(57)【要約】本発明は、貴金属からナノ粒子を製造するための方法、当該方法を用いて製造されたナノ粒子の使用に関する。製造されるナノ粒子の粒子サイズに直接に影響する、貴金属からのナノ粒子を簡潔かつ安価に製造するための可能性を提供することが、発明の目的である。銀、金及び白金のナノ粒子が、本発明に従う方法を用いて、粒子サイズが調節可能に製造される。各貴金属の化合物が水溶液に溶解され、或いは、貴金属が酸混合物に溶解される。少なくとも１種の界面活性剤を含有する水溶液が各溶液に添加され、銀及び白金にはさらに還元剤が加えられる。化合物又は貴金属の濃度、温度、ｐＨ及び界面活性剤の割合のパラメータが、粒子サイズに影響する。各溶液から沈殿された貴金属粒子は遠心分離されうる。【選択図】なし
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銀、金及び白金から選択される貴金属から、調整可能な粒子サイズを有するナノ粒子を製造するための方法であって、
各貴金属の化合物が水溶液に溶解され、又は、貴金属が酸混合物に溶解され；
少なくとも１種の界面活性剤を含む水性又はアルコール性溶液が各溶液に添加され、銀及び白金にはさらに還元剤が添加され；
当該方法においてナノ粒子の粒子サイズは、化合物又は貴金属の濃度、温度、ｐＨ及び界面活性剤の割合のパラメータに影響を及ぼすことによって影響され；
前記各溶液から沈殿された貴金属粒子が遠心分離される方法。
【請求項２】
前記粒子サイズが、使用される化合物又は貴金属がより低濃度であること、及び／又は昇温、及び／又は界面活性剤の割合がより高いこと、で低減されることを特徴とする、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記粒子サイズが、ｐＨの上昇で低減されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
金又は白金のナノ粒子の製造のために、各金属が塩酸及び硝酸の混合物に溶解されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
ナノ粒子の製造のために、好ましくは１００℃から１５０℃の範囲の温度で、銀が熱硝酸に溶解されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
界面活性剤が、アルコキシレート、アルキロールアミド、エステル、アミンオキシド、アルキルポリグルコシド、アルキルフェノール、アリルアルキルフェノール、水溶性ホモポリマー、水溶性統計コポリマー、水溶性ブロックコポリマー、水溶性グラフトポリマー、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール及びポリビニルアセテートのコポリマー、ポリビニルピロリドン、セルロース、スターチ、ゼラチン、ゼラチン誘導体、アミノ酸ポリマー、ポリリジン、ポリアスパラギン酸、ポリアクリル酸、ポリエチレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリメタクリル酸、芳香族スルホン酸とホルムアルデヒドの縮合物、ナフタレンスルホン酸、リグノスルホン酸、アクリルモノマーの共重合体、ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、ポリ（２−ビニルピリジン）、ブロックコポリエーテル、ポリスチレンブロックを有するブロックコポリエーテル、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、及びポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドから選択されて用いられることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
ヒドロキシルアミンが銀からのナノ粒子の製造のために使用され、ヒドラジン水和物又は水素化ホウ素ナトリウムが白金からのナノ粒子の製造のために還元剤として使用されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
