KR20080001567A - Novel metal nanoparticle and formation method of conducting pattern using the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른 금속 나노입자의 구조를 모식적으로 나타낸 것이고,1 schematically shows the structure of a metal nanoparticle according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 금속 나노입자의 구조를 모식적으로 나타낸 것이다.Figure 2 schematically shows the structure of the metal nanoparticles according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 신규한 금속 나노입자 및 이를 이용한 전도성 패턴형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 표면에, 링커로서 사이올기(-SH), 이소시아나이드기(-CN), 아미노기(-NH2), 카복실레이트기(-COO), 또는 포스페이트기를 포함하는 소정의 화합물로 이루어진 자기분자조립층(self assembled monolayer)이 형성된 1종 이상의 금속 나노입자를 유기용매에 분산시킨 후 프린팅 방법으로 패터닝하여 전도성 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel metal nanoparticles and a method for forming a conductive pattern using the same, and more particularly, to a surface, a siol group (-SH), an isocyanide group (-CN), an amino group (-NH 2 ) as a linker. ), At least one metal nanoparticle having a self assembled monolayer composed of a predetermined compound including a carboxylate group (-COO) or a phosphate group is dispersed in an organic solvent and then patterned by printing. A method of forming a pattern.
나노크기의 분자구조를 갖는 소재는 1차원, 2차원 및 3차원의 공간 구조와 질서에 따라 다양한 전기, 광학, 생물학적 성질을 나타내기 때문에, 나노, 광정보전자, 생물소자개발 등 여러 응용 분야에서 나노입자에 대한 연구는 세계적으로 활발하게 진행되고 있다. 나노크기의 소재 중, 특히 금속 나노입자는 그 이용분야가 넓은데, 이는 금속이 벌크상태에서 나노 크기로 되면 표면적이 크게 증가하고, 또 나노입자 내에는 작은 수의 원자만이 존재하므로, 독특한 촉매적, 전기적, 광전기적 및 자기적 성질을 가지기 때문이다[Science, 256, 1425 (1992) 및 Colloid Polymer. Sci. 273, 101 (1995)]. 또한 전하이동(charge transfer) 내지 전자이동(electron transfer) 등의 전기전도 메카니즘을 통해 전도성을 가지는 금속 나노입자는 그 비표면적이 매우 크기 때문에, 상기 나노입자를 포함한 필름 또는 패턴은, 비록 소량의 나노입자를 포함하고 있다고 하더라도, 높은 전도성을 가질 수 있고 그 입자크기를 3 내지 15 nm로 조절하여 패킹밀도(packing density)를 높일 경우 금속간 계면에서의 전하이동이 보다 쉬워져서 전도성을 더욱 높일 수 있다.Materials with nano-sized molecular structure exhibit various electrical, optical, and biological properties according to the spatial structure and order in one, two, and three dimensional spaces. Research on nanoparticles is being actively conducted worldwide. Among nanoscale materials, especially metal nanoparticles, they are widely used because they have a large surface area when the metal becomes nano sized in bulk and only a small number of atoms are present in the nanoparticles. Red, electrical, photoelectric and magnetic properties [Science, 256 , 1425 (1992) and Colloid Polymer. Sci. 273 , 101 (1995). In addition, since the metal nanoparticles having conductivity through an electric conduction mechanism such as charge transfer or electron transfer have a very large specific surface area, the film or pattern including the nanoparticles may be a small amount of nanoparticles. Even if it contains particles, it can have high conductivity, and if the particle size is adjusted to 3 to 15 nm to increase the packing density, charge transfer at the interface between metals becomes easier, thereby increasing the conductivity. .
한편, 전자산업에의 발달에 따라 다양한 재료로 이루어진 높은 전도성의 필름 또는 패턴에 대한 연구가 진행되고 있는 바, 상기 금속 나노입자를 이용할 경우, 고진공 또는 고온이 필요한 스퍼터링 또는 에칭공정 등을 거치지 않고 고전도의 필름 또는 패턴을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 입자크기를 조절하여 가시광선에 투명한 상태의 전도성 패턴을 제조할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 금속 나노입자를 필름 또는 패턴으로 응용하기 위해 미세입자를 제어하고 배열해야 하는 어려움이 있다.On the other hand, research into a highly conductive film or pattern made of a variety of materials according to the development in the electronics industry, when using the metal nanoparticles, without a high vacuum or high temperature sputtering or etching process, etc. Not only can the film or pattern of FIG. Be prepared, there is an advantage in that the conductive pattern can be manufactured by controlling the particle size to be transparent to visible light. However, there is a difficulty in controlling and arranging the microparticles in order to apply the metal nanoparticles to a film or a pattern.
금속 나노입자의 효과적 배열을 위한 방법의 하나로서, 자기분자조립층(self assembled monolayer)을 이용하는 방법이 공지되어 있다. 상기 자기분자조립층은 금속 나노입자 상에 특정금속과 화학적인 친화성을 갖는 작용기를 가진 화합물을 분자적으로 배열한 것으로, 구조적으로 10 내지 40 nm의 두께를 제어할 수 있는 기술이다. 이와 관련하여 Paul E. Laibinis 등이 n-알칸사이올(n-alkanethiol)을 금속 표면 위에 배열시켜 자기분자조립층을 형성한 예를 보고한 바 있으며[J.Am.Chem.Soc. 113, 7152(1991)], Yu-Tai Tao가 알카노산(n-alkanoic acid), 디알킬 디설파이드(dialkyl disulfides), 디알킬 설파이드(dialkyl sulfides)를 금, 은, 구리, 알루미늄과 같은 금속 표면 위에 배열시켜 자기분자조립층을 형성한 예를 보고한 바 있다[J.Am.Chem.Soc. 115, 4350(1993)].As one of the methods for the effective arrangement of the metal nanoparticles, a method using a self assembled monolayer is known. The magnetic molecular assembly layer is a molecular arrangement of a compound having a functional group having a chemical affinity with a specific metal on the metal nanoparticles, a structure capable of controlling the thickness of 10 to 40 nm. In this regard, Paul E. Laibinis et al. Reported an example in which a magnetic molecular assembly layer was formed by arranging n-alkanethiol on a metal surface [J. Am. Chem. Soc. 113 , 7152 (1991)], Yu-Tai Tao has added alkanoic acid, dialkyl disulfides and dialkyl sulfides on metal surfaces such as gold, silver, copper and aluminum. It has been reported an example of the arrangement to form a magnetic molecular assembly layer [J. Am. Chem. Soc. 115 , 4350 (1993).
그러나, 상기 공지된 자기분자조립층을 포함한 금속나노입자를 이용할 경우, 공간 규칙성 또는 분자배향조절의 어려움, 박막에서의 상기 금속 나노입자의 불안정성(unstability), 결함(defects), 표면 구조 변화(surface ordering control), 응집(aggregation) 등의 문제 때문에 대면적의 필름 또는 패턴을 용이하게 제조할 수 없어 그 상업적 이용이 제한되는 단점이 있으며, 통상 포토리소그래피 공정에 의해 패턴을 형성함으로써 구현할 수 있는 선폭이 제한적이고 극미세 패턴을 제조하기 어려운 문제점이 있다.However, in the case of using the metal nanoparticles including the known magnetic molecular assembly layer, it is difficult to control the spatial regularity or molecular orientation, instability of the metal nanoparticles in the thin film, defects, surface structure changes ( Due to problems such as surface ordering control and aggregation, a large area of film or pattern cannot be easily manufactured, and its commercial use is limited. Line widths that can be realized by forming a pattern by a photolithography process usually There is a problem that it is difficult to manufacture this limited and very fine pattern.
따라서, 당해 기술분야에서는 금속 나노입자를 이용하여 간단한 프린팅 공정에 의해 보다 용이하게 대면적의 필름 또는 극미세 패턴을 형성할 수 있는 새로운 형태의 자기조립성(self-assembling) 나노구조체 개발이 절실히 요구되고 있다.Therefore, there is an urgent need in the art for the development of new types of self-assembling nanostructures that can easily form large-area films or ultrafine patterns by simple printing processes using metal nanoparticles. It is becoming.
본 발명자들은 상기 문제를 해결하고자 예의 연구한 결과, 표면상에, 링커로서 사이올기(-SH), 이소시아나이드기(-CN), 아미노기(-NH2), 카복실레이트기(-COO), 또는 포스페이트기를 포함하는 소정의 화합물로 이루어진 자기분자조립층(self assembled monolayer)이 형성된 금속 나노입자를 이용할 경우, 넓은 면적에 걸쳐 금속 나노입자의 배열이 용이하고, 통상의 프린팅 공정에 의해 별도의 스퍼터링이나 에칭 또는 포토리소그래피 등의 공정없이 금속 나노입자를 포함한 전도성 패턴을 형성할 수 있음을 확인하고, 본 발명에 이르게 되었다.The present inventors earnestly studied to solve the above problems, and as a result, on the surface, as a linker, a siol group (-SH), an isocyanide group (-CN), an amino group (-NH 2 ), a carboxylate group (-COO), Alternatively, when metal nanoparticles having a self assembled monolayer formed of a predetermined compound including a phosphate group are used, the metal nanoparticles can be easily arranged over a large area, and sputtered separately by a conventional printing process. It has been confirmed that a conductive pattern including metal nanoparticles can be formed without a process such as etching or photolithography, and has led to the present invention.
