액체 금속 나노입자-공액고분자 복합체를 포함하는 전도성 수성 잉크 및 이의 제조방법
Conductive water ink comprising liquid metal nanoparticle-conjugated polymer complex for and preparation method thereof
특허 요약
본 발명은 액체 금속 나노입자-공액고분자 복합체를 포함하는 전도성 수성 잉크 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 공액고분자의 에멀젼 유도 자가 조립을 통해 물에서 좋은 분산성을 가지며, 전도성이 높은 액체 금속 나노입자-공액고분자 복합체를 포함하는 전도성 수성 잉크를 제조할 수 있고, 제조된 전도성 수성 잉크는 공액고분자가 액체 금속 나노입자를 감싸는 구조로 형성되어 수용액의 장기 안정성을 확보하며, 에멀젼 액적에 기능성 고분자, 예컨대 카테콜계 기능기를 갖는 공액고분자를 추가함으로써 복합체 형성시 기판에 상관없이 강한 접착력을 유도하고, 기판에 증착된 전도성 수성 잉크는 우수한 전도성 및 연신성을 나타냄으로써 소형화되는 스트레쳐블 전자소자의 회로에 유용하게 적용할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

유기 용매에 공액고분자를 용해시켜 제1 용액을 제조하는 단계(S10);상기 제1 용액에 액체 금속을 넣고 초음파 처리하여 액체 금속 나노입자와 공액고분자가 분산된 유상(oil phase)의 제2 용액을 제조하는 단계(S20);물에 계면활성제를 용해시켜 수상(water phase)의 제3 용액을 제조하는 단계(S30);상기 수상의 제3 용액에 유상의 제2 용액을 첨가하여 수중유(o/w)형 나노에멀젼을 제조하는 단계(S40);상기 나노에멀젼 내의 유기 용매를 증발시켜 일부 유기 용매 및 계면활성제를 포함하는 액체 금속 나노입자-공액고분자 복합체를 형성하는 단계(S50); 및상기 액체 금속 나노입자-공액고분자 복합체를 원심분리 후, 물에 재분산하여 유기 용매 및 계면활성제가 제거된 액체 금속 나노입자-공액고분자 복합체를 포함하는 전도성 수성 잉크를 제조하는 단계(S60)를 포함하고,상기 공액고분자는 하기 화학식 1 내지 화학식 4의 공액고분자 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는,전도성 수성 잉크의 제조방법.[화학식 1](상기 화학식 1에서, n은 5 내지 300의 정수이고, m은 1 내지 1000의 정수이다.)[화학식 2][화학식 3][화학식 4](화학식 2 내지 4에서, n은 1 내지 1000의 정수이다.)

2

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3

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4

제1항에 있어서,제1 용액에 기능성 고분자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전도성 수성 잉크의 제조방법.

5

제4항에 있어서, 상기 기능성 고분자는 카테콜계 기능기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전도성 수성 잉크의 제조방법.

6

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7

제1항에 있어서,상기 액체 금속은 갈륨, 인듐, 갈린스탄(Galinstan), EGaIn(eutectic gallium and indium), 금, 은, 주석, 구리, 수은, 납, 비스무트, 카드뮴, 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 전도성 수성 잉크의 제조방법.

8

제1항에 있어서,상기 계면활성제는 폴리비닐알콜(PVOH), 소듐도데실설페이트(SDS) 또는 세트리모늄브로마이드(CTAB) 계면활성제인 것을 특징으로 하는, 전도성 수성 잉크의 제조방법.

9

제1항에 있어서,상기 계면활성제의 농도는 50 mg/mL ~ 100 mg/mL인 것을 특징으로 하는, 전도성 수성 잉크의 제조방법.

10

물; 및 상기 물에 분산된 액체 금속 나노입자-공액고분자 복합체를 포함하고,상기 공액고분자는 하기 화학식 1 내지 화학식 4의 공액고분자 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 전도성 수성 잉크.[화학식 1](상기 화학식 1에서, n은 5 내지 300의 정수이고, m은 1 내지 1000의 정수이다.)[화학식 2][화학식 3][화학식 4](화학식 2 내지 4에서, n은 1 내지 1000의 정수이다.)

11

제10항에 있어서,상기 액체 금속 나노입자-공액고분자 복합체는 액체 금속 나노입자 코어와, 상기 액체 금속 나노입자 코어를 둘러싼 공액고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전도성 수성 잉크.

12

제10항에 있어서,상기 액체 금속 나노입자-공액고분자 복합체는 액체 금속 나노입자 코어와, 상기 액체 금속 나노입자 코어를 둘러싼 공액고분자와, 상기 액체 금속 나노입자 코어를 둘러싸면서 공액고분자가 함침된 유기용매 층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전도성 수성 잉크.

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14

삭제

15

제10항에 있어서,상기 공액고분자에 기능성 고분자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전도성 수성 잉크.

16

제15항에 있어서, 상기 기능성 고분자는 카테콜계 기능기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전도성 수성 잉크.

17

삭제

18

제10항에 있어서,상기 액체 금속은 갈륨, 인듐, 갈린스탄(Galinstan), EGaIn(eutectic gallium and indium), 금, 은, 주석, 구리, 수은, 납, 비스무트, 카드뮴, 및 이들의 합금 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 전도성 수성 잉크.

19

제10항의 전도성 수성 잉크를 기판 상에 도포한 후 가열하거나 자연적으로 잉크의 용매를 증발시켜 형성된,액체 금속 나노입자-공액고분자 복합체를 포함하는 배선.

20

제19항에 있어서,상기 배선은 0% 초과 내지 30% 이하의 인장 변형률에서 0 Ω 초과 내지 10 Ω 범위의 전기 저항을 나타내는 것을 특징으로 하는 배선.