溶液のｐＨが、添加されるＮａＯＨ、添加されるＮＨ３又は添加されるピペリジンによって調整されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに従う方法を用いて製造されたナノ粒子の、導電性及び／又はプリント可能なインク、及び、導電性で光学反射性の層を製造するための使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能層（例えば導電性層）や修飾表面（例えば光学反射層）をプリントし、或いは形成するための、プリント可能な懸濁液、インク又はペーストの製造のための、貴金属からナノ粒子を製造するための方法、及び、当該方法を用いて製造されたナノ粒子の使用に関する。銀、金又は白金のナノ粒子が本方法を用いて製造される。これらの貴金属の触媒的な効果もまた利用されうる。
【０００２】
貴金属のナノ粒子、特に銀は、様々な適用方法を用いて基板に塗布されうるインクの製造のために用いられている。このようなインクの焼結特性ゆえに、この点において特に十分な焼結のために要求される温度は、粒子サイズや粒子サイズ分布によって影響される。貴金属から、予め定められた粒子サイズと付加的には粒子サイズ分布とを有する、このようなナノ粒子を製造できうるようにすることは大きな関心事である。
【０００３】
物理的なプロセスに加えて、化学的な合成プロセスもある。すなわち例えば、銀からナノ粒子を製造する原理は、Yu-Chieh Luらの「ナノ−銀コロイド分散液の合成のための簡潔で効果的な経路」Journal of the Chinese Institute of Chemical Engineers; 39 (2008) p.673-678から知られる。この関連で、ポリビニルピロリジンが含まれた水溶液中の硝酸銀が還元剤としてデキストロースを用いて銀ナノ粒子に還元される。基礎的な合成はここに開示されている。しかしながら、このプロセスにおいて、どのようにして粒子サイズへの直接的な影響が及ぼされうるかということについては記載がない。さらに、ナノ粒子の製造において、不利を回避できることなく、合成物からデキストロース残渣とナトリウム残渣を完全に取り除くことには課題がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「ナノ−銀コロイド分散液の合成のための簡潔で効果的な経路」Journal of the Chinese Institute of Chemical Engineers; 39 (2008) p.673-678
【発明の概要】
【０００５】
すなわち発明の目的は、製造されるナノ粒子の粒子サイズに直接的に影響する、貴金属からのナノ粒子を簡潔かつ安価に製造するための可能性を提供することである。
【０００６】
本発明に従って、この目的は請求項１の特徴を実行する方法によって達成される。本発明のさらなる発展の利益は従属項に含まれる特徴によって示される。有利な使用は請求項９に示される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１．１】銀ナノ粒子の製造のための方法のまとめである。国際公開公報の表１に対応する。
【図１．２】表１の続き及び例１．１及び例１．２のＲＥＭ画像である。国際公開公報の図１に対応する。
【図２】磨かれたアルミニウム上の乾燥銀インクのＦＥＳＥＭ画像である。
【図３】磨かれたアルミニウム上の実施例６のインクの銀粒子のＦＥＳＥＭ画像である。
【図４．１】実施例６のプリント層のＦＥＳＥＭ画像である。
【図４．２】実施例６のプリント層のＦＥＳＥＭ画像である。
【図５】実施例６のプリント構造物の温度依存カーブである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明に従う方法において、各貴金属の化合物は水溶液に溶解され、又は、粗粒の貴金属が酸混合物に溶解される。少なくとも１種の界面活性剤、又は、少なくとも１種の界面活性剤を含んだ水性又はアルコール性溶液が、各溶液に加えられる。銀や白金では還元剤が付加的に加えられる。
【０００９】
本方法を用いて製造されるナノ粒子の粒子サイズの影響は、化合物又は貴金属の濃度；温度；及び界面活性剤の割合といったパラメータから生じる。個々の方法のステップにおけるｐＨや特定のｐＨ値の設定も、合成に影響を有する。
【００１０】
実際の合成の後、各溶液から沈殿される貴金属粒子は遠心分離される。
【００１１】
各溶液中における使用される化合物や貴金属のより低い濃度、及び／又は、高い温度、及び／又は、界面活性剤のより高い濃度によって、粒子サイズはより低減されうる。
【００１２】
特に、より高いｐＨは、銀又は白金からのナノ粒子の製造においてより小さい粒子サイズをもたらす。
【００１３】
