[发明专利]通过光能或热能成形的导电材料、导电材料的制备方法以及导电组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种导电材料，特别涉及一种具有纳米结构的导电材料。

背景技术

人类文明进入21世纪，对于信息产品的要求已到了轻、薄、短、小、软及可挠曲等六个特点。根据IDTechEX在2005年统计，未来软性电子市场规模将在2010年达到47亿5千万美金，2025年将可达2500亿美元。而随着软性电子的崛起，可在基材上制作导电层的导电油墨更显重要。NanoMarkets于2006年预测导电油墨市场规模将从2007年的0.11亿美元成长至2013年的13.61亿美元，每年复合成长率接近100％。由此可知，导电油墨的发展将带动“软性电子”及“软性传感器”等新兴产业的发展。此外，导电油墨可搭配喷印或网版印刷等方式进行基材上导电层的图案化制作，其不需繁琐的曝光、显影或蒸镀等制程，所以更可符合“节能减碳”及“低成本”等未来趋势。

目前导电油墨的导电填充材料可使用金、银、铜、铁及铝等金属材料，而当上述金属纳米化后，其表面积急遽增加，导致金属材料的熔点下降，有助于导电层的烧结，例如：银的熔点为690℃，而2nm的纳米银熔点约为100℃左右，亦即仅需100℃的温度就可对纳米银粒子进行退火，提升电导率。目前市面上最常采用的导电油墨的填充物为纳米银，其相比于其它金属具有中低价格、高电导率、氧化物具导电性、低烧结温度及稳定性佳等特点，因此被广泛使用。铜的成本虽比银低且电导率并无太大差异，但其易氧化，因此使用性受到较大限制。根据统计，目前所发展出的导电油墨产品有95％以上皆采用纳米银当做填充物。

导电油墨是由导电粒子、连结剂及助剂(如摇变剂等)等组合物所组成，当油墨通过喷印或网版印刷等制程涂布于基材上时，其须经过高温烧结将其内的联结物或其它混合物质烧掉后，并使导电粒子产生烧结作用后才能有效提升导电材料的电导率。然而，在高温烧结的过程中，热会造成基材的破坏，特别是在使用由许多不同材质所组成的基材时，由于各材质的热涨冷缩系数不同，更容易产生热裂解或翘曲等不欲见的现象。此外，若使用在较低熔点的软性基板上(如：PET或PMMA)，还会造成基板的烧毁或热变形等热破坏。

美国专利公开号US 2007/0,074,316揭露一种透明导电胶体(transparentconductor)，该透明导电体包含一基板及多个纳米银线。该多个纳米银线于基材内部所形成的网络结构可有效提升胶体的电导率，进而达到“透明及具导电”的功能。

美国专利U.S.7,341,680提出可喷印式的导电油墨。其组成可为两种形式的材料组成。第一种形式为线、锥形、圆盘形及平板形等，其长宽比须大于1∶3。而另一材料可为圆形、椭圆形、圆柱形或角椎形，其可填补第一形式材料的孔洞，使导电层的平整度更好。

综上，现今的导电材料当使用具纳米粒子的导电油墨或涂料制作时，需要经过容易产生不良结果的高温烧结制程，如因烧结温度过高导致电导率下降；而使用仅具纳米线的材料制作的导电材料，却又容易发生平整度与致密度不良的情形且无法进一步提升电导率。因此，有必要发展出具有良好的平整度且可提高电导率的导电材料及其制备方法。

发明内容

本发明的一实施例揭示一种导电材料，其包含纳米线材以及纳米连结子，其中该纳米线材与该纳米连结子间的重量比例为9∶1～1∶9。

本发明的一实施例揭示一种可通过光能或热能提升电导率的导电材料的制备方法，其包含下列步骤：提供混成溶液，该混成溶液包含纳米线材及纳米连结子，其中该纳米线材及该纳米连结子的重量比例为9∶1～1∶9；以及固化该混成溶液，而获得该纳米线材及该纳米连结子所组成的导电混合物。

本发明的一实施例揭示具纳米结构的导电组合物，其包含混成溶液、纳米线材及纳米连结子。其中，该纳米线材及该纳米连结子所占的重量比例约为1∶9～9∶1。

附图说明

图1与2显示本发明一实施例的导电材料中的纳米连结子经光照或热能施予后，连结周围纳米线材或纳米连结子的示意图；

图3显示本发明一实施例的导电材料内纳米银线材与银纳米连结子混合比例为4∶1重量比时的扫描式电子显微镜照片；

图4显示本发明一实施例的导电材料内纳米银线材与银纳米连结子混合比例为3∶2重量比时的扫描式电子显微镜照片；

图5显示本发明一实施例的导电材料内纳米银线材与银纳米连结子混合比例为2∶3重量比时的扫描式电子显微镜照片；

图6显示本发明一实施例的导电材料内纳米银线材与银纳米连结子混合比例为1∶4重量比时的扫描式电子显微镜照片；