Смеси, способы и композиции, относящиеся к проводящим материалам

Смеси, способы и композиции, относящиеся к проводящим материалам

Иллюстрации

Показать все

Реферат

[1] Смеси, способы и композиции, относящиеся к проводящим материалам

Перекрестная ссылка на родственные заявки

[2] Настоящая заявка является продолжением не носящей временный характер заявки на патент Соединенных Штатов №13/843271, поданной 15 марта 2013 года, которая испрашивает приоритет на основании предварительной заявки на патент Соединенных Штатов с серийным номером 61/613432, поданной 20 марта 2012 года; обе из которых включены в данный документ посредством ссылки для всех возможных целей.

Заявление, касающееся исследования или разработки, финансируемых из федерального бюджета

[3] Настоящая работа была выполнена согласно договору с военно-воздушными силами Соединенных Штатов №FA8650-08-C-5609.

[4] Заголовки разделов, используемые в данном документе, служат только для организационных целей, и их не следует считать каким-либо образом ограничивающими описанный объект.

Короткое описание графических материалов

[5] Специалист в данной области будет понимать, что графические материалы, описанные ниже, служат только для иллюстративных целей. Графические материалы не предусмотрены для ограничения каким-либо образом объема настоящего раскрытия.

[6] Фиг. 1 представляет собой таблицу, содержащую данные, которые описывают состояние агрегации смесей, содержащих серебряные нанопроволоки и полимер, называемый ниже ЕС10, распределенные в различных растворителях, где указанные смеси были распылены для создания покрытия на предметном стекле.

[7] Фиг. 2 представляет собой таблицу, содержащую данные, которые иллюстрируют прозрачность и сопротивление смесей, содержащих серебряные нанопроволоки и различные полимерные связующие, распределенные в различных растворителях, где указанные смеси были распылены для создания покрытия на предметном стекле.

[8] Все библиографические и подобные материалы, цитируемые в настоящей заявке, в том числе без ограничения патенты, заявки на патент, статьи, книги и трактаты, независимо от формата такого библиографического или подобного материала, в явной форме включены посредством ссылки в данный документ в их полном объеме для всевозможных целей.

Описание

1. Область

[9] Настоящее изобретение относится к области электро- и/или теплопроводящих материалов.

2. Введение

[10] В настоящее время существует огромный интерес к разработке новых типов электро- и/или теплопроводящих пленок для прикладных задач, таких как сенсорные дисплеи, жидкокристаллические дисплеи, электролюминесцентное освещение, органические светоизлучающие диоды и фотоэлектрические солнечные элементы. Современные прозрачные электропроводящие пленки, в большинстве случаев, основаны на оксиде индия и олова (ITO). Пленки на основе ITO, однако, могут быть хрупкими и могут требовать дорогостоящего технологического оборудования и процессов. Было бы полезно иметь альтернативные композиции и способы, с помощью которых можно получать электро- и/или теплопроводящие пленки (в том числе прозрачные проводящие пленки), которые являются гибкими и/или которые можно получать с низкими затратами.

3. Определения

[11] Для целей интерпретации настоящего описания будут применяться следующие определения и, во всех случаях, когда это применимо, термины, используемые в форме единственного числа, также будут включать формы множественного числа, и наоборот. В случае если какое-либо нижеизложенное определение противоречит применению такого слова в любом другом документе, нижеизложенное определение будет всегда иметь преимущественную силу для целей интерпретации объема и замысла настоящего описания и связанной с ним формулы изобретения. Несмотря на вышесказанное, объем и смысловое содержание любого документа, включенного в данный документ посредством ссылки, не должно меняться представленным ниже определением. Вместо этого, указанный включенный документ следует интерпретировать, как это делал бы рядовой специалист на основе его содержания и раскрытия с учетом содержания приведенного в данном документе описания.