결국, 본 발명은 대면적의 필름 또는 패턴을 프린팅 공정에 의해 용이하게 형성할 수 있는 새로운 금속 나노입자 및 이를 이용한 패턴형성방법을 제공하기 위한 것이다.After all, the present invention is to provide a new metal nanoparticles and a pattern forming method using the same that can easily form a large area film or pattern by a printing process.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 측면은, 표면상에, 링커로서 사이올기(-SH), 이소시아나이드기(-CN), 아미노기(-NH2), 카복실레이트기(-COO), 또는 포스페이트기를 포함하는 소정의 화합물로 이루어진 자기분자조립층(self assembled monolayer)이 형성된 금속 나노입자 및 그 조성물에 관한 것이다.One aspect of the present invention for achieving the above object is a siol group (-SH), isocyanide group (-CN), amino group (-NH 2 ), carboxylate group (-COO), as a linker on the surface, Or it relates to a metal nanoparticle formed with a self assembled monolayer consisting of a predetermined compound containing a phosphate group and a composition thereof.
이 때, 상기 소정의 화합물은, 이소시아나이드기(-CN), 아미노기(-NH2), 카복실레이트기(-COO), 또는 포스페이트기의 링커가 탄소수 1 내지 30의 1가 또는 다가의 유기기에 연결되어 있는 유기물질이거나; 사이올기(-SH), 이소시아나이드기(-CN), 아미노기(-NH2), 카복실레이트기(-COO), 또는 포스페이트기의 링커가 알콕시 실릴기를 포함하는 그룹에 연결되어 있는 화합물이다.In this case, the predetermined compound is a monovalent or polyvalent organic having an isocyanide group (-CN), an amino group (-NH 2 ), a carboxylate group (-COO), or a linker of phosphate group having 1 to 30 carbon atoms. An organic substance connected to the group; A linker of a siol group (-SH), an isocyanide group (-CN), an amino group (-NH 2 ), a carboxylate group (-COO), or a phosphate group is a compound connected to a group containing an alkoxy silyl group.
본 발명의 다른 한 측면은, 상기한 1종 이상의 금속 나노입자, 유기용매, 및 필요에 따라 전도성 또는 비전도성 고분자 중 1종 이상의 고분자를 포함하는 조성물에 관한 것이다.Another aspect of the invention relates to a composition comprising at least one of the metal nanoparticles described above, an organic solvent, and, if desired, at least one of conductive or nonconductive polymers.
본 발명의 또 다른 한 측면은, 상기 조성물을 이용한 패턴형성방법에 관한 것이다.Another aspect of the invention relates to a pattern forming method using the composition.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention in more detail.
본 발명의 금속 나노입자는, 링커로서 이소시아나이드기(-CN), 아미노기(-NH2), 카복실레이트기(-COO), 또는 포스페이트기를 포함하는 탄소수 1 내지 30의 1가 또는 다가의 유기물질; 또는 링커로서 사이올기, 상기 이소시아나이드기 등의 작용기를 포함하면서 알콕시 실릴기가 도입된 화합물이, 금속 나노입자의 표면상에 자기분자조립층을 형성한 구조를 가지며, 이를 모식적으로 나타내면 도 1 또는 도 2와 같다.The metal nanoparticle of the present invention is a monovalent or polyvalent organic compound having 1 to 30 carbon atoms, including an isocyanide group (-CN), an amino group (-NH 2 ), a carboxylate group (-COO), or a phosphate group as a linker. matter; Or a compound in which an alkoxy silyl group is introduced while including a functional group such as a siol group or the isocyanide group as a linker has a structure in which a magnetic molecule assembly layer is formed on the surface of the metal nanoparticle, Or as in FIG. 2.
도 1에서, M은 금속 나노입자이고; X는 NC, NH, COO, 또는 포스페이트이고; 스페이서(spacer)는 탄소수 1 내지 30의 1가의 유기기 또는 OH, NH2, NO2, 메톡시, 에톡시, 페녹시, 할로겐 원자, 헤테로 설퍼기, 헤테로 아민, 옥사다이아졸, 트리페닐아민, 동프탈로시아닌 및 카바졸로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 치환기를 갖는 탄소수 1 내지 30의 다가의 유기기로서, 바람직하게는 중간에 -CONH-, -COO-, -CO-, -CH2-, -Si-, 비스-(포피린)[bis-(porphyrin)], , 및 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있는 탄소수 1 내지 30의 1가 또는 2가 이상의 유기기, 보다 바람직하게는 1가 또는 2가 내지 5가의 유기기이며,In Figure 1, M is a metal nanoparticle; X is NC, NH, COO, or phosphate; The spacer is a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms or OH, NH 2 , NO 2 , methoxy, ethoxy, phenoxy, halogen atom, hetero sulfur group, hetero amine, oxadiazole, triphenylamine, A polyvalent organic group having 1 to 30 carbon atoms having at least one substituent selected from the group consisting of copper phthalocyanine and carbazole, preferably -CONH-, -COO-, -CO- , -CH 2- , -Si in the middle -, Bis- (porphyrin), , And It is a monovalent or divalent or more organic group of 1 to 30 carbon atoms which may include one or more selected from the group consisting of, more preferably monovalent or divalent to pentavalent organic group,
도 2에서, M은 금속 나노입자이고; X는 S, NC, NH, COO, 또는 포스페이트이며; 알콕시 실릴 스페이서(Alkoxy silyl spacer)는 -(CH2)n-Si(OR)R1R2(여기에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 CH3 또는 OR이고, R은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며, n은 1 내지 10의 정수), 바람직하게는 -(CH2)n-Si(OR)3 또는 -(CH2)n-Si(OR)(CH3)2(여기에서, R은 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, n은 1 내지 6의 정수)이다.In Figure 2, M is a metal nanoparticle; X is S, NC, NH, COO, or phosphate; Alkoxy silyl spacers are-(CH 2 ) n -Si (OR) R 1 R 2 , wherein R 1 and R 2 are each independently CH 3 or OR, and R is C 1-20 Alkyl group, n is an integer from 1 to 10), preferably-(CH 2 ) n -Si (OR) 3 or — (CH 2 ) n —Si (OR) (CH 3 ) 2 , wherein R is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and n is an integer of 1 to 6;
도 1의 구조를 갖는 본 발명의 금속 나노입자는, 금속 나노입자의 표면상에, 링커로서 이소시아나이드기(-CN), 아미노기(-NH2), 카복실레이트기(-COO), 또는 포스페이트기를 갖는 하기 화학식 1의 유기물질, 즉 이소시아나이드계 화합물, 아민계 화합물, 카복실레이트계 화합물 또는 포스페이트계 화합물로 자기분자조립층을 형성함으로써 제조할 수 있고,The metal nanoparticle of the present invention having the structure of FIG. 1 has an isocyanide group (-CN), an amino group (-NH 2 ), a carboxylate group (-COO), or phosphate as a linker on the surface of the metal nanoparticle. It can be prepared by forming a magnetic molecule assembly layer with an organic material of formula (1) having a group, that is, isocyanide compound, amine compound, carboxylate compound or phosphate compound,
[화학식 1][Formula 1]
X-YX-Y
상기 식에서, Where
X는 NC, NH2, COOH, 또는 포스페이트이고,X is NC, NH 2 , COOH, or phosphate,
Y는 탄소수 1 내지 30의 1가의 유기기 또는 OH, NH2, NO2, 메톡시, 에톡시, 페녹시, 할로겐 원자, 헤테로 설퍼기, 헤테로 아민, 옥사다이아졸, 트리페닐아민 동프탈로시아닌 및 카바졸로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 치환기를 갖는 탄소수 1 내지 30의 다가의 유기기로서, 바람직하게는 중간에 -CONH-, -COO-, -CO-, -CH2-, -Si-, 비스-(포피린)[bis-(porphyrin)], , 및 으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있는 탄소수 1 내지 30의 1가 또는 2가 이상의 유기기, 보다 바람직하게는 1가 또는 2가 내지 5가의 유기기이다.Y is a monovalent organic group having 1 to 30 carbon atoms or OH, NH 2 , NO 2 , methoxy, ethoxy, phenoxy, halogen atom, hetero sulfur group, hetero amine, oxadiazole, triphenylamine copper phthalocyanine and carba A polyvalent organic group having 1 to 30 carbon atoms having at least one substituent selected from the group consisting of sol, preferably -CONH-, -COO-, -CO- , -CH 2- , -Si-, bis- (Porphyrin) [bis- (porphyrin)], , And It is a C1-C30 monovalent or divalent organic group which may contain 1 or more selected from the group which consists of, More preferably, it is a monovalent or divalent to pentavalent organic group.
도 2의 구조를 갖는 본 발명의 금속 나노입자는 금속 나노입자의 표면상에, 사이올기, 상기 이소시아나이드기 등의 작용기가 알콕시 실릴기를 포함하는 그룹에 연결되어 있는 하기 화학식 2의 화합물로 자기분자조립층을 형성함으로써 제조할 수 있다.The metal nanoparticles of the present invention having the structure of FIG. It can be prepared by forming a molecular assembly layer.
[화학식 2][Formula 2]
X-ZX-Z
상기 식에서,Where
X는 SH, NC, NH2, COOH, 또는 포스페이트이고,X is SH, NC, NH 2 , COOH, or phosphate,
Z는 -(CH2)n-Si(OR)R1R2(여기에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 CH3 또는 OR이 고, R은 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며, n은 1 내지 10의 정수), 바람직하게는 -(CH2)n-Si(OR)3 또는 -(CH2)n-Si(OR)(CH3)2(여기에서, R은 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, n은 1 내지 6의 정수)이다.Z is — (CH 2 ) n —Si (OR) R 1 R 2 , wherein R 1 and R 2 are each independently CH 3 or OR, R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and n is 1 To an integer from 10 to), preferably -(CH 2 ) n -S i (OR) 3 or — (CH 2 ) n —Si (OR) (CH 3 ) 2 , wherein R is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and n is an integer of 1 to 6;
이 때, 본 발명에서 사용되는 금속 나노입자로는 특별히 제한되지는 않으나, 1 내지 수 백 nm, 바람직하게는 1 내지 100 nm, 더욱 바람직하게는 1 내지 30 nm의 직경을 갖는 금, 은, 구리, 팔라듐, 또는 플래티늄의 금속 나노입자이다.At this time, the metal nanoparticles used in the present invention is not particularly limited, but gold, silver, copper having a diameter of 1 to several hundred nm, preferably 1 to 100 nm, more preferably 1 to 30 nm. Metal nanoparticles of palladium, or platinum.
