膜的制造方法和导电性膜技术

提供一种能够制造含有层状材料的粒子的膜的方法，该膜是膜中粒子的取向性高的膜。一种包含具有1个或多个层的层状材料的粒子的膜的制造方法，其中，包括：将液状介质中含有所述层状材料的粒子的浆料、和气体从喷嘴分别喷出，在该喷嘴的外部相互碰撞，使所述层状材料的粒子堆积在基材上而形成膜。所述浆料中的所述层状材料的粒子的浓度可以为30mg/mL以上。述层状材料的粒子的浓度可以为30mg/mL以上。述层状材料的粒子的浓度可以为30mg/mL以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】膜的制造方法和导电性膜


[0001]本专利技术涉及膜的制造方法和导电性膜。

技术介绍

[0002]近年来，作为具有1个或多个层的形态的层状材料的所谓的二维材料，MXene、石墨烯、黑磷等受到注目。MXene是具有导电性的新材料，如后述，是具有1个或多个层的形态的层状材料。一般来说，MXene具有这种层状材料的粒子(可包括粉末、薄片、纳米片等)的形态。
[0003]可知MXene等的层状材料(二维材料)的粒子，能够以浆料的状态，通过吸滤附着、或通过喷涂，而在基材上成膜(参照非专利文献1的Figure7)。与吸滤相比，喷涂更适合工业上制膜。
[0004]现有技术文献
[0005]非专利文献
[0006]非专利文献1：Mohamed Alhabeb et al.,"Guidelines for Synthesis and Processing of Two
‑
Dimensional Titanium Carbide(Ti3C2T
x MXene)",Chemistry of Materials,2017,Volume 29,Issue 18,pp.7633
‑
7644