金又は白金からのナノ粒子の製造のために、これらの貴金属は塩酸及び硝酸の混合物に溶解されうる。この点で混合割合は、塩酸75wt%、硝酸25wt%でありえる。この酸混合物は王水としても知られる。四塩化金酸又は六塩化白金酸が溶解において形成される。
【００１４】
ナノ粒子の形態をした純白金はヒドラジン水和物の添加によって、還元によって沈殿される。
【００１５】
金では、このことは還元剤無しのｐＨの直接的な影響によっても達成されうる。
【００１６】
酸に直接に溶解された銀においてもまた同じ可能性がある。少なくとも50%の硝酸が使用されうる。硝酸は加熱され、100℃から150℃の範囲、好ましくは120℃の温度を有する。この点で、AgNO3が形成され、界面活性剤と付加的にヒドロキシルアミンとが、還元剤として、好ましくは水溶液に、再び加えられる。
【００１７】
本方法は、酸に直接に溶解される金、銀及び白金の純貴金属を用いることによって単純化され、また、純貴金属よりも購買価格が高いこれらの貴金属の適切な化合物を使用することがないのでコストも低減されうる。さらに、ナノ粒子化されなかった部分は再利用されうるので、貴金属のロスの発生がより少ない。
【００１８】
ここで見られる３種の貴金属のすべてについて、界面活性剤の使用は、個々のナノ粒子の凝集が回避され得る結果を有する。
【００１９】
本発明に従う方法において、アルコキシレート、アルキロールアミド、エステル、アミンオキシド、アルキルポリグルコシド、アルキルフェノール、アリルアルキルフェノール、水溶性ホモポリマー、水溶性統計コポリマー、水溶性ブロックコポリマー、水溶性グラフトポリマー、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコールとポリビニルアセテートのコポリマー、ポリビニルピロリドン、セルロース、スターチ、ゼラチン、ゼラチン誘導体、アミノ酸ポリマー、ポリリジン、ポリアスパラギン酸、ポリアクリル酸、ポリエチレンスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリメタクリル酸、芳香族スルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合物、ナフタレンスルホン酸、リグノスルホン酸、アクリルモノマーの共重合物、ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、ポリ（２−ビニルピリジン）、ブロックコポリエーテル、ポリスチレンブロックを有するブロックコポリエーテル、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドから選ばれる界面活性剤が使用される。
【００２０】
この点において、ポリビニルピロリドン、ブロックコポリエーテル及びポリスチレンブロックを有するブロックコポリエーテル、顔料親和性基を有するヒドロキシル機能カルボン酸エステル、顔料親和性基（好ましくは酸性基）を有するコポリマー、顔料親和性基（好ましくは酸性基）を有するブロックコポリマーのアルキロールアンモニウム塩、及び／又はこれらの混合物又は溶液が特に好ましい。
【００２１】
例えばポリスチレンブロックである顔料親和性基を有するブロックコポリマー（例えば、BYK-Chemie社、WeselのDisperbyk 190）、酸性基を有するコポリマーのアルキロールアンモニウム塩（例えば、BYK-Chemie社、WeselのDisperbyk 180）、又は、ポリビニルポロリドン（例えば、Fluka社のPVP）、又はそれらの混合物が、特に好ましく界面活性剤として使用される。Disperbyk 180は酸性基を有するコポリマーのアルキルアンモニウム塩である。Disperbyk 190は顔料親和性基を有する高分子ブロックコポリマーの水溶液である。
【００２２】
ヒドロキシルアミンは銀からナノ粒子を製造するのに有利であり、ヒドラジン水和物又は水素化ホウ素ナトリウムは白金からナノ粒子を製造するのに還元剤として有利に用いられ得る。
【００２３】
次の化学反応式が、ヒドロキシルアミンを還元剤として用いる銀ナノ粒子の合成で起こる。
【００２４】
【化１】
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【００２５】
各溶液のｐＨは、添加されるNaOH又は添加されるNH3を用いて、合成の間に設定されうる。ｐＨの設定にはピペリジンを用いることも可能であり、そうすればナトリウムが含まれない。
本発明に従うナノ粒子の製造と製造されたナノ粒子の使用は、次の実施例を参照して説明される。
【００２６】
［実施例１］