또한 상기 화학식 1로 나타내어지는 화합물의 예로는, 특별히 제한되는 것은 아니나, 금속과 시그마 결합을 통해 쉽게 배위결합을 하는 것이 알려져 있는 [Langumir, 14, 1684, (1998)] 이소시아나이드계 화합물로서 본 발명에서 사용가능한 화합물의 예로는 부틸 이소시아나이드(butyl isocyanide), 터셔리-부틸 이소시아나이드(tert-butyl isocyanide), 1,1,3,3-테트라메틸부틸 이소시아나이드(1,1,3,3-tetramethylbutyl isocyanide), 1,6-디이소시아노헥산(1,6-diisocyanohexane), 시클로헥실 이소시아나이드(cyclohexyl isocyanide), 시아노메틸 N,N-디메틸디사이오카바메이트(cyanomethyl N,N-dimethyldithiocarbamate), 1-시아노-N-메틸사이오포름아마이드(1-cyano-N-methylthioformamide), 벤질 시아나이드(benzyl cyanide), 2-나프틸아세토니트릴(2-naphthylacetonitrile), 4-페닐부티로니트릴(4-phenylbutyronitrile), 3-아닐리노프로피오니트릴(3-anilinopropionitirle), 3-(벤질아미노)프로피오니트릴[3-(benzylamino)propionitrile], 2-메틸벤질 시아나이드(2-methylbenzyl cyanide), 2-플루오로페닐아세토니트릴(2-fluorophenylacetonitrile), 2-클로로벤질 시아나이드(2-chlorobenzyl cyanide), 2-브로모페닐아세토니트릴(2-bromophenylacetonitrile), 3-클로로벤질시아나이드(3-chlorobenzylcyanide), (3-메톡시페닐)-아세토니트릴[(3-methoxyphenyl)-acetonitrile], 3-페녹시페닐아세토니트릴(3-phenoxyphenylacetonitrile), 1,3-페닐렌디아세토니트릴(1,3-phenylenediacetonitrile), 4-히드록시벤질 시아나이드(4-hydroxybenzyl cyanide), (4-메톡시페닐)아세토니트릴[(4-methoxyphenyl)acetonitrile], 4-아미노벤질 시아나이드(4-aminobenzyl cyanide), 4-니트로페닐아세토니트릴(4-nitrophenylacetonitrile), 4'-클로로-2-시아노아세트아닐리드(4'-chloro-2-cyanoacetanilide), 4-시아노페놀(4-cyanophenol), 4-비페닐카보니트릴(4-biphenylcarbonitrile), 4'펜틸-4-비페닐카보니트릴(4'pentyl-4-biphenylcarbonitrile), 4'헥실-4-비페닐카보니트릴(4'-hexyl-4-biphenylcarbonitrile), 4'-히드록시-4-비페닐카보니트릴(4'-hydroxy-4-biphenylcarbonitrile), 9-안트라센카보니트릴(9-anthracenecarbonitrile) 등이있고; 아민계 화합물로는 아닐린(aniline), 4-에틸아닐린(4-ethylaniline), 4-시클로헥실아닐린(4-cyclohexylaniline), 2,3-디아미노페놀(2,3-diaminophenol), 3,4-difluoroaniline, 4-아미노바이페닐(4-aminobiphenyl), 9-아미노페난트렌(9-aminophenanthrene), 1-아미노인단(1-aminoindan), 3,5-디메톡시벤질아민(3,5-dimethoxybenzylamine), 3,4,5-트리메톡시벤질아민(3,4,5-trimethoxybenzylamine), 1,9-디아미노노난(1,9-diaminononane), 1,10-디아미노데칸(1,10-diaminononane), 1,12-디아미노도데칸(1,12-diaminonododecane), 테트라에틸렌펜타아민(tetraethylenepentamine), 1-아다만탄아민(1-adamantanamine)등이 있다. 카복실레이트계 화합물로는 옥탄오익에시드(octanoic acid), 운데카노익에시드(undecanoic acid), 운데카디오익에시드(undecadioic acid), 에톡시아세틱에시드(ethoxyacetic acid), 시클로헵탄카복실릭에시드(cycloheptane carboxylicacid), 1-아다만탄아세틱에시드(1-adamantaneacetic acid), 페닐아세틱에시드(phenylacetic acid), 6-페닐헥산오익에시드(6-phenylhexanoic acid), 4-플루오르페닐아세틱에시드(4-fluorophenylacetic acid), 4-히드록시신남익에시드(4-hydroxycinnamic acid), 살리실릭에시드(salicylic acid), 4-터셔리-부틸벤조익에시드(4-t-butylbenzoic acid), 1,3,5-벤젠트리카복실릭에시드(1,3,5-benzenetricarboxylic acid), 2,5-디니트로벤조익에시드(2,5-dinitrobenzoic acid), 3,5-디-터셔리-부틸벤조익에시드(3,5- di-tert-butylbenzoic acid), 갈릭에시드(gallic acid), 4,4'-비페닐디카복실릭에시드(4,4'-biphenyldicarboxylic acid), 1-나프톨릭에시드(1-naphtholic acid), 9-플루오렌카복실릭에시드(9-fluorenecarboxylic acid), 1-파이렌카복실릭에시드(1-pyrenecarboxylic acid), 카보벤질옥시글리신(carbobenzooxyglycine), 6-(카보벤질옥시아미노)-카프로익에시드[6-(carbobenzyloxyamino)-caproic acid] 등이 있으며; 포스페이트계 화합물로는 디페닐포스파이트(diphenyl phosphite), 디벤질포스파이트(dibenzyl phosphite), 비스(4-니트로벤질)포스페이트[Bis(4-nitrobenzyl)phosphite], 디메틸(3-페녹시아세토닐)포스페이트[dimethyl(3-phenoxyacetonyl)phosphate], 트리페닐 포스파이 트(triphenyl phosphite), 벤질디에틸 포스파이트(benzyl diethyl phosphite), 페닐 포스피닉에시드(phenyl phosphinic acid), 에틸페닐포스페이트(ethyl phenyl phosphate), 비스(4-메톡시페닐)포스포닉에시드, 디메틸페닐포스폰이트(dimethyl phenylphosphonite), 디에틸 페닐포스폰이트(diethyl phenylphosphonite), 디페닐포스포닉에시드(diphenyl phosphonic acid), 페닐 포스포닉에시드(phenyl phosphonic acid), (4-아미노벤질)포스포닉에시드[4-aminobenzyl)phosphonic acid], 디페닐 메틸포스페이트(diphenyl methyl phosphate), 1-나프틸 포스페이트(1-naphthyl phosphate), 1,1'-바이나프틸-2,2'-딜 하이드로젠 포스페이트(1,1'-binaphthyl-2,2'-diyl hydrogen phosphate) 등이 있다.In addition, examples of the compound represented by Chemical Formula 1 are not particularly limited, but are known as isocyanide-based compounds that are known to readily coordinate through a sigma bond with a metal [Langumir, 14, 1684, (1998)]. Examples of compounds usable in the invention include butyl isocyanide, tert-butyl isocyanide, 1,1,3,3-tetramethylbutyl isocyanide (1,1, 3,3-tetramethylbutyl isocyanide, 1,6-diisocyanohexane, cyclohexyl isocyanide, cyanomethyl N, N-dimethyldithiocarbamate , N-dimethyldithiocarbamate), 1-cyano-N-methylthioformamide, benzyl cyanide, 2-naphthylacetonitrile, 4- 4-phenylbutyronitrile, 3-anilinopropioni 3-anilinopropionitirle, 3- (benzylamino) propionitrile [3- (benzylamino) propionitrile], 2-methylbenzyl cyanide, 2-fluorophenylacetonitrile , 2-chlorobenzyl cyanide, 2-bromophenylacetonitrile, 3-chlorobenzylcyanide, (3-methoxyphenyl) -acetonitrile [ (3-methoxyphenyl) -acetonitrile], 3-phenoxyphenylacetonitrile, 1,3-phenylenediacetonitrile, 4-hydroxybenzyl cyanide cyanide), (4-methoxyphenyl) acetonitrile, 4-aminobenzyl cyanide, 4-nitrophenylacetonitrile, 4-nitrophenylacetonitrile, 4'-chloro 2-cyanoacetanilide (4'-chloro-2-cyanoacetanilide), 4-cyanophenol, 4-biphenylcarboni 4-biphenylcarbonitrile, 4'pentyl-4-biphenylcarbonitrile, 4'hexyl-4-biphenylcarbonitrile, 4 ' -Hydroxy-4-biphenylcarbonitrile, 9-anthracenecarbonitrile, and the like; Amine compounds include aniline, 4-ethylaniline, 4-cyclohexylaniline, 2,3-diaminophenol, 3,4- difluoroaniline, 4-aminobiphenyl, 9-aminophenanthrene, 1-aminoindan, 3,5-dimethoxybenzylamine, 3,4,5-trimethoxybenzylamine, 1,9-diaminononane, 1,10-diaminononane ), 1,12-diaminododocane (1,12-diaminonododecane), tetraethylenepentaamine (tetraethylenepentamine), 1-adamantaneamine (1-adamantanamine) and the like. The carboxylate compounds include octanoic acid, undecanoic acid, undecanodioic acid, ethoxyacetic acid, and cycloheptane carboxylic acid. ), 1-adamantaneacetic acid (1-adamantaneacetic acid), phenylacetic acid (phenylacetic acid), 6-phenylhexanoic acid (6-phenylhexanoic acid), 4-fluorophenylacetic acid (4-fluorophenylacetic acid) acid), 4-hydroxycinnamic acid, salicylic acid, 4-tert-butylbenzoic acid, 1,3,5-benzene tree Carboxylic acid (1,3,5-benzenetricarboxylic acid), 2,5-dinitrobenzoic acid, 3,5-di-tert-butylbenzoic acid (3,5- di-tert-butylbenzoic acid), gallic acid, 4,4'-biphenyldicarboxylic acid, 1-naphtholic acid (1-naphtholic acid), 9-fluorenecarboxylic acid, 1-pyrenecarboxylic acid, carbobenzooxyglycine, 6- (carbenzyloxyamino ) -Caproic acid [6- (carbobenzyloxyamino) -caproic acid]; Phosphate compounds include diphenyl phosphite, dibenzyl phosphite, bis (4-nitrobenzyl) phosphate [Bis (4-nitrobenzyl) phosphite], and dimethyl (3-phenoxyacetonyl) Phosphate [dimethyl (3-phenoxyacetonyl) phosphate], triphenyl phosphite, benzyl diethyl phosphite, phenyl phosphinic acid, ethyl phenyl phosphate , Bis (4-methoxyphenyl) phosphonic acid, dimethyl phenylphosphonite, diethyl phenylphosphonite, diphenyl phosphonic acid, diphenyl phosphonic acid, phenyl phosphonic Phenyl phosphonic acid, (4-aminobenzyl) phosphonic acid [4-aminobenzyl] phosphonic acid, diphenyl methyl phosphate, 1-naphthyl phosphate, 1,1 '-Binaphthyl-2,2'-dil Id include hydrogen phosphate (1,1'-binaphthyl-2,2'-diyl hydrogen phosphate).
