包含金属前体纳米颗粒的油墨制造技术

本申请涉及包含金属前体纳米颗粒的油墨。本发明专利技术提供基于金属盐和金属络合物的新颖的油墨制剂。

【技术实现步骤摘要】
包含金属前体纳米颗粒的油墨本申请是申请日为2013年2月28日，申请号为201380011891.4，专利技术名称为“包含金属前体纳米颗粒的油墨”的申请的分案申请。
本专利技术大体涉及新颖的油墨制剂和其用于产生导电图案的用途。背景近年来，从科学观点以及工业观点看，铜(Cu)纳米颗粒的合成已变得很重要；归因于其替代昂贵的纳米银基油墨的巨大潜力。自从二十世纪九十年代，已经做了很多尝试来通过湿法化学工艺以及通过气相或固相方法合成纳米铜。这些当中的是声化学法、微乳液技术、多元醇方法、辐射法、热还原、还原焰合成、金属蒸气合成、真空气相沉积和溶液中的化学还原[1-3]。铜纳米颗粒可以主要地用在用于印刷导电图案的油墨制剂中。铜纳米颗粒基油墨遭受两个主要的缺点：对氧化和高的烧结温度的耐受性差。因此，铜纳米颗粒的烧结典型地在特殊条件和气氛下实施，比如N2、H2、羧酸蒸汽以及其他，并且加热至高温阻止了低成本的对温度敏感的塑料基材的使用。迄今为止，铜纳米颗粒基油墨一直在高于150℃的温度下烧结。近来，关于铜络合物作为导电油墨的使用的几篇报告被公布[4-9]。Lee等人[4]报告了用来印刷导电图案的基于铜离子络合物的水基喷墨式油墨。这些油墨由通过电解作用合成的氨水可溶的甲酸铜或柠檬酸铜络合物组成。由这些氨络合物组成的铜电极图案仅在氢气气氛下在250℃烧结印刷图案持续60分钟之后获得。Kim等人[5]报告了当己胺既作为络合剂又作为溶剂时，通过混合甲酸铜和己胺形成的铜-络合物油墨。所得的层用甲酸蒸汽在氮气流下烧结。Choi等人[6]还开发了可在相似条件(氮气随后还原气氛)下烧结的用作丝网印刷膏的组合物。Yabuki等人[8]报告了由溶解在甲苯中的甲酸铜四水合物和正辛基胺的络合物组成的溶剂型油墨。通过在氮气气氛下在110℃和140℃之间的温度范围内在玻璃基材上用热的方法煅烧印刷过的油墨形成铜电极。Chung等人[9]报告了多种络合物基导电油墨(基于银、铜和其它金属)的形成，其可以通过用氨基甲酸铵和碳酸铵形成络合物来配制。这些络合物进一步用铜或银薄片配制并且在氮气下烧结来产生低薄层电阻。参考文献[1]Magdassi等人.Materials,2010,3,4626-4638,[2]Woo等人.ACSAppliedMaterials&Interfaces,2011,3(7),2377-2382,[3]Jeong等人.Langmuir,2011,27(6),3144-3149,[4]Lee等人Jpn.J.Appl.Phys.,49(2010)086501,[5]Kim等人.Thinsolidfilms,520(2012),2731-2734,[6]Choi等人J.Mater.Chem.,22(2012),3624,[7]Joo等人.ThinSolidFilms,520(2012),2878-2883,[8]Yabuki等人ThinSolidFilms,519(2011),6530-6533,[9]WO2006/093398。专利技术概述印刷电子在电子工业中已成为主要的技术，因为其以低成本和生产简易提供精确地写电子元件和电路的能力。然而，印刷电子技术需要从印刷制剂(油墨)和基材到印刷图案的许多因素的整合和优化。在本领域已知的，与基于溶解在有机溶剂中的金属络合物的油墨制剂的生产相关联的缺点之一是利用大量的络合剂(有机配体)的必要性。类似地，金属基油墨制剂易于氧化并且因此相对不稳定。因此，本专利技术的目的是提供用于印刷电子设备的新颖的稳定的印刷制剂，该制剂包括稳定的抗氧化的金属前体。本专利技术的另一目的是提供利用金属前体在多种基材上，特别地在热敏基材上产生导电图案的方法。另一目的是在热敏基材上提供导电图案。因此，在一方面，本专利技术提供包括选自以下的至少一种金属前体的印刷制剂(即油墨制剂)：(1)以分散在介质中的金属盐纳米颗粒的形式的金属前体，以及(2)以溶解在介质中的如本文所定义的金属络合物的形式的金属前体。金属前体(1)的介质可以或可以不与金属前体(2)的介质相同。在某些实施方案中，任一选项的介质是适用于油墨制剂的介质，即印刷相配的液体载体。如本文所使用的，“金属前体”是包含以带电的形式的金属原子并且在处理时产生相同金属的金属形式的化学材料。根据本专利技术，金属前体可以以金属盐或金属络合物的形式，在任一情况下，金属原子是非零氧化态并且通过进一步处理可转换成零氧化态。