AgNO3 32g（AppliChem社製、最高純度）が水1600mLに溶解された。分散剤Disperbyk180 22.1gとDisperbyk190 5.1gが添加された。溶液は60℃に加熱され、NH3を用いてｐＨ１０に調整された。続いて、ヒドロキシルアミン50%水溶液（Merck社製、合成用） 20mLが添加された。反応において強いガスが発生するため、説明される反応のためには、少なくとも5Lの量が用いられる。反応は約30秒後に停止に至る。この時点で、溶液の温度は65℃付近まで上昇する。継続的に撹拌しながら反応容器は室温に冷却され、続いて、遠心分離される。加速度800g、10分間の遠心分離での300nmよりも大きい粗粒の分離が、説明される反応条件に適している。続いて、遠心分離機の最大加速度（例えば4600g）での2時間の遠心分離が行われる。このようにして、ナノ粒子で用いられた銀の量の75-80%の収率が可能となる。さらに、粗粒は、接着性の有機分散剤から燃焼取り出しされることができ、続いて、沸騰HNO3を用いる変換によって再びAgNO3に戻されうる。
【００２７】
得られるナノ粒子の粒子サイズのヴァリエーションは、使用される原料の濃度のヴァリエーションによって可能である。表１は、得られた平均粒子サイズとＦＥＳＥＭにおける粒子形態を用いた４種の異なる合成方法のまとめを提供する。表１の例1.1及び1.2に従うナノ粒子のＲＥＭ画像が、図１に示される。
【００２８】
実施例１に従う合成から製造された粒子はさらに、銀粒子インクに加工される。4600g、2時間の遠心分離後の遠心沈殿物は、この目的のためになるべく少量の水が加えられ、10wt%のＰＥＧ（ポリエチレングリコール）及び0.05wt%のDisperbyk348（沈殿物の量に関して）とともにボールミルに入れられ、0.5時間以上遠心分離される。後々のプリントノズルの目詰まりを回避するために、こうして得られたインクは、5μmのスチールフィルターを用いて、あらゆる粗い凝集物が取り除かれる。インクの粘度は、シリンダービーカシステム（ＴＡインストゥルメント、DA100）において25℃、シアーレート100/Sにおいて21mPasである。インクの固形分含量は密度測定を用いて計算され、2.05g/cm3の密度で、54wt%であった。磨かれたＡｌの上でのＦＥＳＥＭ画像が図２に示される。
【００２９】
このインクは、Dimatrix SQ128プリントヘッドを用いてシリコン上に被着された。シングルプリントでの層厚は2.5μmであり、線幅は37-40μmであった。10回繰り返しのマルチプリントでは、18μmから20μmの間の層厚が得られ、線幅は60μm-65μmであった。プリントされた構造物は、10K/分の昇温率で380℃まで加熱されてチューブ炉で燃焼された。プリント構造物の電気抵抗はこのプロセスにおいて４点測定で同時に測定された。プリントされた層は予め180℃で0.5時間乾燥された。これは既にプリント層に導電性をもたらしている。
【００３０】
［実施例２］
第一のステップで、市販の金粉末（Heraeus 200-03）10gが、50℃の75wt% HCl・25wt% HNO3の少なくとも20mLに完全に溶解された。コンタミネーションの回避のために、この目的では金属の装置は一切用いられるべきではない。溶液を冷却した後、溶液は硬質濾紙を通された。800mLの脱イオン水が、ガラスビーカー中でマグネティックスターラを用いてDisperbyk 180及びDisperbyk190と混合された。各ケースにおける界面活性剤の添加量は、予め変換された金の量の60wt%に相当する。続いて、酸性溶液が水-界面活性剤混合物に添加され、NaOH (3..5mol)の添加によって中性ｐＨに調整された。ｐＨ電極がこの目的のために使用された。ｐＨは、まずｐＨ７に安定化され、続いて、さらに５から７分後にｐＨ１０まで段階的に上昇させられた。ｐＨ１０での安定を伴うｐＨのこの上昇によって、金ナノ粒子は溶液中に沈殿した。粗粒は2000rpm（重力gの800倍）、10分間の遠心分離を用いることによって分離され、後にリサイクルされうる。
【００３１】
平均粒子サイズがd50＜80nmであるより細粒の分離は再度の遠心分離でなされる。この点において、遠心分離は4700rpm（重力gの4600倍）、2時間以上行われるべきである。残った金粒子スラッジは、溶液中のナトリウム含量を低減するために水で洗浄された。金に加えて、塩化ナトリウムの残渣が合成から生じているが、粒子を含有する溶液をさらに洗浄することによって低減することが可能である。プリント可能なインクジェットインクの製造のために適したサイズを有する粒子は、このようにして得られる。