[12] Применение “или” означает “и/или”, если не указано иное, или в случае, когда применение “и/или” явно неприемлемо. Применение формы единственного числа означает “один или несколько”, если не указано иное, или в случае, когда применение “один или несколько” явно неприемлемо. Применение “содержать”, “содержит”, “содержащий”, “включать”, “включает” и “включающий” являются взаимозаменяемыми и не предназначены для ограничения. Более того, если при описании одного или нескольких вариантов осуществления применяют термин “содержащий”, специалисты в данной области поймут, что в некоторых определенных случаях вариант осуществления или варианты осуществления можно альтернативно описать с применением формулировки “состоящий фактически из” и/или “состоящий из”.

[13] В контексте настоящего документа фраза “спиртовой растворитель” обозначает практически чистое соединение, которое является жидким при температуре окружающей среды и которое содержит по меньшей мере одну спиртовую функциональную группу. Некоторые неограничивающие примеры спиртовых растворителей включают метанол, этанол, изопропанол, н-пропанол, н-бутанол, изо-бутанол и втор-бутанол.

[14] В контексте настоящего документа фраза “алифатический растворитель” обозначает практически чистое соединение, которое является жидким при температуре окружающей среды и которое включает преимущественно один или несколько углеводородов. Некоторые неограничивающие примеры алифатических растворителей включают пентан, гексан, гептан, циклогексан, уайтспириты и нефтяные дистилляты.

[15] В контексте настоящего документа в отношении наночастицы термин “анизотропный” обозначает частицы, которые обладают различными размерами при измерении по разным осям. Например, как обозначено в литературе, нанопроволоки имеют характеристическое отношение, получаемое при делении длины указанной нанопроволоки на ширину указанной нанопроволоки, такое, что характеристическое отношение составляет больше 10. Исходя из этого, ось длины нанопроволоки, имеющей характеристическое отношение 10, в 10 раз больше, чем ось ширины.

[16] В контексте настоящего документа фраза “неполярный виниловый полимер” обозначает виниловый полимер, который включает преимущественно неполярные мономерные субъединицы. Некоторые неограничивающие примеры неполярных виниловых полимеров включают полиэтилен, полипропилен, циклический олефиновый полимер, полистирол, полиметилметакрилат, полиметакрилат, сложные полиэфиры (полиэтилентерефталат, полибутилентерефталат), полиакрилонитрил.

[17] В контексте настоящего документа фраза “ароматический растворитель” обозначает практически чистое соединение, которое является жидким при температуре окружающей среды и которое содержит преимущественно один или несколько фрагментов, представляющих собой бензольное кольцо. Некоторые неограничивающие примеры ароматических растворителей включают бензол, толуол, ксилол, этилбензол и уайтспириты.

[18] В контексте настоящего документа термин “связующее” обозначает соединение или комбинацию соединений, которые поддерживают сеть (или переплетение, или матрицу) из взаимосвязанных анизотропных проводящих наночастиц, которая остается после испарения растворителя из смеси, при этом на подложке образуется пленка, гель или полутвердый слой. Некоторые примеры связующих, применяемых при практическом осуществлении различных вариантов осуществления настоящего изобретения, включают простые эфиры целлюлозы, полярные виниловые полимеры, неполярные виниловые полимеры и водорастворимые полимеры.

[19] В контексте настоящего документа фраза “простой эфир целлюлозы” обозначает целлюлозный полимер, который содержит по меньшей мере одну функциональную группу простого эфира в составе мономерных субъединиц, которые составляют указанный полимер. В некоторых вариантах осуществления 'простой эфир целлюлозы' может содержать преимущественно группы простого эфира. Простой эфир целлюлозы, как правило, не содержит ни одной группы сложного эфира.

[20] В контексте настоящего документа термин “покрытие” (в виде имени существительного) обозначает полученную пленку, сформированную при нанесении смеси на поверхность. В некоторых вариантах осуществления термины “покрытие” (в виде имени существительного) и “слой” можно использовать в качестве синонимов, при этом они могут обозначать полученную пленку, сформированную при нанесении смеси на поверхность. В некоторых вариантах осуществления полученная пленка может представлять собой жидкость с суспендированными наночастицами, равномерно распределенными в ней. В некоторых вариантах осуществления пленка может представлять собой твердое вещество, сформированное при испарении растворителя из смеси. В контексте настоящего документа “покрытие” (в качестве отглагольного существительного) обозначает действие нанесения смеси на поверхность, благодаря чему формируется пленка.