한편 상기 화학식 2로 나타내어지는 화합물로는, N-[3-(트리메톡시실릴)프로필에틸렌 디아민][N-(3-(trimethoxysilyl)propylethylene diamine], 3-아미노프로필메틸디메톡시실란(3-aminopropylmethyldimethoxysilane), 머캅토메틸메틸디에톡시실란(mercaptomethylmethyldiethoxysilane), m-아미노페닐트리메톡시실란(m-aminophenyltrimethoxysilane), 4-아미노부틸트리에톡시실란(4-aminobutyltriethoxysilane), N-(2-아미노에틸)-3-아미노프로필메틸디메톡시실란[N-(2-aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane], 3-머캅토프로필트리메톡시실란(3-mercaptopropyltrimethoxysilane), 3-머캅토프로필메틸디메톡시실란(3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane) 3-머캅토프로필트리에톡시실란(3-mercaptopropyltriethoxysilane), 4-트리에톡시실일)부티로니트릴[4-(triethoxysilyl)butyronitrile], 3-(트리에톡시실일)프로필치오이소시아네이트[3- (triethoxysilyl)propylthiocyanate] 등이 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.On the other hand, as the compound represented by Formula 2, N- [3- (trimethoxysilyl) propylethylene diamine] [N- (3- (trimethoxysilyl) propylethylene diamine], 3-aminopropylmethyldimethoxysilane (3- aminopropylmethyldimethoxysilane, mercaptomethylmethyldiethoxysilane, m-aminophenyltrimethoxysilane, 4-aminobutyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) 3-aminopropylmethyldimethoxysilane [N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane], 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (3- mercaptopropylmethyldimethoxysilane) 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 4-triethoxysilyl) butyronitrile [4- (triethoxysilyl) butyronitrile], 3- (triethoxysilyl) propylthioisocyanate [3- (triethoxysilyl) propylthiocyana te], but are not necessarily limited thereto.
구체적으로, 본 발명의 금속 나노입자는, 우선 공지된 방법에 의해 일반적인 금속나노입자를 수득한 다음, 상기 금속나노입자를, 적절한 유기 용매 내에서 상기 화학식 1 또는 상기 화학식 2로 나타내어지는 화합물과 함께 분산시켜 일정시간 교반함으로써 형성할 수 있다. 이 때, 금속 나노입자는 공지된 모든 방법으로 수득할 수 있으며, 특별히 제한되지 않는 바, 예를 들면, 나노입자 형태로 수득하고자 하는 금속 이온을 함유한 수용액을, 필요에 따라 입자의 안정을 위한 소디움 올레이트(sodium oleate)와 같은 계면활성제의 존재하에, 시트레이트(citrate), EDTA, NaBH4 등과 같은 환원제로 환원시켜 제조하거나, 또는 수득하고자 하는 금속의 금속 히드라진 카복실레이트[M(N2H3COO)2·2H2O (M=Mg, Ca, Mn, Fe, Co, Ni, Cu)] 수용액을 70 내지 90℃, 바람직하게는 80℃에서 환류시켜 제조할 수 있다.Specifically, the metal nanoparticles of the present invention are obtained by first obtaining a general metal nanoparticles by a known method, and then the metal nanoparticles, together with the compound represented by the formula (1) or (2) in a suitable organic solvent It can form by disperse | distributing and stirring for a fixed time. At this time, the metal nanoparticles can be obtained by all known methods, and is not particularly limited, for example, the aqueous solution containing the metal ions to be obtained in the form of nanoparticles, if necessary for the stability of the particles In the presence of a surfactant such as sodium oleate, it is prepared by reduction with a reducing agent such as citrate, EDTA, NaBH4, or the like, or a metal hydrazine carboxylate [M (N 2 H 3) of the metal to be obtained. COO) 2 .2H 2 O (M = Mg, Ca, Mn, Fe, Co, Ni, Cu)] can be prepared by refluxing the aqueous solution at 70 to 90 ℃, preferably 80 ℃.
또한 전술한 방법 이외에도, 상기한 사이올기(-SH), 이소시아나이드기(-CN), 아미노기(-NH2), 카복실레이트기(-COO), 또는 포스페이트기를 갖는 화학식 1 또는 화학식 2의 화합물의 유기용액을 상전이 촉매하에 수득하고자 하는 금속 이온을 포함한 수용액과 반응시켜 유기용액층에 상기 화학식 1 또는 화학식 2의 화합물 분자로 둘러싸인 금속입자의 분산액을 수득하고, 상기 분산액을 환원제로 처리하여 자기분자조립층을 포함한 금속나노입자를 석출시킨 후, 이를 원심분리함으로써 자기 분자조립층이 형성된 상태의 금속 나노입자를 직접 수득할 수도 있다.In addition to the above-described method, the compound of formula 1 or 2 having the above-described thiol group (-SH), isocyanide group (-CN), amino group (-NH 2 ), carboxylate group (-COO), or phosphate group The organic solution of was reacted with an aqueous solution containing the metal ions to be obtained under a phase transfer catalyst to obtain a dispersion of metal particles surrounded by the compound molecules of Formula 1 or Formula 2 in the organic solution layer, and the dispersion was treated with a reducing agent to form magnetic molecules. After the metal nanoparticles including the granulation layer are precipitated, the metal nanoparticles in the state where the magnetic molecular granulation layer is formed may be directly obtained by centrifugation.
이 때, 상기 금속 나노입자의 제조과정 중 반응조건 및 사용되는 물질의 농도 조절 등을 통해 나노입자의 크기를 적절히 조절함으로써 상기 나노입자를 이용하여 제조된 필름 또는 패턴의 전도성을 원하는 범위로 조절할 수 있다.At this time, the conductivity of the film or pattern manufactured using the nanoparticles can be adjusted to a desired range by appropriately adjusting the size of the nanoparticles by controlling the reaction conditions and the concentration of the material used during the manufacturing process of the metal nanoparticles. have.
이러한 도 1 또는 도 2의 구조를 갖는 본 발명의 금속 나노입자들은 이를 각각 단독으로 사용할 수 있고, 용도 및 필요에 따라 2종 이상을 적절한 함량으로 혼합하여 사용할 수도 있다.These metal nanoparticles of the present invention having the structure of FIG.
즉, 본 발명은 도 1의 금속 나노입자 및 도 2의 금속 나노입자를 포함하는 금속 나노입자 조성물을 제공한다. 이 경우, 피막에 보다 우수한 균일성, 팩킹밀도, 밀착성 및 전도성 등을 부여할 수 있어 유리하다.That is, the present invention provides a metal nanoparticle composition comprising the metal nanoparticle of FIG. 1 and the metal nanoparticle of FIG. 2. In this case, it is advantageous because it can impart better uniformity, packing density, adhesiveness and conductivity to the film.
이 때, 상기 도 1의 금속 나노입자 및 상기 도 2의 금속 나노입자는 각각 1종 이상을 당업자가 경우에 따라 적절한 양으로 선택하여 혼합할 수 있으며, 바람직하게는 전도성 및 밀착성의 측면에서 1:1 내지 10:1, 더욱 바람직하게는 1:1 내지 5:1의 비율로 혼합하여 사용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되지는 않는다.In this case, the metal nanoparticles of FIG. 1 and the metal nanoparticles of FIG. 2 may each be selected and mixed in one or more kinds in an appropriate amount by those skilled in the art, and preferably 1: in terms of conductivity and adhesion. 1 to 10: 1, more preferably 1: 1 to 5: 1 may be used in combination, but is not necessarily limited thereto.