【００３２】
得られた金ナノ粒子からプリント可能なインクを製造するために、金スラッジは、遠心処理の後、溶液中の金固体含量が25wt%となるようにまず水で満たされた。すなわちインクの濃度は1.3g/cm3であった。表面張力は、0.05wt%のByk 348を添加することによって30nNmまで低下された。
【００３３】
製造された金ナノ粒子インクは、シリコンウェハー及び酸化アルミニウム基板の上に、Dimatiax SE128プリントヘッドを有する市販のインクジェット装置を用いて、長さ21mmの曲折したテスト構造をプリントされた。この点において、作られた線幅は120μmでシングルプリントの層厚は1.5μmであった。300℃以上の熱処理の後、相当な焼結が生じて電気抵抗は4.7ohmに低下した。これによってプリントされた金線の比電気抵抗は9.53μohm-cmとなり、純バルク金のそれが2.21μohm-cmであることの5倍よりも少ない値である。
【００３４】
［実施例３］
平均粒子サイズd50が約20nmである金ナノ粒子を製造するために、金10gが、実施例３においても塩酸／硝酸混合物の13mLに完全に溶解された。金属の容器や装置は、所望の純度を得るために用いられなかった。この溶液は冷却後、硬質濾紙を用いて濾過された。
【００３５】
使用された金の量に対して50倍量の脱イオン水が、金粒子の沈殿を行うために添加され、全体が磁気撹拌機で混合された。この点において、表面張力率は、水中に界面活性剤としてByk 180及びByk 190を添加することによって影響された。両方の界面活性剤は各々、使用された金の量の60wt%添加された。
【００３６】
続いて、金が含有されている最初に製造された酸混合物が、水−界面活性剤混合物に添加され、全体がホモジナイズされた。ｐＨをモニターするためにｐＨセンサが使用された。
【００３７】
続いてこの混合物は60℃まで加熱され、さらに3-5molのNaOHが添加された。ｐＨ７に到達した後、ｐＨ１．５及び２まで降下した。到達ｐＨは界面活性剤の割合によって影響される。
【００３８】
さらなる1mol NaOHの計測された添加の後、ｐＨは再び７に安定化された。このｐＨが５から10分間の間の時間を超えて定常に維持されることが可能であれば、NaOHのさらなる添加によってｐＨは１０まで上げられ、そこで定常に維持される。
【００３９】
合成反応は終わりに至った；金粒子は沈殿された。
【００４０】
より細かいナノ粒子は、実施例２と似たように遠心分離の手段によって分離され得る。
【００４１】
沈殿物は遠心分離によって分離されることができ、続いて、完全にNa及びNaClを除去するために複数回洗浄されうる。
【００４２】
使用されなかった沈殿物の粗粒画分は再利用され得る。こうして多量の金のロスは回避される。
【００４３】
［実施例４］
第一のステップで、市販の白金粉末10gが、硝酸の沸点約86℃の温度で、75wt% HCl・25wt% HNO3の混合物の少なくとも16mLに完全に溶解された。他種の金属は同様に酸混合物に溶解し、白金のコンタミネーションに影響するため、金属の装置は用いられるべきではない。冷却後、溶液は硬質濾紙を通された。500mLの脱イオン水が、ガラスビーカー中でマグネティックスターラを用いて界面活性剤（Disperbyk 180及びDisperbyk 190）と混合された。添加された界面活性剤の量は、予め作成された酸混合物の100wt%に対応した。続いて酸溶液が水-界面活性剤混合物に添加され、撹拌しながらホモジナイズされた。ｐＨ電極の浸漬で、続く合成のためのｐＨをモニタリングした。
【００４４】
25%ヒドラジン水和物溶液（使用された白金の70..80%）が続いて溶液に添加され、NaOH(3..5mol)の添加によって中性ｐＨまでｐＨが滴定された。急な泡立ちがこのプロセスで生じた。反応時間につれてｐＨは７から１ないし２へと降下した。さらにNaOHを計測して入れることによってｐＨ７に安定化された。さらに５から10分後には、それ以上のｐＨ変化は生じなかった。その後さらなるNaOHの添加によってｐＨ９まで上げられ、そこで安定化された。白金ナノ粒子はｐＨ上昇の間に溶液中で沈殿される。粗い粒子サイズは2000rpm（重力gの800倍）、10分間の遠心分離を用いることで分離された。残った溶液は、4600rpmのスピードで遠心分離された。洗浄され、プリント可能なインクに加工される細かい沈殿物が得られた。残った白金粒子スラッジは、溶液中のナトリウム含量を低減するために水で洗浄された。