[21] В контексте настоящего документа термин “проводящий” обозначает обладание свойством проводимости, при этом указанная проводимость может представлять собой электрическую проводимость и/или тепловую проводимость.

[22] В контексте настоящего документа фраза “проводящий слой” обозначает слой или покрытие (или, в некоторых случаях, несколько отложенных слоев), отложенные на подложке, при этом слой является электропроводящим и/или теплопроводящим. В некоторых вариантах осуществления указанный проводящий слой может представлять собой жидкость. В некоторых вариантах осуществления указанный проводящий слой может представлять собой твердое вещество, полутвердое вещество или гель. Вкратце, 'проводящий слой', формируемый при осуществлении настоящего изобретения на практике, может представлять собой сеть (или решетку) из анизотропных проводящих наночастиц, отложенных на подложке, при этом указанная сеть из анизотропных проводящих наночастиц по меньшей мере частично инкапсулирована в связующее.

[23] В контексте настоящего документа фраза “проводящий полимер” обозначает полимер, который при выливании на подложку образует проводящий слой. Некоторые неограничивающие примеры проводящих полимеров представляют собой политиофен и его производные, полианилин, поли(3,4-этилендиокситиофен), поли(п-фениленвинилен), полипиррол, полиацетилен или их смеси. Следует понимать, что 'проводящий полимер' не обязательно содержит анизотропные проводящие наночастицы, чтобы быть проводящим.

[24] В контексте настоящего документа фраза “электропроводящий” обозначает обладание способностью проводить электричество.

[25] В контексте настоящего документа фраза “сложноэфирный растворитель” обозначает практически чистое соединение, которое является жидким при температуре окружающей среды и которое содержит по меньшей мере одну сложноэфирную функциональную группу. Некоторые неограничивающие примеры сложноэфирных растворителей представляют собой метилацетат, этилацетат, н-пропилацетат, изопропилацетат, метилпропионат и этилпропионат.[26] В контексте настоящего документа термин “пленка” обозначает оболочку (например, 'проводящий слой'), которая может быть тонкой относительно поверхности, на которой она отложена.

[27] В контексте настоящего документа фраза “кетоновый растворитель” обозначает практически чистое соединение, которое является жидким при температуре окружающей среды и которое содержит по меньшей мере одну кетоновую функциональную группу. Некоторые неограничивающие примеры кетоновых растворителей включают ацетон, метил этил кетон, метилпропилкетон, метилизобутилкетон, метилизоамилкетон, диацетоновый спирт, метиламилкетон, циклогексанон, диизобутилкетон и изопорон.

[28] В контексте настоящего документа термин “слой” можно использовать в качестве синонима термина 'покрытие', при этом обозначая полученную пленку, сформированную при нанесении смеси на поверхность. В некоторых вариантах осуществления полученная пленка может представлять собой жидкость с суспендированными наночастицами, равномерно распределенными в ней. В некоторых вариантах осуществления пленка может представлять собой твердое вещество, сформированное при испарении растворителя из смеси.

[29] В контексте настоящего документа термин “смесь” обозначает продукт, сформированный при объединении (т.е. смешивании) реагентов и растворителей, описываемых в данном документе. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения смесь может содержать по меньшей мере анизотропные проводящие наночастицы, связующее, спиртовой растворитель и сложноэфирный растворитель. В некоторых вариантах осуществления смесь также может представлять собой раствор.

[30] В контексте настоящего документа термин “наночастица” обозначает частицу, характеризующуюся по меньшей мере одним размером, который представляет собой диапазон от 1 нанометра до 999 нанометров в длину.

[31] В контексте настоящего документа “полимер со структурой, сформированной методом фотолитографии”, обозначает материал, который может откладываться в виде сплошного слоя на поверхности и отверждаться в областях, которые облучают электромагнитным излучением, лазерами или электронными пучками. При изготовлении интегральных схем их, как правило, называют фоторезистными материалами, и их структурируют с применением стандартных способов структурирования. Электромагнитное излучение, как правило, находится в ультрафиолетовом (UV) диапазоне.

