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多孔質金属ワイヤー、それを含有する膜、及びそれらの製造方法 UPDATE 外国出願あり

国内特許コード P210017770
整理番号 P20130045-02
掲載日 2021年6月9日
出願番号 特願2015-534255
登録番号 特許第6730700号
出願日 平成26年8月27日(2014.8.27)
登録日 令和2年7月7日(2020.7.7)
国際出願番号 JP2014072409
国際公開番号 WO2015030045
国際出願日 平成26年8月27日(2014.8.27)
国際公開日 平成27年3月5日(2015.3.5)
優先権データ
  • 特願2013-180592 (2013.8.30) JP
  • 特願2014-037379 (2014.2.27) JP
発明者
  • 林 大和
  • 菅原 賢太
  • 滝澤 博胤
出願人
  • 国立大学法人東北大学
発明の名称 多孔質金属ワイヤー、それを含有する膜、及びそれらの製造方法 UPDATE 外国出願あり
発明の概要 繊維状の有機金属塩を還元することにより、金属ナノ粒子が連結している多孔質金属ワイヤーを形成させる工程を含み、
前記還元が、プラズマ還元、光還元、レーザー照射還元、及び、前記有機金属塩と気体状の還元剤とを接触させる固気還元からなる群から選択されるいずれか一種である多孔質金属ワイヤーの製造方法。
従来技術、競合技術の概要

酸化インジウムスズ(ITO)に代わる透明導電膜を構成するための材料として、銀ナノワイヤーが注目されている(例えば、特開2009-299162号公報(特許文献1))。従来の銀ナノワイヤーの製造方法としては、例えば、保護剤を用いて銀の(100)面を被覆し、(111)面のみを特異的に成長(異方成長)させる方法(Y.Sunら(非特許文献1))や、カーボンナノチューブ等のテンプレート中で銀イオンを還元する方法等が知られている。しかしながら、従来の銀ナノワイヤーの製造方法では、保護剤やテンプレート等の添加剤が必要であり、また、得られた銀ナノワイヤーを透明導電膜の材料として使用する場合には、これらの添加剤を十分に除去する必要があった。このため、従来の銀ナノワイヤーの製造方法では、製造コストの面で問題があり、また、除去後の添加剤の廃棄処理の問題もあった。

産業上の利用分野

本発明は、多孔質金属ワイヤー、それを含有する膜、及びそれらの製造方法に関し、より詳しくは、透明導電膜に好適に利用可能な多孔質金属ナノワイヤー又は多孔質金属マイクロワイヤー、繊維状の有機金属塩を用いた多孔質金属ワイヤーの製造方法、多孔質金属ワイヤーを含有する膜、複合体、及びそれらの製造方法、並びに、繊維状の有機金属塩の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
繊維状の有機金属塩を還元することにより、金属ナノ粒子が連結している多孔質金属ワイヤーを形成させる工程を含み、
前記還元が、前記繊維状の有機金属塩と気体状の還元剤とを接触させる固気還元であり、
前記繊維状の有機金属塩が、酢酸金属塩、プロピオン酸金属塩、酪酸金属塩、吉草酸金属塩及びヘキサン酸金属塩からなる群から選択される少なくとも1種のカルボン酸金属塩であ
前記繊維状の有機金属塩を構成する金属原子及び前記金属ナノ粒子を構成する金属原子が、銀原子、白金原子、及び銅原子からなる群から選択される少なくとも1種である、
多孔質金属ワイヤーの製造方法。

【請求項2】
記還元剤が、ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム、ジボラン及び水素からなる群から選択される少なくとも1種である請求項1に記載の多孔質金属ワイヤーの製造方法。

【請求項3】
銀原子、白金原子、及び銅原子からなる群から選択される少なくとも1種の金属原子を含有する金属化合物と、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸及びヘキサン酸からなる群から選択される少なくとも1種の有機酸とを含有する溶液に大気中で超音波を照射して前記繊維状の有機金属塩を形成する工程を更に含む請求項1又は2に記載の多孔質金属ワイヤーの製造方法。

【請求項4】
銀原子、白金原子、及び銅原子からなる群から選択される少なくとも1種の金属原子を含有する金属化合物と、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸及びヘキサン酸からなる群から選択される少なくとも1種の有機酸とを含有する溶液に大気中で超音波を照射して有機金属塩からなる核を形成する工程と、前記有機金属塩からなる核を含有する分散液にマイクロ波を照射して前記核を異方粒成長させることにより前記繊維状の有機金属塩を形成する工程とを更に含む請求項1又は2に記載の多孔質金属ワイヤーの製造方法。

