 튜브 및 전도성 고분자의 반응은 물, 알코올, 아세톤, 메틸에틸케톤 (MEK), 에틸렌글리콜, 포름아미드 (HCOOH), 디메틸포름아미드 (DMF), 디메틸아세트아미드 (DMAc), 디메틸술폭사이드 (DMSO), N-메틸피롤리돈 (NMP)으로 이루어진 그룹에서 선택되는 용매 또는 하나 이상의 혼합 용매 내에서 진행되는 금속 나노벨트의 제조 방법.
  15. 제 1 항의 금속 나노벨트 및 용매를 포함하는 인쇄 가능한 도전성 잉크 조성물.
  16. 제 15 항에 있어서, 탄소 나노 튜브를 더 포함하는 도전성 잉크 조성물.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 용매는 물, 알코올계 용매, 알코올알킬에테르계 용매, 알코올아릴에테르계 용매, 에스테르계 용매, 아미드계 용매, 아민계 용매, 지방족 탄화수소계 용매 및 방향족 탄화수소계 용매로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 용매를 포함하는 도전성 잉크 조성물.
  18. 제 1 항의 금속 나노벨트를 포함하는 전도성 필름.
  19. 제 18 항에 있어서, 표시 장치, 반도체 소자 또는 태양전지의 도전막 또는 도전성 패턴인 전도성 필름.
  20. 제 19 항에 있어서, 터치 패널의 투명 전도성 필름인 전도성 필름.
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