[32] В контексте настоящего документа фраза “полярный виниловый полимер” обозначает виниловый полимер, который содержит по меньшей мере одну полярную функциональную группу в составе мономерных субъединиц, которые содержат указанный полимер. Некоторые неограничивающие примеры полярных виниловых полимеров включают поливинилпирролидон (PVP), поливинилбутираль (PVB), поливиниловый спирт (PVA), поливинилацетат и полиакриловую кислоту.

[33] В контексте настоящего документа термин “твердое вещество”, как правило, предназначен для разграничения жидкой смеси и 'твердого' материала, который остается после того, как растворитель из жидкой смеси испарился. Термин “твердое вещество” также можно использовать в отношении реагентов, которые находятся в 'твердой' форме при приобретении для приготовления смеси, как описано в данном документе. Термин 'твердое вещество' не подразумевает предположение, что материал является хрупким или негибким. На самом деле, во многих вариантах осуществления, остающийся 'твердый' проводящий слой может быть достаточно гибким, после того, как смеси по настоящему изобретению были нанесены на подложку и растворителям в указанной смеси обеспечили возможность испариться. Термин 'твердое вещество' также не подразумевает исключение ситуаций, при которых твердое соединение, например, суспендировано в жидкости.

[34] В контексте настоящего документа термин “трафарет” обозначает маскирующий слой в качестве либо отдельной пленки, либо структурированного слоя на поверхности.

[35] В контексте настоящего документа термин “поверхностно-активное вещество” обозначает практически чистое соединение, которое является амфифильным и содержит по меньшей мере одну полярную функциональную группу и по меньшей мере одну неполярную функциональную группу. Поверхностно-активное вещество может иметь либо ионную, либо неионную природу. Некоторые неограничивающие примеры ионных поверхностно-активных веществ включают лаурилсульфат натрия (SDS), луарилсульфат аммония, перфтороктансульфонат, стеарат натрия, соли жирных кислот и бромид цетилтриметиламмония (СТАВ). Некоторые неограничивающие примеры неионных поверхностно-активных веществ включают цетиловый спирт, стеариновый спирт, полиоксиэтиленгликольалкиловые простые эфиры, полиоксипропиленгликольалкиловые простые эфиры, сополимеры полиэтиленоксид-блок-пропиленоксид и фторполимер-блок-полиэтиленоксиды.

[36] В контексте настоящего документа термин “подложка” обозначает материал-основу. Подложки, применяемые при осуществлении настоящего изобретения на практике, могут представлять собой прозрачные материалы, такие как стекло или прозрачные полимерные материалы. Как правило, 'подложка' будет прозрачной, полупрозрачной или матовой. Однако, 'подложка' не обязательно всегда должна пропускать свет.

[37] В контексте настоящего документа термин “прозрачный” обозначает свойство материала (например, подложки или проводящего слоя), при котором указанный материал допускает пропускание по меньшей мере 50% света, направленного на одну сторону указанного материала, к другой стороне указанного материала.

[38] В контексте настоящего документа фраза “теплопроводящий” обозначает обладание способностью проводить тепло.

[39] В контексте настоящего документа в отношении смеси термин “однородный” обозначает ситуацию, при которой твердые компоненты указанной смеси практически гомогенно распределены по всей указанной смеси, так что имеется небольшое набухание, локализация, комкование или агрегация каких-либо нерастворенных твердых веществ, которые остаются в указанной смеси, или таковые не обнаруживаются.

[40] В контексте настоящего документа фраза “водорастворимый полимер” обозначает полимер, который содержит преимущественно полярные мономерные субъединицы, которые придают полимеру растворимость в воде. Некоторые неограничивающие примеры водорастворимых полимеров, которые можно применять при осуществлении настоящего изобретения на практике, включают карбоксиметилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу, гидроксипропилметилцеллюлозу, метилцеллюлозу, поливиниловый спирт (PVA), полистиролсульфонат, полиаллиламин, полиэтиленимин (PEI), поли(2-этил-2-оксазолин), полиэтиленоксид, полиэтиленгликоль, поливинилпирролидон и их комбинации.