【請求項5】
前記金属化合物が金属酸化物である請求項又はに記載の多孔質金属ワイヤーの製造方法。

【請求項6】
金属ナノ粒子が連結してなり、前記金属ナノ粒子を構成する金属原子が、銀原子、白金原子、及び銅原子からなる群から選択される少なくとも1種である、多孔質金属ワイヤー。

【請求項7】
前記多孔質金属ワイヤーについて、走査型電子顕微鏡によって前記多孔質金属ワイヤーの平均短軸長さを短辺、前記平均短軸長さの2倍の長さを長辺とする微小分析範囲における空隙の投影面積の割合を測定して得られる空隙率の平均が1~50%である請求項に記載の多孔質金属ワイヤー。

【請求項8】
前記金属ナノ粒子の平均粒子径が10~100nmである請求項又はに記載の多孔質金属ワイヤー。

【請求項9】
アスペクト比(長軸長さ/短軸長さ)の平均値が8~25である請求項のうちのいずれか一項に記載の多孔質金属ワイヤー。

【請求項10】
請求項のうちのいずれか一項に記載の多孔質金属ワイヤーを含有する膜。

【請求項11】
前記多孔質金属ワイヤー同士が金属結合している請求項10に記載の膜。

【請求項12】
ポリカーボネートを含有する基板と請求項のうちのいずれか一項に記載の多孔質金属ワイヤーとを備える複合体。

【請求項13】
繊維状の有機金属塩及び溶媒を含有する塗工液を基板上に塗布する工程と、前記溶媒を除去する工程と、前記繊維状の有機金属塩を還元することにより、金属ナノ粒子が連結している多孔質金属ワイヤーを含有する膜を形成させる工程とを含み、
前記還元が、前記繊維状の有機金属塩と気体状の還元剤とを接触させる固気還元であり、
前記繊維状の有機金属塩が、酢酸金属塩、プロピオン酸金属塩、酪酸金属塩、吉草酸金属塩及びヘキサン酸金属塩からなる群から選択される少なくとも1種のカルボン酸金属塩であ
前記繊維状の有機金属塩を構成する金属原子及び前記金属ナノ粒子を構成する金属原子が、銀原子、白金原子、及び銅原子からなる群から選択される少なくとも1種である、
多孔質金属ワイヤーを含有する膜の製造方法。

【請求項14】
繊維状の有機金属塩及び溶媒を含有する塗工液をポリカーボネートを含有する基板上に塗布する工程と、前記溶媒を除去する工程と、前記繊維状の有機金属塩を還元することにより、金属ナノ粒子が連結している多孔質金属ワイヤーを形成させ、前記基板と前記多孔質金属ワイヤーとを備える複合体を得る工程とを含み、前記還元が前記繊維状の有機金属塩とヒドラジンとを接触させる固気還元であり、
前記繊維状の有機金属塩が、酢酸金属塩、プロピオン酸金属塩、酪酸金属塩、吉草酸金属塩及びヘキサン酸金属塩からなる群から選択される少なくとも1種のカルボン酸金属塩であ
前記繊維状の有機金属塩を構成する金属原子及び前記金属ナノ粒子を構成する金属原子が、銀原子、白金原子、及び銅原子からなる群から選択される少なくとも1種である、
複合体の製造方法。

【請求項15】
銀原子、白金原子、及び銅原子からなる群から選択される少なくとも1種の金属原子を含有する金属化合物と、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸及びヘキサン酸からなる群から選択される少なくとも1種の有機酸とを含有する溶液に大気中で超音波を照射して、酢酸金属塩、プロピオン酸金属塩、酪酸金属塩、吉草酸金属塩及びヘキサン酸金属塩からなる群から選択される少なくとも1種のカルボン酸金属塩である、繊維状の有機金属塩を形成する繊維状の有機金属塩の製造方法。

【請求項16】
銀原子、白金原子、及び銅原子からなる群から選択される少なくとも1種の金属原子を含有する金属化合物と、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸及びヘキサン酸からなる群から選択される少なくとも1種の有機酸と含有する溶液に大気中で超音波を照射して有機金属塩からなる核を形成し、前記有機金属塩からなる核を含有する分散液にマイクロ波を照射して前記核を異方粒成長させることにより、酢酸金属塩、プロピオン酸金属塩、酪酸金属塩、吉草酸金属塩及びヘキサン酸金属塩からなる群から選択される少なくとも1種のカルボン酸金属塩である、繊維状の有機金属塩を形成する繊維状の有機金属塩の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) Yamato HAYASHI's Research Webpage
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