본 발명은 추가로, 1종 이상의 금속 나노입자; 유기용매; 및 필요에 따라 전도성 또는 비전도성 고분자 중 1종 이상의 고분자를 포함하는 패턴형성용 조성물을 제공한다.The present invention further provides at least one metal nanoparticle; Organic solvents; And it provides a pattern forming composition comprising at least one polymer of the conductive or non-conductive polymer, if necessary.
본 발명에서 사용되는 금속 나노입자는 도 1의 금속 나노입자 또는 도 2의 금속 나노입자 중 1종 이상의 나노입자로 전술한 바와 같으며, 조성물 내에서 그 사용량은 수득하고자 하는 필름 또는 패턴의 두께 또는 전도도, 조성물의 점도, 코팅방법에 따라 다르나, 바람직하게는 전체 조성물의 0.01 내지 80 중량%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 50 중량%, 더더욱 바람직하게는 1 내지 20 중량%로 사용될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 이 때, 금속 나노입자를 80 중량%를 초과하여 사용하면, 코팅 및 프린팅시 불균일한 문제점이 발생할 수 있다.The metal nanoparticles used in the present invention are as described above as one or more nanoparticles of the metal nanoparticles of FIG. 1 or the metal nanoparticles of FIG. 2, and the amount of the metal nanoparticles used in the composition is determined by Depending on the conductivity, the viscosity of the composition and the coating method, preferably 0.01 to 80% by weight of the total composition, more preferably 0.5 to 50% by weight, still more preferably 1 to 20% by weight, but is not limited thereto. It doesn't work. At this time, when using more than 80% by weight of the metal nanoparticles, non-uniform problems may occur during coating and printing.
본 발명에서 사용가능한 유기용매는 본 발명이 속하는 기술분야에서 사용되는 모든 유기용매를 포함하며, 바람직하게는 용해도, 분산성 및 피막형성의 용이성 등을 고려할 때, 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(Propylene glycol methyl ether acetate: PGMEA), 디프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노 에틸 에테르, 2-메톡시에탄올, 디메틸포름아마이드(DMF), 4-히드록시-4-메틸-2-펜타논(PT), 메톡시 프로필 아세테이트, 에틸-3-에톡시프로피오네이트, 시클로헥사논 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있으나, 반드시 이에 제한되지는 않는다.Organic solvents usable in the present invention include all organic solvents used in the technical field to which the present invention belongs, and in consideration of solubility, dispersibility and ease of film formation, propylene glycol methyl ether acetate (Propylene glycol methyl) ether acetate: PGMEA), dipropylene glycol methyl ether acetate, ethylene glycol mono ethyl ether, 2-methoxyethanol, dimethylformamide (DMF), 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone (PT), meth The oxypropyl acetate, ethyl-3-ethoxypropionate, cyclohexanone, and the like may be used alone or in combination of two or more, but is not necessarily limited thereto.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 패턴형성용 조성물의 경우, 추가로 전도성 또는 비전도성의 고분자 중 1종 이상의 고분자를 바인더로서 포함할 수 있는데, 이 경우, 피막에 균일성 및 다양한 기능성을 부여할 수 있어 유리하다.As described above, in the case of the pattern forming composition according to the present invention, one or more polymers among conductive or non-conductive polymers may be further included as a binder. In this case, uniformity and various functionalities may be imparted to the coating. It can be advantageous.
사용가능한 전도성 고분자의 예로는, 폴리아세틸렌(polyacetylene: PA), 폴리티오펜(polythiophene: PT), 폴리(3-알킬)티오펜[poly(3-alkyl)thiophene: P3AT], 폴리피롤(polypyrrole: PPY), 폴리이소시아나프탈렌(polyisothianapthelene: PITN), 폴리에틸렌 디옥시티오펜(polyethylene dioxythiophene: PEDOT), 폴리파라페닐렌 비닐렌(polyparaphenylene vinylene: PPV), 폴리(2,5-디알콕시)파라페닐렌 비닐렌 [poly(2,5-dialkoxy)paraphenylene vinylene], 폴리파라페닐렌 [polyparaphenylene: PPP), 폴리파라페닐렌설파이드(polyparaphenylene sulphide: PPS), 폴리헵타디엔(polyheptadiyne: PHT), 폴리(3-헥실)테오펜 [poly(3-hexyl)thiophene: P3HT], 폴리아닐린 [polyaniline: PANI] 및 이들의 2종 이상의 혼합물을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 전도성 고분자의 수평균 분자량은 바람직하게는 1,000 내지 30,000이다. 전도성 고분자는 금속 나노입자 100 중량부 당 1 내지 15 중량부, 바람직하게는 3 내지 10 중량부의 비율로 사용한다. 이 경우, 피막의 견고성을 위해 에폭시 아크릴레이트 유도체 및 글리시딜 에테르기를 가진 상용화된 에폭시 화합물을 오버코팅할 수 있다.Examples of conductive polymers that can be used include polyacetylene (PA), polythiophene (PT), poly (3-alkyl) thiophene (P3AT), polypyrrole: PPY ), Polyisothianapthelene (PITN), polyethylene dioxythiophene (PEDOT), polyparaphenylene vinylene (PPV), poly (2,5-dialkoxy) paraphenylene vinylene [ poly (2,5-dialkoxy) paraphenylene vinylene], polyparaphenylene (PPP), polyparaphenylene sulphide (PPS), polyheptadiyne (PHT), poly (3-hexyl) theo Pens [poly (3-hexyl) thiophene: P3HT], polyaniline [polyaniline: PANI], and mixtures of two or more thereof. The number average molecular weight of the conductive polymer is preferably 1,000 to 30,000. The conductive polymer is used in a ratio of 1 to 15 parts by weight, preferably 3 to 10 parts by weight, per 100 parts by weight of the metal nanoparticles. In this case, a commercially available epoxy compound having an epoxy acrylate derivative and glycidyl ether group can be overcoated for the firmness of the coating.
본 발명에서 사용가능한 비전도성 고분자의 예는 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄, 폴리아세탈, 폴리아릴레이트, 폴리아마이드, 폴리아미드이미드, 폴리에테르이미드, 폴리페닐렌에테르, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에테르설폰, 폴리에테르케톤, 폴리프탈아마이드, 폴리에테르니트릴, 폴리에테르설폰, 폴리벤즈이미다졸, 폴리카보디이미드, 폴리실록산, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메타크릴아마이드, 니트릴고무, 아크릴 고무, 폴리에틸렌테트라플루오라이드, 에폭시 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 폴리부텐, 폴리펜텐, 에 틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-부텐-디엔 공중합체, 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합체, 부틸고무, 폴리메틸펜텐, 폴리스티렌, 스티렌-부타디엔 공중합체, 수첨(hydrogenated)스티렌-부타디엔 공중합체, 수첨폴리이소프렌, 수첨폴리부타디엔 및 이들의 2 이상의 혼합물을 포함하나, 역시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 비전도성 고분자의 수평균 분자량은 용해도와 프린팅성을 고려하여 바람직하게는 3,000 내지 30,000이다. 상기 비전도성 고분자는 금속 나노입자 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부로 사용한다.Examples of non-conductive polymers usable in the present invention include polyester, polycarbonate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyacetal, polyarylate, polyamide, polyamideimide, polyetherimide, polyphenylene ether, poly Phenylene sulfide, polyether sulfone, polyether ketone, polyphthalamide, polyether nitrile, polyether sulfone, polybenzimidazole, polycarbodiimide, polysiloxane, polymethyl methacrylate, polymethacrylamide, nitrile rubber, Acrylic rubber, polyethylene tetrafluoride, epoxy resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, polybutene, polypentene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene-diene copolymer, polybutadiene, polyisoprene, ethylene-propylene -Diene copolymer, butyl rubber, polymethylpentene, polystyrene, styrene-butadiene copolymerization , Hydrogenated (hydrogenated) styrene-butadiene copolymer, hydrogenated polyisoprene, hydrogenated polybutadiene and one or a mixture of two or more thereof, but are not also limited to this. The number average molecular weight of the nonconductive polymer is preferably 3,000 to 30,000 in consideration of solubility and printability. The nonconductive polymer is used in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal nanoparticles.
나아가 본 발명에 따른 패턴형성용 조성물은, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서, 프린팅 및 박막의 용도에 따라 소포제, 점도 조절제, 염료, 충진제(filler), 난연화제, 습윤제, 분산제 등의 각종 첨가제를 1종 이상 추가로 포함하는 것도 가능하다. 이 때, 상기의 각 첨가제는 당해 기술분야에서 알려져 있는 공지의 물질을 제한없이 사용할 수 있으며, 그 사용량은 각 첨가제의 성능, 필름 두께, 용도 등을 고려하여 적절한 양을 사용할 수 있으나, 금속 나노입자 100 중량부 당 0.01 내지 15 중량부가 바람직하다.Further, the composition for forming a pattern according to the present invention may be a defoamer, a viscosity modifier, a dye, a filler, a flame retardant, a humectant, a dispersant, or the like, depending on the use of printing and a thin film within a range that does not impair the object of the present invention. It is also possible to further include one or more kinds of additives. At this time, each of the additives can be used without limitation known materials known in the art, the amount of the metal nanoparticles may be used in an appropriate amount in consideration of the performance, film thickness, use, etc. of each additive. Preference is given to 0.01 to 15 parts by weight per 100 parts by weight.