[41] В контексте настоящего документа в отношении смеси фраза “весовой процент” обозначает вес одного компонента или выбранного числа компонентов указанной смеси касательно того, как он/они относится/относятся к весу всех компонентов указанной смеси.

4. Общая часть

[42] Следует понимать, что обсуждение, изложенное ниже в этом разделе “Общая часть”, может относиться к некоторым или ко всем различным вариантам осуществления настоящего изобретения, описанным в данном документе.

Подложка

[43] Согласно различным вариантам осуществления настоящего изобретения проводящий слой формируют и/или откладывают на подложке. Подложка может быть прозрачной. Подложка может быть полупрозрачной. Подложка может быть матовой. Подложка может представлять собой материал, который объединяет два или более из этих свойств в различных местах подложки. Одна или несколько зон подложки могут быть непрозрачными или даже могут отражать свет. Во многих случаях подложка является прозрачной или полупрозрачной.

[44] Подложка может представлять собой жесткий материал, такой как стекло, поликарбонат, сложный полиэфир, акриловый полимер или их комбинации. Подложка может представлять собой гибкую пленку, причем такая пленка выполнена из поли(этилентерефталата) (PET), поли(этиленнафталата) (PEN) или термопластических полимеров, таких как поливинилидендифторид (PVDF) или политетрафторэтилен (известный также как TEFLON), или комбинаций любого из вышеуказанного. Подложка может быть выполнена из других полимеров, таких как акрилаты, метакрилаты, полиолефины, полистиролы или их комбинаций или сополимеров. Подложка может быть выполнена из многих разнородных материалов или из слоев из различных разнородных материалов. Подложку можно обрабатывать или медленно охлаждать для уменьшения сморщивания и/или повышения стабильности.

Проводящий слой

[45] В вариантах осуществления настоящего изобретения 'проводящий слой' формируют и/или откладывают на подложке. Проводящий слой представляет собой теплопроводящий и/или электропроводящий. В большинстве случаев проводящий слой можно формировать путем обеспечения контакта подложки со смесью, как более подробно описано ниже. Указанная смесь может представлять собой жидкость, пасту или гель, которые можно наносить на подложку, благодаря чему формируется пленка (известная также как покрытие или слой). Указанная смесь содержит анизотропные проводящие наночастицы, которые более подробно описаны ниже. Указанные анизотропные проводящие наночастицы присутствуют в указанной смеси, так что когда при откладываются на подложку, они формируют сеть из частиц, которые способны проводить электричество и/или тепло через указанный 'проводящий слой'.

[46] Следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления 'проводящий слой' может содержать более одного 'слоя' материала, который отложен на подложке. Иначе говоря, в некоторых вариантах осуществления смесь можно наносить более чем за одно нанесение или при помощи (слой-на-слой) последовательного нанесения двух или разнородных смесей. На самом деле, в некоторых вариантах осуществления проводящие свойства полученного 'слоя' или 'пленки' (т.е. конечного 'проводящего слоя') можно регулировать или настраивать за счет числа слоев смеси и/или композиции различных слоев смеси, которые нанесены на подложку. Следовательно, то, что обозначают как 'проводящий слой', в некоторых случаях может содержать несколько отдельных слоев, которые были нанесены на подложку, благодаря чему формируется проводящая сеть по меньшей мере на части по меньшей мере одной поверхности подложки.

[47] В некоторых вариантах осуществления 'проводящий слой' полностью покрывает поверхность подложки. В некоторых вариантах осуществления 'проводящий слой' покрывает только часть одной или нескольких поверхностей подложки. В некоторых вариантах осуществления 'проводящий слой' можно наносить на подложку с формированием двух- или трехмерной структуры. В некоторых вариантах осуществления на подложку можно наносить несколько слоев, некоторые из которых могут быть сформированы из непроводящих материалов. Например, первый 'проводящий слой' можно наносить на подложку со структурой, затем непроводящий слой можно наносить со структурой поверх указанной подложки и по меньшей мере части указанного первого 'проводящего слоя' и затем второй 'проводящий слой' можно наносить (необязательно со структурой) поверх указанной подложки и по меньшей мере части указанного непроводящего слоя и по меньшей мере части указанного первого проводящего слоя, так что имеется по меньшей мере частичный контакт между частями первого и второго 'проводящих слоев'. Этот процесс можно повторять несколько раз, благодаря чему образуется сложная структурированная взаимосвязанная проводящая сеть или сети в двух или трех измерениях.