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的问题
[0008]但是，在为了在基材上形成含层状材料(二维材料)的粒子的膜而利用的现有吸滤和喷涂中，该粒子在所得到的膜中比较杂乱地堆叠存在，未必能够得到充分的取向性(参照图9)。含层状材料的粒子的膜，由于膜中的层状材料的粒子的取向性可导致膜的物性不同。为了有效地显现层状材料的特性，认为膜中的层状材料的粒子的取向性越高越优选。例如，在MXene的情况下，认为膜中的MXene粒子的取向性越高，越能够得到具有更高电导率的导电性膜。
[0009]本专利技术的目的在于，提供一种能够制造含有层状材料的粒子的膜的方法，该膜是膜中粒子的取向性高的膜。本专利技术的另一个目的在于，提供一种含MXene，并且，具有高电导率的导电性膜。
[0010]解决问题的手段
[0011]根据本专利技术的1个要旨，提供一种包含具有1个或多个层的层状材料的粒子的膜的制造方法，其中，包括如下：
[0012]使在液状介质中含有所述层状材料的粒子的浆料、和气体从喷嘴中分别喷出，在该喷嘴的外部相互碰撞，使所述层状材料的粒子堆积在基材上而形成膜。
[0013]在本专利技术的一个方式中，所述浆料中的所述层状材料的粒子的浓度可在30mg/mL以上。
[0014]在本专利技术的一个方式中，所述喷嘴可以具有如下结构，在该喷嘴的外部以涡流使
所述浆料与所述气体碰撞。
[0015]在本专利技术的一个方式中，所述层可以包括：
[0016]由下式：M
m
X
n
表示的层主体(式中，M是至少一种的第3、4、5、6、7族金属，X是碳原子、氮原子或它们的组合，n为1以上且4以下，m大于n并在5以下)；
[0017]存在于该层主体表面的修饰或末端T(T是从羟基、氟原子、氯原子、氧原子和氢原子所构成的群中选择的至少一种)。
[0018]根据本专利技术的另一个要旨，提供一种包含具有1个或多个层的层状材料的粒子的导电性膜，其中，所述层包括：
[0019]由下式：M
m
X
n
表示的层主体(式中，M是至少一种的第3、4、5、6、7族金属，X是碳原子、氮原子或它们的组合，n为1以上且4以下，m大于n并在5以下)；
[0020]存在于该层主体表面的修饰或末端T(T是从羟基、氟原子、氯原子、氧原子和氢原子所构成的群中选择的至少一种)，
[0021]与对于所述导电性膜进行X射线衍射测量而得到的(00I)面(I是2的自然数倍的数)的峰相关的χ轴向摇摆曲线半峰全宽为20
°
以下，所述导电性膜具有3000S/cm以上的电导率。
[0022]在本专利技术的一个方式中，所述导电性膜可作为电极或电磁屏蔽使用。
[0023]本专利技术的所述导电性膜，可通过本专利技术的所述膜的制造方法制造。
[0024]专利技术效果
[0025]根据本专利技术，通过从喷嘴分别喷出在液状介质中含有层状材料的粒子的浆料、和气体，在喷嘴的外部使之相互碰撞，使层状材料的粒子堆积在基材上，从而能够制造含层状材料的粒子的膜，其是膜中的粒子的取向性高的膜。另外，根据本专利技术，也可以提供含有规定的层状材料(在本说明书中也称为“MXene”)的粒子，并且，具有高电导率的导电性膜。
附图说明
[0026]图1是说明本专利技术的1个实施方式的膜的制造方法的概略示意图。
[0027]图2是说明本专利技术的1个实施方式中可利用的外部混合式多流体喷嘴的1个例的概略示意剖视图。
[0028]图3是说明本专利技术的1个实施方式中可利用的外部混合式多流体喷嘴另一例的概略示意剖视图。
[0029]图4是说明本专利技术的1个实施方式中可利用的外部混合式多流体喷嘴的再一例的概略示意局部剖视图。
[0030]图5是说明图4所示的外部混合式多流体喷嘴细节的例子的概略示意图，(a)是外部混合式多流体喷嘴的概略示意分解图，(b)是外部混合式多流体喷嘴的概略示意剖视图。
[0031]图6是说明本专利技术的1个实施方式中制造的膜的图，(a)表示基材上的膜的概略示意剖视图，(b)表示膜中的层状材料的概略示意立体图。
[0032]图7是表示本专利技术的1个实施方式中可利用的层状材料即MXene的粒子的概略示意剖视图，(a)表示单层MXene粒子，(b)表示多层(例示为二层)MXene粒子。
[0033]图8是说明内部混合式多流体喷嘴的例子的概略示意图。
[0034]图9是说明使用内部混合式多流体喷嘴所制造的膜的图，表示基材上的膜的概略
示意剖视图。
具体实施方式
[0035](实施方式1：膜的制造方法)
[0036]以下，对于本专利技术的1个实施方式的膜的制造方法进行详述，但本专利技术不受这样的实施方式限定。
[0037]参照图1，本实施方式的膜的制造方法，是包含具有1个或多个层的层状材料的粒子的膜30的制造方法，其中，包括如下：
[0038]将在液状介质中含有层状材料的粒子的浆料(流体)、和气体(另一个流体)，从喷嘴20分别喷出，在该喷嘴20的外部使之互相碰撞(由此进行混合)，使层状材料的粒子堆积在基材31上而形成膜30。
[0039]更详细地说，本实施方式可以利用的喷嘴20，是被称为外部混合式多流体喷嘴的喷嘴。图2～5中显示外部混合式多流体喷嘴的各种示例，但其并非限定本实施方式。喷嘴20优选具有的结构为，在喷嘴20的外部以涡流使浆料与气体碰撞(参照图4～5后述)。
[0040]参照图2，外部混合式多流体喷嘴20a，具有喷出方向互成角度(例如，θ＝10～170
°
)而相对配置的二流体喷嘴部P1和P2。此二流体喷嘴部P1和P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种膜的制造方法，是包含具有1个或多个层的层状材料的粒子的膜的制造方法，其中，包括：将在液状介质中含有所述层状材料的粒子的浆料、和气体从喷嘴分别喷出，在该喷嘴的外部相互碰撞，使所述层状材料的粒子堆积在基材上而形成膜。2.根据权利要求1所述的膜的制造方法，其中，所述浆料中的所述层状材料的粒子的浓度为30mg/mL以上。3.根据权利要求1或2所述的膜的制造方法，其中，所述喷嘴具有在该喷嘴的外部通过涡流使所述浆料与所述气体碰撞的结构。4.根据权利要求1～3中任一项所述的膜的制造方法，其中，所述层包含：由下式：M
m
X
n
表示的层主体，式中，M是至少一种的第3、4、5、6、7族金属，X是碳原子、氮原子或碳原子和氮原子的组合，n为1以上且4以下，m大于n并在5以下；存在于该层主体的表面的修饰或末端T，T是从羟基、氟原子、氯原子、氧原子和氢原子...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿部匡矩，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：