본 발명에 따른 상기 조성물을 기재 위에 균일하게 프린팅하여 패터닝(patterning)한 후 일정 조건에서 건조 및/또는 소성처리를 하면, 별도의 스퍼터링, 에칭 또는 포토리소그래피 공정 등을 거치지 않고, 간단한 방법으로 전도성 필름 또는 패턴을 형성할 수 있다.If the composition according to the present invention is uniformly printed and patterned on a substrate, and then dried and / or calcined under a predetermined condition, the conductive film is not subjected to a separate sputtering, etching or photolithography process, and the like in a simple manner. Or a pattern can be formed.
본 발명에서 사용가능한 기재의 재질로는 본 발명의 목적을 저해하지 않는 한 특별히 제한되지 않으며, 유리 기재, 실리콘 웨이퍼, 또는 플라스틱 기재 등을 용도에 따라 선택하여 사용할 수 있다. 코팅액을 패턴하는 방법에는 통상의 프린팅 공정, 즉 잉크젯 프린팅, 딥펜 프린팅(dip pen printing), 임프린팅(imprinting), 컨택 프린팅(contact printing), 롤 프린팅(roll printing) 등이 포함되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 편의성 및 균일성의 측면에서 가장 바람직한 프린팅 방법은 잉크젯 프린팅 또는 임프린팅이다.The material of the substrate usable in the present invention is not particularly limited as long as the object of the present invention is not impaired, and a glass substrate, a silicon wafer, a plastic substrate, or the like can be selected and used depending on the application. Methods for patterning the coating solution include, but are not limited to, conventional printing processes, such as inkjet printing, dip pen printing, imprinting, contact printing, roll printing, and the like. It is not. The most preferred printing method in terms of convenience and uniformity is inkjet printing or imprinting.
본 발명의 조성물을 이용한 프린팅 방법에 의한 패터닝은 통상의 프린팅 공정에 의해 제한없이 수행될 수 있는데, 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 즉, Spectra Head(SE 128) 및 폴리에틸렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트 또는 디프로필렌글리콜메틸에테르 아세테이트와 같은 용매 등을 이용하여 금속 나노입자의 농도 및 점도를 일정 범위로 조절한 코팅액을 폴리이미드 뱅크(예를 들어, 폭 10~30㎛, 높이 1~2㎛ )가 만들어진 기재 위에 채워 넣거나, CF4 Plasma 처리 또는 소수성 물질인 불소계, 실옥산계 발수성 물질 등으로 표면 처리한 유리 기재 표면 위에 잉크젯 프린팅 또는 임프린팅하여 원하는 패터닝을 완료할 수 있다. 이 때, 금속 나노입자의 농도 조절을 통해 필름 또는 패턴의 전도성을 임의로 조절할 수 있다.Patterning by the printing method using the composition of the present invention can be carried out without limitation by a conventional printing process, for example, as follows. In other words, using a Spectra Head (SE 128) and a solvent such as polyethylene glycol monomethyl ether acetate or dipropylene glycol methyl ether acetate, a coating liquid obtained by adjusting the concentration and viscosity of the metal nanoparticles to a certain range may be used as a polyimide bank (eg, For example, a width of 10 to 30 µm and a height of 1 to 2 µm) may be filled on the substrate, or CF 4 The desired patterning may be completed by inkjet printing or imprinting on the surface of the glass substrate treated with a plasma treatment or a hydrophobic material such as a fluorine-based or siloxane-based water-repellent material. At this time, the conductivity of the film or pattern may be arbitrarily adjusted by controlling the concentration of the metal nanoparticles.
코팅액을 이용하여 프린팅 방법으로 패턴이 완료된 후에는, 80 내지 120℃, 바람직하게는 100℃에서 30초 내지 5분간 건조하여 용매를 휘발시킴으로써 전도성 필름 또는 패턴을 형성할 수 있으며, 더 나아가서는 상기의 건조 후 150 내지 400℃에서 1분 내지 30분간 추가로 소성하여 전도성 필름 또는 패턴을 형성할 수 있 다. 건조시 금속 나노입자에 결합되어 있는 유기물질이 탈리되고 금속만이 기재 위에 남게 되어 소망하는 패턴을 형성하게 된다.After the pattern is completed by the printing method using the coating solution, the conductive film or pattern may be formed by drying the solvent at 80 to 120 ° C., preferably at 100 ° C. for 30 seconds to 5 minutes, to further evaporate the solvent. After drying, it may be further baked at 150 to 400 ° C. for 1 to 30 minutes to form a conductive film or pattern. Upon drying, the organic material bound to the metal nanoparticles is detached and only the metal remains on the substrate to form a desired pattern.
한편 전도성 고분자로 이루어진 필름 또는 패턴의 경우, 분자쇄 내의 이중결합을 통한 π 전자의 이동에 의해 전도성을 가지므로, 충분한 전도성을 가지기 위해서는 필름 또는 패턴이 약간 녹색, 또는 갈색을 띠게 되는 문제점이 있으나, 본 발명에 따른 금속 나노입자를 이용하여 형성된 필름 또는 패턴은 높은 전도성을 가지면서도 가시광선에서 투명한 장점이 있다. 따라서, 본 발명의 금속 나노입자는, 필요에 따라 전도성 또는 비전도성 고분자와의 블렌딩을 거쳐, 대전방지성 점착성 시트(antistatic washable sticky mat), 대전방지성 신발(antistatic shoes), 전도성 폴리우레탄 프린터 롤러(conductive polyurethane printer roller), 전도성 대차바퀴와 산업롤러(conductive wheel and industrial roller), 대전방지성 압력민감 접착필름(antistatic pressure sensitive adhesive film), 전자파 차폐 쉴드(electromagnetic interference shielding) 등에 상업적으로 이용될 수 있다.Meanwhile, in the case of a film or a pattern made of a conductive polymer, the film or pattern has conductivity due to the movement of π electrons through a double bond in the molecular chain, so that the film or pattern is slightly green or brown in order to have sufficient conductivity. The film or pattern formed using the metal nanoparticles according to the present invention has the advantage of having high conductivity while being transparent in visible light. Accordingly, the metal nanoparticles of the present invention are subjected to blending with conductive or non-conductive polymers, as necessary, to antistatic washable sticky mats, antistatic shoes, conductive polyurethane printer rollers. (conductive polyurethane printer roller), conductive wheels and industrial rollers, antistatic pressure sensitive adhesive film, electromagnetic interference shielding, etc. have.
이하에서 본 발명을 실시예를 들어 상세히 설명하나, 이들 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위한 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but these Examples are only for illustrating the present invention and should not be construed as limiting the protection scope of the present invention.
제조예Production Example 1: 금 나노입자의 제조 1: Preparation of Gold Nanoparticles
50 mM의 브롬화 테트라옥틸암모늄(Tetraoctylamonium bromide)을 20 mL 톨루엔에 녹인 용액에 Hydrogen perculatorate(HAuCl4·H2O) 용액(40 mM) 25 mL를 넣고 교반하였다. 상기 용액(오렌지 색)에 0.4g의 소디움보로하이드라이드(NaBH4)를 녹인 25mL 수용액을 넣고, 2시간 동안 교반 하에 반응을 진행시켜 어두운 보라색의 용액을 수득하였다. 반응용액을 방치하여 유기층과 수층으로 분리하고, 상기 유기층을 0.1M 황산, 1 M 탄산나트륨 용액, 및 물로 세정한 다음, MgSO4로 건조시키고, 0.5㎛ PTFE 실린지 필터로 여과한 후, 유기 톨루엔에 분산시켰다. TEM을 측정한 결과 평균 크기 3~8 nm의 금 나노입자가 분산된 유기용액을 얻었다. 상기 유기용액을 원심분리하여 상등액으로부터 순수한 금 나노입자를 수득하였다.25 mL of Hydrogen perculatorate (HAuCl 4 · H 2 O) solution (40 mM) was added to a solution of 50 mM tetraoctylamonium bromide dissolved in 20 mL toluene and stirred. A 25 mL aqueous solution of 0.4 g of sodium borohydride (NaBH 4 ) was added to the solution (orange), and the reaction was performed under stirring for 2 hours to obtain a dark purple solution. The reaction solution was left to stand and separated into an organic layer and an aqueous layer, and the organic layer was washed with 0.1 M sulfuric acid, 1 M sodium carbonate solution, and water, dried over MgSO 4 , filtered with a 0.5 μm PTFE syringe filter, and then subjected to organic toluene. Dispersed. As a result of measuring the TEM, an organic solution in which gold nanoparticles having an average size of 3 to 8 nm were dispersed was obtained. The organic solution was centrifuged to obtain pure gold nanoparticles from the supernatant.
제조예Production Example 2: 은 나노입자의 제조 2: Preparation of Silver Nanoparticles
0.1 리터 증류수에 5g의 AgNO3를 넣은 용액을 2 X 10-3 M 소디움보로하이드라이드(NaBH4)로 만들어진 0.3 리터 얼음 용액에 집어 넣고 2시간 동안 교반하였다. 상기 용액을 원심분리하여 상등액을 분리하고 얻어진 슬러리 상태를 MgSO4로 건조시키고 톨루엔을 부어 0.5㎛ PTFE 실린지 필터로 여과하였다. TEM을 측정한 결과 평균 크기 4~8 nm의 은 나노입자가 분산된 유기용액을 얻었다. 다시 이 유기용액을 원심분리로 상등액을 분리하여 순수한 은 나노입자를 수득하였다.A solution containing 5 g of AgNO 3 in 0.1 liter distilled water was put in a 0.3 liter ice solution made of 2 × 10 −3 M sodium borohydride (NaBH 4 ) and stirred for 2 hours. The solution was centrifuged to separate the supernatant and the resulting slurry was dried over MgSO 4 , poured into toluene and filtered through a 0.5 μm PTFE syringe filter. As a result of measuring the TEM, an organic solution in which silver nanoparticles having an average size of 4 to 8 nm were dispersed was obtained. The organic solution was again centrifuged to separate the supernatant to obtain pure silver nanoparticles.
제조예Production Example 3: 구리 나노입자의 제조 3: Preparation of Copper Nanoparticles
염화제2동(Cupric chloride)와 히드라진 카복실산(N2H3COOH)으로 제조한 300 mg의 구리 히드라진 카복실레이트(CHC)를 100 mL 증류수에 녹여서 80℃에서 3시간 동안 질소 분위기 하에서 환류시켰다. 이 때 파란 색깔의 용액이 붉게 변하면 금속 성질의 구리가 있는 용액이 된 것을 나타낸다. 상기 유기용액을 원심분리로 상등액을 분리하여 순수한 구리 나노 입자를 수득하였다. TEM을 측정한 결과 평균 크기 5~10 nm의 구리 나노입자가 분산된 유기용액을 얻었다. 300 mg of copper hydrazine carboxylate (CHC) prepared from cupric chloride and hydrazine carboxylic acid (N 2 H 3 COOH) was dissolved in 100 mL distilled water and refluxed under nitrogen atmosphere at 80 ° C. for 3 hours. At this time, the blue solution turns red, indicating that the solution is made of metallic copper. The supernatant was separated by centrifugation of the organic solution to obtain pure copper nanoparticles. As a result of measuring the TEM, an organic solution in which copper nanoparticles having an average size of 5 to 10 nm was dispersed was obtained.
제조예Production Example 4: 팔라듐 나노입자의 제조 4: Preparation of Palladium Nanoparticles
Na2PdCl4 (5 mM, 15mL)을 녹인 노란색 용액 100 mL에 히드라진(N2H4)(40mM, 10mL)을 적하하고, 3시간 동안 반응시켜 팔라듐 나노입자가 존재하는 갈색의 용액을 수득하였다. 상기 용액을 원심분리로 상등액을 분리하여 순수한 팔라듐 나노입자를 수득하였다. TEM을 측정한 결과 평균 크기 3~10 nm의 팔라듐 나노입자를 수득하였다. Hydrazine (N 2 H 4 ) (40 mM, 10 mL) was added dropwise to 100 mL of a yellow solution of Na 2 PdCl 4 (5 mM, 15 mL), and reacted for 3 hours to obtain a brown solution containing palladium nanoparticles. . The supernatant was separated by centrifugation of the solution to obtain pure palladium nanoparticles. As a result of measuring the TEM, palladium nanoparticles having an average size of 3 to 10 nm were obtained.
제조예Production Example 5: 5: 플래티늄Platinum 나노입자의 제조 Preparation of Nanoparticles
0.06M의 소디움보로하이드라이드(NaBH4) 5mL를 0.0033M의 하이드로젠 헥사클로로플라티네이트(IV) 헥사하이드레이트(H2PtCl6·6H2O) 10 mL와 혼합, 교반하고 2시간 동안 반응을 진행시켜 진한 갈색의 반응액을 수득하였다. 분산액을 방치하 여 유기층과 수층으로 분리하고, 상기 유기층을 MgSO4로 건조시키고 0.5㎛ PTFE 실린지 필터로 여과하였다. TEM을 측정한 결과 평균 크기 2~5 nm의 플래티늄 나노입자를 수득하였다.5 mL of 0.06 M sodium borohydride (NaBH 4 ) was mixed with 10 mL of 0.0033 M hydrogen hexachloroplatinate (IV) hexahydrate (H 2 PtCl 6 .6H 2 O), stirred and reacted for 2 hours. Proceed to give a dark brown reaction solution. The dispersion was left to separate into an organic layer and an aqueous layer, and the organic layer was dried over MgSO 4 and filtered through a 0.5 μm PTFE syringe filter. As a result of measuring TEM, platinum nanoparticles having an average size of 2 to 5 nm were obtained.
실시예Example 1: 금 나노입자의 표면에 유기물질 도입 1: Introduction of organic material on the surface of gold nanoparticles
상기 제조예 1에서 수득한 금 나노입자 0.2g을 농황산과 30% 과산화수소의 1:1 용액 50 mL에서 천천히 20분간 교반하고, 250mL 증류수를 부어 희석시킨 다음, 0.2㎛ 필터로 여과하여 50mL 메탄올로 5번 씻어 160℃ 오븐에서 5시간 건조시켰다. 건조시킨 금 나노입자 0.1g을 톨루엔 200mL에 4-시아노페놀 1.3g과 함께 넣고 72시간 동안 교반시켰다. 생성물을 0.2㎛ 필터로 여과한 후 THF로 2번 세정하여 30℃ 오븐에서 감압 건조함으로써 표면상에 이소시아나이드기로 연결된 히드록실기를 갖는 금 나노입자를 수득하였다.0.2 g of the gold nanoparticles obtained in Preparation Example 1 was slowly stirred for 20 minutes in 50 mL of a 1: 1 solution of concentrated sulfuric acid and 30% hydrogen peroxide, diluted with 250 mL of distilled water, filtered through a 0.2 μm filter, and filtered with 5 mL of 50 mL methanol. Washed once and dried for 5 hours at 160 ℃ oven. 0.1 g of dried gold nanoparticles was added to 1.3 mL of 4-cyanophenol in 200 mL of toluene and stirred for 72 hours. The product was filtered through a 0.2 μm filter, washed twice with THF, and dried under reduced pressure in a 30 ° C. oven to obtain gold nanoparticles having hydroxyl groups linked to isocyanide groups on the surface.
실시예Example 2: 은 나노입자의 표면에 유기물질 도입 2: introduction of organic material on the surface of silver nanoparticles
금 나노입자 대신, 상기 제조예 2에서 얻은 은 나노입자 0.2g을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여, 표면에 이소시아나이드기로 연결된 히드록실기를 갖는 은 나노입자를 수득하였다.Instead of gold nanoparticles, except that 0.2g of the silver nanoparticles obtained in Preparation Example 2 was used in the same manner as in Example 1, to obtain a silver nanoparticle having a hydroxyl group connected to the isocyanide group on the surface It was.
실시예Example 3: 구리 나노입자의 표면에 유기물질 도입 3: introduction of organic material on the surface of copper nanoparticles
금 나노입자 대신, 상기 제조예 3에서 얻은 구리 나노입자 0.2g을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여, 표면에 이소시아나이드기로 연결된 히드록실기를 갖는 구리 나노입자를 수득하였다.Instead of gold nanoparticles, except that 0.2g of the copper nanoparticles obtained in Preparation Example 3 was used in the same manner as in Example 1, the copper nanoparticles having a hydroxyl group connected to the isocyanide group on the surface Obtained.
실시예Example 4: 팔라듐 나노입자의 표면에 유기물질 도입 4: introduction of organic material on the surface of palladium nanoparticles
금 나노입자 대신, 상기 제조예 4에서 얻은 팔라듐 나노입자 0.2g을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 표면에 이소시아나이드기로 연결된 히드록실기를 갖는 팔라듐 나노입자를 수득하였다.Except for using the gold nanoparticles, 0.2g of palladium nanoparticles obtained in Preparation Example 4, was carried out in the same manner as in Example 1 to provide a palladium nanoparticle having a hydroxyl group connected to the isocyanide group on the surface Obtained.
실시예Example 5: 5: 플래티늄Platinum 나노입자의 표면에 유기물질 도입 Introduction of organic material on the surface of nanoparticles
금 나노입자 대신, 상기 제조예 5에서 얻은 플래티늄 나노입자 0.2g을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 표면에 이소시아나이드기로 연결된 히드록실기를 갖는 플래티늄 나노입자를 수득하였다.Instead of gold nanoparticles, except that 0.2g of the platinum nanoparticles obtained in Preparation Example 5 were used, the same procedure as in Example 1 was carried out to provide platinum nanoparticles having hydroxyl groups connected to isocyanide groups on the surface thereof. Obtained.
실시예Example 6: 금 나노입자의 표면에 알콕시 6: Alkoxy on the surface of gold nanoparticles 실릴기Silyl 도입 Introduction
상기 제조예 1에서 얻은 금 나노입자 0.2g을 농황산과 30% 과산화수소의 1:1 용액 50mL에서 천천히 20분간 교반시킨 후 250mL 증류수를 부어 희석시킨 다음 0.2㎛ 필터로 걸러 50mL 메탄올로 5번 씻어 160℃ 오븐에서 5시간 건조시켰다. 건조시킨 금 나노입자 0.1g을 톨루엔 200mL에 N-[3-(트리메톡시실릴)프로필에틸렌 디아민] 0.2g과 함께 넣고 72시간 동안 교반시켰다. 생성물을 0.2㎛ 필터로 여과한 후 THF로 2번 씻어 30℃ 오븐에서 감압 건조하여 표면에 트리메톡시실릴기가 도입된 금 나노입자를 수득하였다.0.2 g of the gold nanoparticles obtained in Preparation Example 1 was slowly stirred for 20 minutes in 50 mL of a 1: 1 solution of concentrated sulfuric acid and 30% hydrogen peroxide, and then diluted with 250 mL of distilled water. Dry in oven for 5 hours. 0.1 g of dried gold nanoparticles was added to 200 mL of toluene together with 0.2 g of N- [3- (trimethoxysilyl) propylethylene diamine] and stirred for 72 hours. The product was filtered through a 0.2 μm filter, washed twice with THF, and dried under reduced pressure in an oven at 30 ° C. to obtain gold nanoparticles into which trimethoxysilyl groups were introduced.
실시예Example 7: 금속 나노입자를 이용한 패턴의 형성 및 전도성 측정 7: Pattern formation and conductivity measurement using metal nanoparticles
상기 실시예 1 내지 5에서 얻은 금속 나노입자 각각 0.1g, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA) 10g으로 이루어진 잉크젯 조성액 1 내지 5를 제조하였다. 상기 조성액을 각 1시간 동안 초음파 처리하여 각 성분을 충분히 혼합한 후 0.5 미크론 실린지로 여과하여, CF4 Plasma로 표면 처리된 유리 위에 잉크젯으로 프린팅한 후, 100℃에서 1분간 건조하여 프린팅 표면에 남아 있는 용매를 제거하였다. 이와 같이 형성된 전도성 막을 250 내지 400℃로 1분간 소성 처리하여 원하는 패턴이 형성된 금속 나노입자 막을 수득하였다. 전도성은 Jandel Universal 4 Point Probe Station을 이용하여 4 point probe로 두께를 계산하여 측정하였고, 그 결과는 표 1에 나타내었다.Inkjet composition liquids 1 to 5, each of 0.1 g of the metal nanoparticles obtained in Examples 1 to 5 and 10 g of propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA) as a solvent, were prepared. The composition solution was sonicated for 1 hour, and each component was sufficiently mixed, filtered with a 0.5 micron syringe, printed on ink glass on a surface treated with CF 4 Plasma, and dried at 100 ° C. for 1 minute to remain on the printing surface. Any solvent was removed. The conductive film thus formed was calcined at 250 to 400 ° C. for 1 minute to obtain a metal nanoparticle film having a desired pattern. Conductivity was measured by calculating the thickness with a 4 point probe using Jandel Universal 4 Point Probe Station, and the results are shown in Table 1.
실시예Example 8: 금속 나노입자 및 전도성 고분자를 이용한 패턴의 형성 및 전도성 측정 8: Pattern formation and conductivity measurement using metal nanoparticles and conductive polymers
상기 실시예 1 내지 5에서 얻은 금속 나노입자 각각 2g, 전도성 고분자로서 폴리티오펜(PT) 3% DMF 용액 0.5g, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA) 100g으로 이루어진 잉크젯 조성액 6 내지 10을 제조하였다. 상기 조성액을 각 1시간 동안 초음파 처리하여 각 성분을 충분히 혼합한 후 0.5 미크론 실린지로 여과하여, CF4 Plasma로 표면 처리된 유리 위에 잉크젯으로 프린팅한 후, 100℃에서 1분간 건조하여 프린팅 표면에 남아 있는 용매를 제거하여 원하는 패턴이 형성된 금속 나노입자 막을 수득하였다. 전도성은 4 point probe로 두께를 계산하여 측정하였고, 그 결과는 표 2에 나타내었다.2 to 10 g of each of the metal nanoparticles obtained in Examples 1 to 5, 0.5 g of a polythiophene (PT) 3% DMF solution as a conductive polymer, and 100 g of propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA) as a solvent were prepared. It was. The composition solution was sonicated for 1 hour, and each component was sufficiently mixed, filtered with a 0.5 micron syringe, printed on ink glass on a surface treated with CF 4 Plasma, and dried at 100 ° C. for 1 minute to remain on the printing surface. The solvent was removed to obtain a metal nanoparticle film with a desired pattern. Conductivity was measured by calculating the thickness with a 4 point probe, the results are shown in Table 2.
실시예Example 9: 금속 나노입자 및 9: metal nanoparticles and 비전도성Non-conductive 고분자를 이용한 패턴의 형성 및 전도성 측정 Pattern formation and conductivity measurement using polymer
상기 실시예 1 내지 5에서 얻은 금속 나노입자 각각 5g, 비전도성 고분자로서 폴리스티렌(PS)(분자량 5,000) 0.1g, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA) 50g 및 디프로필렌그리콜메틸에테르아세테이트 50g으로 이루어진 잉크젯 조성액 11 내지 15를 제조하였다. 상기 조성액을 각 1시간 동안 초음파 처리하여 각 성분을 충분히 혼합한 후 0.5 미크론 실린지로 여과하여, CF4 Plasma로 표면 처리된 유리 위에 잉크젯으로 프린팅한 후, 100℃에서 1분간 건조하여 프린팅 표면에 남아 있는 용매를 제거하여 원하는 패턴이 형성된 금속 나노입자 막을 수득하였다. 전도성은 4 point probe로 두께를 계산하여 측정하였고, 그 결과는 표 3에 나타내었다.5 g each of the metal nanoparticles obtained in Examples 1 to 5, 0.1 g of polystyrene (PS) (molecular weight 5,000) as a non-conductive polymer, 50 g of propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA) and 50 g of dipropylene glycol methyl ether acetate as a solvent. The inkjet composition liquids 11-15 which consisted of were prepared. The composition solution was sonicated for 1 hour each to sufficiently mix each component and filtered through a 0.5 micron syringe, CF 4 After inkjet printing on the glass surface-treated with Plasma, and dried for 1 minute at 100 ℃ to remove the solvent remaining on the printing surface to obtain a metal nanoparticle film with a desired pattern. Conductivity was measured by calculating the thickness with a 4 point probe, the results are shown in Table 3.
실시예Example 10: 2종의 금속 나노입자를 이용한 패턴의 형성 및 전도성 측정 10: Pattern formation and conductivity measurement using two kinds of metal nanoparticles
상기 실시예 1 내지 5에서 얻은 금속 나노입자 각각 3g, 상기 실시예 6에서 얻은 금속 나노입자 1g, 용매로서 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(PGMEA) 50g 및 디프로필렌그리콜메틸에테르아세테이트 50g으로 이루어진 잉크젯 조성액 16 내지 20을 제조하였다. 상기 조성액을 각 1시간 동안 초음파 처리하여 각 성분을 충분히 혼합한 후 0.5 미크론 실린지로 여과하여, CF4 Plasma로 표면 처리된 유리 위에 잉크젯으로 프린팅한 후, 100℃에서 1분간 건조하여 프린팅 표면에 남아 있는 용매를 제거하였다. 이와 같이 형성된 전도성 막을 250 내지 400℃로 1분간 소성 처리하여 원하는 패턴이 형성된 금속 나노입자 막을 수득하였다. 전도성은 4 point probe로 두께를 계산하여 측정하였고, 그 결과는 표 4에 나타내었다.Inkjet composition 16 consisting of 3 g each of the metal nanoparticles obtained in Examples 1 to 5, 1 g of the metal nanoparticles obtained in Example 6, 50 g of propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA) and 50 g of dipropylene glycol methyl ether acetate as a solvent. To 20 were prepared. The composition solution was sonicated for 1 hour each to sufficiently mix each component and filtered through a 0.5 micron syringe, CF 4 After printing by inkjet on the glass surface-treated with Plasma, and dried for 1 minute at 100 ℃ to remove the solvent remaining on the printing surface. The conductive film thus formed was calcined at 250 to 400 ° C. for 1 minute to obtain a metal nanoparticle film having a desired pattern. Conductivity was measured by calculating the thickness with a 4 point probe, the results are shown in Table 4.
상기 표 1 내지 4의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 금속 나노입자를 사용할 경우, 에칭, 포토리소그래피 등의 공정을 거치지 않고도 높은 전도도를 가진 패턴을 수득할 수 있으며, 전도성 고분자 또는 비전도성 고분자와 혼합하여 사용할 경우에도, 일정 수준 이상의 전도도를 가진 필름을 수득할 수 있다. 특히, 알콕시 실릴기가 도입된 금속 나노입자를 혼합하여 사용하는 경우에는 더욱 우수한 전도도를 가진 패턴을 수득할 수 있다.As can be seen from the results of Tables 1 to 4, when the metal nanoparticles of the present invention are used, a pattern having a high conductivity can be obtained without undergoing etching, photolithography, or the like, and a conductive polymer or a non-conductive Even when used in combination with a polymer, it is possible to obtain a film having a predetermined level or higher conductivity. In particular, when a mixture of metal nanoparticles having an alkoxy silyl group introduced therein is used, a pattern having better conductivity can be obtained.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 나노입자의 경우, 프린팅 방법에 의해 전도성 필름 또는 패턴을 용이하게 형성할 수 있고, 수득된 필름 또는 전도성이 매우 우수하며, 필요에 따라 전도성을 임의로 조절할 수 있어 대전방지성 점착시트 또는 신발, 전도성 폴리우레탄 프린트 롤러, 전자파 차폐 쉴드(Electromagnetic Interference Shielding) 등에 유리하게 사용될 수 있다.As described in detail above, in the case of the metal nanoparticles according to the present invention, a conductive film or a pattern can be easily formed by a printing method, the obtained film or conductivity is very excellent, and the conductivity can be arbitrarily adjusted as necessary. It can be advantageously used for antistatic adhesive sheets or shoes, conductive polyurethane print rollers, electromagnetic interference shielding (Electromagnetic Interference Shielding).
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101127075B1 (en) * | 2008-05-30 | 2012-03-23 | 성균관대학교산학협력단 | Method for forming biomaterial pattern and manufacturing biosensor by using inkjet printing of self-assembly monolayer |
WO2012124979A2 (en) * | 2011-03-15 | 2012-09-20 | 주식회사 엘지화학 | Conductive ink composition, printing method using same, and conductive pattern formed using same |
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