[48] Структурированные проводящие слои также можно формировать при помощи, например, сначала отложения непроводящего слоя, при этом анизотропные проводящие наночастицы откладывают с непроводящим связующим, смолой или добавкой, которые ингибируют проводимость между анизотропными проводящими наночастицами. Примером непроводящего связующего, смолы или добавки, которые могут ингибировать проводимость между индивидуальными анизотропными проводящими наночастицами, является такое, которое предпочтительно прилипает к поверхности проводящих наночастиц и экранирует указанные наночастицы от взаимодействия в виде проводимости с другими наночастицами, и при этом указанное непроводящее связующее, смолу или добавку можно по меньшей мере частично счистить с наночастиц посредством физической или химической обработки. В некоторых вариантах осуществления анизотропные проводящие наночастицы отложенного непроводящего слоя, в качестве альтернативы, можно предварительно покрывать указанным непроводящим связующим, смолой или добавкой для придания им свойства непроводимости. Покрывают ли предварительно анизотропные проводящие наночастицы непроводящим связующим, смолой или добавкой, или их включают при отложении непроводящего слоя является вопросом выбора.

[49] Указанное непроводящее связующее, смолу или добавку выбирают так, чтобы его можно было удалить при определенных условиях, благодаря чему восстанавливается проводимость между анизотропными проводящими наночастицами. Например, непроводящее связующее, смолу или добавку можно частично или полностью счищать путем облучения анизотропных проводящих наночастиц непроводящего слоя. В некоторых вариантах осуществления непроводящее связующее, смолу или добавку можно частично или полностью удалять с анизотропных проводящих наночастиц непроводящего слоя посредством химической обработки.

[50] Затем, например, может быть получен структурированный проводящий слой при помощи отложения непроводящего слоя и последующего облучения определенных участков непроводящего слоя, благодаря чему в пределах указанного участка с анизотропных проводящих наночастиц избирательно счищается непроводящее связующее, смола или добавка и благодаря чему они вновь переходят в состояние проводимости между указанными наночастицами. Подобным образом, например, может быть получен структурированный проводящий слой при помощи отложения непроводящего слоя и последующей химической обработки определенных участков непроводящего слоя, благодаря чему в пределах указанного участка с анизотропных проводящих наночастиц выборочно счищается непроводящее связующее, смола или добавка и благодаря чему они вновь переходят в состояние проводимости между указанными наночастицами.

[51] В некоторых вариантах осуществления это может выполнить путем сначала маскирования непроводящего слоя при помощи либо трафарета, либо полимера со структурой, сформированной методом фотолитографии, которые будут блокировать химическую обработку или обработку облучением и защищать непроводящее связующее или добавку для поддержания непроводящего состояния в таких областях слоя. Облучение, например, может представлять собой либо УФ свет, либо электромагнитное излучение, которые придают непроводящим участкам проводимость путем удаления, разрушения или дезактивации связующего или добавки, которые ингибируют проводимость между анизотропными проводящими наночастицами с обеспечением проводимости в двух или трех направлениях слоя. Облучение также может происходить, например, посредством сканирования лазерным или электронным пучком для активации анизотропных проводящих наночастиц и придания непроводящему слою проводимости в таких областях, которые подверглись воздействию сканирующего лазерного или электронного пучка.

[52] Химическую обработку можно осуществлять, например, посредством погружения, покрытия, распыления или окрашивания слоя. Химическую обработку, например, также можно применять в виде пара.

[53] Некоторые неограничивающие примеры связующих, смол или добавок, которые ингибируют проводимость между наночастицами, включают отверждаемые ультрафиолетом (УФ) винилакрилаты, такие как винилакрилаты, в основе которых лежат триметилолпропантриакрилат или диметилсилоксаны. Некоторые неограничивающие примеры добавок включают поверхностно-активные вещества, такие как бромид цетилтриметиламмония и алкилдитиотиадиазол. Некоторые неограничивающие примеры добавок включают метилнадикангидрид, дициандиамид и подобные молекулы.