例如，铜金属前体可以是甲酸铜，其在本专利技术的方法下分解时提供金属铜(Co0)。在某些实施方案中，金属前体是金属氰酸盐、金属碳酸盐、金属硝酸盐、金属硫酸盐、金属磷酸盐、金属硫氰酸盐、金属氯酸盐、金属高氯酸盐、金属乙酰丙酮化物、金属羧酸盐和金属四氟硼酸盐，如下文进一步例证的。在某些实施方案中，印刷制剂包括印刷相配的介质以及以下的组合：(1)以分散在所述介质中的金属盐纳米颗粒的形式的金属前体(如下文详细说明)；以及(2)以溶解在所述介质中的如本文所定义的金属络合物的形式的金属前体。在某些实施方案中，印刷制剂包括(作为单一的金属前体)以金属盐纳米颗粒的形式的至少一种金属前体。本申请提供如下内容：1).一种印刷制剂(油墨)，包括选自以下的至少一种金属前体：(1)以分散在介质中的金属盐纳米颗粒的形式的金属前体，以及(2)以溶解在介质中的金属络合物的形式的金属前体，其中所述络合物具有一个或更多个羟基胺或氨基酸络合部分。2).根据1)所述的印刷制剂，还包括至少一种印刷相配的液体载体。3).一种印刷制剂(油墨)，包括至少一种印刷相配的液体载体和选自以下的至少一种金属前体：(1)以分散在介质中的金属盐纳米颗粒的形式的金属前体，以及(2)以溶解在介质中的金属络合物的形式的金属前体，其中所述络合物具有一个或更多个羟基胺或氨基酸络合部分。4).根据1)所述的印刷制剂，包括以分散在介质中的金属盐纳米颗粒的形式的至少一种金属前体。5).根据前述中任一项所述的印刷制剂，其中所述金属盐纳米颗粒的平均粒度在约10nm和1,000nm之间。6).根据5)所述的印刷制剂，其中所述金属盐纳米颗粒的平均粒度在约50nm到1,000nm之间。7).根据1)到6)中任一项所述的印刷制剂，其中所述金属盐纳米颗粒具有不规则的形状，或是基本上球形的或是晶状的或无定形的。8).根据1)到7)中任一项所述的印刷制剂，其中所述纳米颗粒金属盐通过选自珠磨、喷雾干燥和沉淀的方法获得。9).根据8)所述的印刷制剂，其中所述纳米颗粒金属盐通过珠磨获得。10).根据9)所述的印刷制剂，其中珠磨包括在珠的存在下研磨所述金属盐、稳定剂和溶剂的混合物。11).根据8)所述的印刷制剂，其中所述纳米颗粒金属盐前体通过沉淀获得，所述沉淀是通过将沉淀剂添加至前体材料的溶液中。12).根据11)所述的印刷制剂，其中所述沉淀在稳定剂的存在下进行。13).根据1)到12)中任一项所述的印刷制剂，其中所述金属前体是元素周期表中d区的IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB、VIIIB、IB和IIB族的金属。14).根据13)所述的印刷制剂，其中所述金属选自：Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Tc、Ru、Mo、Rh、W、Au、Pt、Pd本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种印刷制剂(油墨)，包括由选自以下的至少一种抗氧化的金属前体组成的金属基材料：(1)以分散在介质中的金属盐纳米颗粒的形式的金属前体，以及(2)以溶解在介质中的金属络合物的形式的金属前体，其中所述络合物具有一个或更多个羟基胺或氨基酸络合部分，其中所述金属前体在低于150℃的温度下分解成金属。

【技术特征摘要】
2012.02.29 US 61/604,6051.一种印刷制剂(油墨)，包括由选自以下的至少一种抗氧化的金属前体组成的金属基材料：(1)以分散在介质中的金属盐纳米颗粒的形式的金属前体，以及(2)以溶解在介质中的金属络合物的形式的金属前体，其中所述络合物具有一个或更多个羟基胺或氨基酸络合部分，其中所述金属前体在低于150℃的温度下分解成金属。2.根据权利要求1所述的印刷制剂，还包括至少一种印刷相配的液体载体。3.一种印刷制剂(油墨)，包括至少一种印刷相配的液体载体和由选自以下的至少一种抗氧化的金属前体组成的金属基材料：(1)以分散在介质中的金属盐纳米颗粒的形式的金属前体，以及(2)以溶解在介质中的金属络合物的形式的金属前体，其中所述络合物具有一个或更多个羟基胺或氨基酸络合部分，其中所述金...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·格劳乔克，沙洛莫·马格达希，
申请(专利权)人：耶路撒冷希伯来大学伊森姆研究发展有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL