[发明专利]碳纳米管复合膜及该复合膜的制造方法

说明书

本发明的课题在于，提供一种能够进行良好的电连接，使充分量的电流流入薄膜，控制电流量的碳纳米管(CNT)网络，其特征在于，通过在CNT薄膜中将无机半导体的微粒、优选为金属卤化物、金属氧化物、金属硫化物等微粒作为连接点分配在CNT与CNT之间，构建CNT或CNT混合材料的网络。

技术领域

本发明涉及碳纳米管复合膜及该复合膜的制造方法。

背景技术

透明导电膜是指透明且能够使电流流通的膜。目前，透明导电膜主要是ITO(Indium Tin Oxide，铟锡氧化物)。ITO膜表现出90％的透过率、10Ω/sq(有时也记作Ω/□)左右的薄膜电阻的优异的性能，但存在作为稀有金属的铟资源枯竭的问题以及缺乏柔软性的问题。另外，由于通过真空成膜工艺进行制造，也耗费成本。

于是，需求一种代替ITO的新电极材料，作为这种代替材料，可举出碳纳米管(以下，称为“CNT”)、金属纳米线或导电性聚合物，其中，最期待的是电性能和机械性能等优异的CNT。

CNT作为可发挥各种新功能的新材料受到了广泛的关注，在世界各地进行了积极的研究开发。未来，为了有效地用于以上述透明导电膜为代表的各种工业用途，不单独使用一根CNT，而需要将多个CNT分散在基板上形成薄膜，构建CNT彼此的网络，进行使用。

通常，将CNT的分散溶液滴在基板上后，进行干燥，从而在溶液滴下部构建CNT网络，形成CNT薄膜。然而，CNT薄膜表现出不同于单独一根CNT的性质。例如，CNT薄膜的导电率显著比单独的CNT差。认为这是因为CNT与CNT之间的电传导对CNT薄膜的导电率产生很大影响。

因此，需要使CNT与CNT在物理上进行良好的电连接，构建高品质的CNT网络，为此，在连接区域制造节点(node)是有效的。

因此，已知一种在CNT表面形成羧基，并以异氰酸酯作为节点制造CNT网络结构的方法(专利文献1)。然而，在该方法中，为了在CNT表面形成羧基，损害了CNT的良好的电特性，而且，存在由于将作为非导电性物质的异氰酸酯用于连接所以CNT彼此不能进行良好的电连接的问题。

另外，已知一种方法(专利文献2)，所述方法采用重复进行在使二氧化硅粒子吸附在基板上的基础上使CNT静电吸附，进一步地在其基础上使二氧化硅粒子吸附的工序的所谓的交替吸附的方法制造使用二氧化硅粒子的CNT网络的方法。然而，该方法存在由于将作为非导电性物质的二氧化硅粒子用于连接所以CNT之间不能进行良好的电连接的问题。

另外，还提出了：制备由金属氧化物构成的导电性无机纳米粒子的分散液和CNT分散液，使两种分散液交替暴露在基板上，从而将无机纳米粒子分配到整个CNT网络，提高CNT薄膜的导电性(专利文献3)。

然而，影响CNT网络的导电性的仅是偶然配置于CNT的连接部的无机纳米粒子，存在由于存在于CNT的表面的无机纳米粒子不能有助于导电性所以不能有效地影响CNT网络的导电性的问题。实际上，在该文献的实施例中，制成的薄膜的薄膜电阻为1000～1500Ω/sq左右，作为透明导电膜使用，因此，不能说是充分的薄膜电阻。

进一步地，还提出了将金属配置在CNT薄膜内的CNT连接部，形成桥梁，提高CNT薄膜的导电性(专利文献4，非专利文献1、2).

然而，由于通常金属粒子吸收可见光，因此，如果使用所述金属粒子制造CNT透明导电膜，则存在金属粒子的含量越增加，膜的透过率越减少的问题。另外，专利文献4的方法是为了在CNT连接部配置金属形成桥梁，首先将含有金属离子的液体喷射到CNT薄膜上，然后在CNT薄膜流通电流，从而在CNT连接部实施该金属的电镀，以金属形式析出的花费劳力和时间的方法，需要使CNT网络接触金属电极以使电流流通。因此，作为通常需要大面积成膜的透明导电膜的制造方法是不现实的。