[54] Преимущество получения структурированного проводящего слоя путем модификации отложенного непроводящего слоя, как описано выше, заключается в том, что его можно получать при помощи однократного отложения по сравнению с несколькими этапами отложения слоев.

Смеси

[55] В некоторых вариантах осуществления смеси, применяемые при осуществлении настоящего изобретения на практике, могут содержать: a) по меньшей мере один спиртовой растворитель; b) по меньшей мере один сложноэфирный растворитель; c) по меньшей мере один простой эфир целлюлозы, сольватированный в них; и d) анизотропные проводящие наночастицы, равномерно распределенные в указанной смеси. Указанные смеси обычно можно называть чернилами или проводящими чернилами. Указанные смеси или чернила могут образовывать пленки, которые, будучи достаточно тонкими, могут формировать прозрачные и/или проводящие слои (или пленки) на всей или части одной или нескольких поверхностей подложки.

[56] В некоторых вариантах осуществления смеси, применяемые при осуществлении настоящего изобретения на практике, могут содержать; a) по меньшей мере один спиртовой растворитель; b) по меньшей мере один кетоновый растворитель; c) по меньшей мере один полярный виниловый полимер, сольватированный в них; и d) анизотропные проводящие наночастицы, равномерно распределенные в указанной смеси. Указанные смеси обычно можно называть чернилами или проводящими чернилами. Указанные смеси или чернила могут образовывать пленки, которые могут формировать прозрачные и/или проводящие слои (или пленки) на всех или части одной или нескольких поверхностей подложки.

[57] В некоторых вариантах осуществления смеси, применяемые при осуществлении настоящего изобретения на практике, могут содержать: a) по меньшей мере один алифатический или ароматический растворитель; b) по меньшей мере один спиртовой растворитель; c) по меньшей мере один неполярный виниловый полимер, сольватированный в них; и d) анизотропные проводящие наночастицы, равномерно распределенные в указанной смеси. Указанные смеси обычно можно называть чернилами или проводящими чернилами. Указанные смеси или чернила могут образовывать пленки, которые могут формировать прозрачные и/или проводящие слои (или пленки) на всей или части одной или нескольких поверхностей подложки.

[58] В некоторых вариантах осуществления смеси, применяемые при осуществлении настоящего изобретения на практике, могут содержать; a) по меньшей мере один спиртовой растворитель; b) воду; c) по меньшей мере один водорастворимый полимер, сольватированный в них; и d) анизотропные проводящие наночастицы, равномерно распределенные в указанной смеси. Указанные смеси обычно можно называть чернилами или проводящими чернилами. Указанные смеси или чернила могут образовывать пленки, которые могут формировать прозрачные и/или проводящие слои (или пленки) на всех или части одной или нескольких поверхностей подложки.

[59] Следует понимать, чтобы быть прозрачными, проводящие слои (или пленки) будут достаточно тонкими для обеспечения возможности прохождения через них света. Если проводящие слои являются слишком толстыми, будет проходить недостаточное количество света. Толщина проводящего слоя, следовательно, зависит от точных свойств светопропускания смеси.

[60] В некоторых вариантах осуществления смеси по настоящему изобретению могут необязательно содержать добавки для улучшения или контроля текучести, способности образовывать покрытие, вязкости, однородности отложения или цвета полученного проводящего слоя. В некоторых вариантах осуществления добавки могут менять свойства формирования пленки, минимизировать дефекты формирования пленки, повышать сопротивление, а также изменять адгезию и/или прочность или воздействовать на гидрофобные или гидрофильные свойства поверхности. В некоторых вариантах осуществления добавки могут менять гибкость полученного проводящего слоя. Примером добавки является поверхностно-активное вещество.

[61] Компоненты указанных смесей, как правило, можно классифицировать как жидкие компоненты и твердые компоненты. Спиртовые, сложноэфирные, кетоновые, алифатические и ароматические растворители, а также вода представляют собой жидкие компоненты. Простой эфир целлюлозы, полярный виниловый полимер, неполярный виниловый полимер, водорастворимый полимер и анизотропные проводящие наночастицы представляют собой твердые компоненты. В то время как такой компонент, как простой эфир целлюлозы, полярный виниловый полимер, неполярный виниловый полимер и водорастворимый полимер, будут по меньшей мере частично растворяться в растворителях смеси, анизотропные проводящие наночастицы, как правило, практически не растворяются (и, следовательно, являются суспендированными) в смеси.

[62] Проводящий слой или прозрачный проводящий слой, сформированный из указанных смесей, как правило, представляет собой сухую пленку, которая образуется при испарении растворителя из указанной смеси. В некоторых вариантах осуществления предпочтительным может быть применение проводящего слоя, пока он остается жидким. Если требуется твердый или полутвердый проводящий слой, то проводящую пленку можно получать в результате испарения растворителя. Испарение растворителя может происходить при температуре и/или давлении окружающей среды, или его можно ускорять путем нагревания и/или вакуумного испарения. В результате испарение растворителя из смеси, которая была отложена на поверхности или поверхностях подложки, образуется проводящий слой, который представляет собой сеть из анизотропных проводящих наночастиц, которая по меньшей мере частично инкапсулирована связующим.

[63] Авторы настоящего изобретения определили, что проводящие свойства/качество прозрачных проводящих слоев (известных также как прозрачные проводящие пленки) могут зависеть от того, насколько равномерно распределены анизотропные проводящие наночастицы в указанной смеси. Иначе говоря, если анизотропные проводящие наночастицы демонстрируют тенденцию к локализации, комкованию или агрегации, слой или пленка, образованные путем нанесения смеси на подложку, не будут проявлять хорошую проводимость. Без желания быть связанным какой-либо теорией полагают, что когда анизотропные проводящие наночастицы локализуются, комкуются или агрегируют, они не формируют (или с меньшей вероятностью формируют) взаимосвязанную сеть в полученном слое или покрытии. Вследствие этого, предпочтительно, чтобы анизотропные проводящие наночастицы равномерно распределялись в смеси - что обычно будет приводить к тому, что анизотропные проводящие наночастицы будут однородно распределены в полученной пленке.

[64] Наблюдения авторов настоящего изобретения поддерживаются примерами 2, 3 и 4 и связанными с ними таблицами II-IV. В таблицах II-IV, в частности, показано, что определенные смеси, содержащие комбинации растворителей, которые можно найти в некоторых справочных источниках, приводят к агрегации анизотропных проводящих наночастиц в смеси, а полученные пленки являются слабо электропроводящими.

[65] В своей совокупности, информация, представленная в примерах 1-4 и таблицах I-IV, подтверждает точку зрения авторов настоящего изобретения, что не все комбинации растворителей и связующих будут образовывать проворящий слой, и, на самом деле, определенные комбинации дают превосходные эксплуатационные характеристики, тогда как другие дают плохие эксплуатационные характеристики. В частности, смеси, описанные в данном документе, обычно представляют собой превосходные чернила, которые образуют превосходные проводящие слои.

[66] Проще говоря, выбранные растворители и природу выбранного связующего (например, простой эфир целлюлозы, полярный виниловый полимер, неполярный виниловый полимер и водорастворимый полимер) объединяют для получения превосходных характеристик. Например, авторы настоящего изобретения обнаружили, что спиртовой растворитель, сложноэфирный растворитель и связующее на основе простого эфира целлюлозы (а не сложного эфира целлюлозы) при объединении с анизотропными проводящими наночастицами и смешивании в определенных пропорциях могут формировать высокопроводящий прозрачный слой (т.е. пленки). Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что спиртовой растворитель, кетоновый растворитель и связующее на основе полярного винилового полимера при объединении с анизотропными проводящими наночастицами и смешивании в определенных пропорциях могут формировать высокопроводящий прозрачный слой (т.е. пленки). Авторы настоящего изобретения дополнительно обнаружили, что спиртовой растворитель, алифатический растворитель и связующее на основе неполярного винилового полимера при объединении с анизотропными проводящими наночастицами и смешивании в опре