【００４５】
［実施例５］
平均粒子サイズd50が約30nmの白金ナノ粒子の製造のために次の方法が実行された。
【００４６】
白金10gが酸混合物（75wt% HCl/25wt% HNO3）の12mLに完全に溶解された。このプロセスでも、金属の容器や装置は使われるべきではない。
【００４７】
この溶液も同様に硬質濾紙の手段によって濾過された。
【００４８】
使用された白金量に対応する界面活性剤Byk 180及び190の10gが、使用された白金の50倍量の脱イオン水に添加された。500gの水量である。これから酸溶液混合物との混合物が作成され、60℃まで加熱された。
【００４９】
ホモジナイゼーションの後、使用された白金に対して70から80wt%のヒドラジン水和物が添加された。
【００５０】
ｐＨは3-5molのNaOHを滴定することで調整された。
【００５１】
非常に短時間の後にｐＨ１０に到達し、白金粒子が沈殿した。
【００５２】
所望の粒子サイズ範囲のナノ粒子は、実施例３で述べられたように、遠心分離によって沈殿から分離され得た。
【００５３】
貴金属のロスもリサイクルによって低減され得た。
【００５４】
［実施例６］
第一のステップで、純銀粉末（Heraeus 300-01）13gが120℃で65%熱硝酸14mLに溶解され、続いてこの溶液を煮詰め、結晶化が起こることによってAgNO3 20gが得られた。続いて、これらのAgNO3 20gは水1600mLに溶解され、分散剤Disperbyk 180 19.2g及びDisperbyk 190 4.8g（いずれもByk-chemie社製）が添加された。溶液は35℃に加熱され、NH3によってｐＨ９に調整された。続いて、ヒドロキシルアミン50%水溶液 20mL（Merck社製、合成用）が添加された。反応における強いガス発生のため、説明される反応のために少なくとも5Lの量が用いられなければならない。反応は約30秒で停止に至る。この時、溶液の温度は40℃付近まで上昇する。継続的に撹拌しながら反応容器は室温まで冷却され、続いて遠心分離される。300nmよりも大きい粗粒の分離は800gの加速度で10分間行うことが、説明された反応条件のために好適である。続いて、遠心分離の最大加速度、例えば4600gで2時間の遠心分離が行われる。このようにして、使用された銀の65-75%の収率が可能となる。応用のためには粗すぎる粒子は、さらに接着性の有機分散剤から燃焼取り出しされることができ、続いて、純銀として再びプロセスに供給されることもできる。
【００５５】
上記に説明された合成から製造される粒子はさらに銀粒子インクに加工される。この目的のために遠心沈殿物は4600gで2時間の遠心分離の後、なるべく少量の水を加えられ、ボールミルで0.5時間分散される。例えば10wt%のＰＥＧ（ポリエチレングリコール）及び0.05wt%のDisperbyk（沈殿物の量に関して）がプリント性の向上のために添加されうる。後々のプリントノズルの目詰まりを回避するために、こうして得られたインクは、5μmのスチールフィルターを用いて、あらゆる粗凝集物が取り除かれる。インクの粘度は、シリンダービーカシステム（ＴＡインストゥルメント、DA100）において25℃、シアーレート100/Sにおいて18mPasである。インクの固形分含量は密度測定を用いて計算され、3.30g/cm3の密度で、75wt%であった。磨かれたＡｌの上でのこのインクのＡｇ粒子のＦＥＳＥＭ画像が図３に示される。
【００５６】
このインクはDimatrix SQ128プリントヘッドを用いてシリコン上に被着された。シングルプリントでの層厚は3.2μmであり、線幅は50μmであった。5回繰り返しのマルチプリントでは、16μmの層厚が得られ、線幅は60μmであった。これらのプリント層のＦＥＳＥＭ画像が図４に示される。プリントされた構造物は、10K/分の昇温率で1000℃まで加熱されてチューブ炉で燃焼された。この点において、プリント構造物の電気抵抗は４点測定で決定された。温度依存カーブが図５に示される。プリントされた層は275℃より上の温度ですでに導電性になっている。500℃までの焼結で、0.005Ωmm2/mのAg導体トラックの比電気抵抗が決定された−これはバルク銀の抵抗0.016Ωmm2/mの約３倍に対応する。これは純銀のそれのざっと３倍（0.016 0.05 Ωmm2/m）に対応する。つまり、プリント層のために非常に良好な値を示す。Ag導体トラックは949℃より上で、電気導体トラック抵抗の非常な増加を伴って、溶け始める。
【００５７】
実施例１と異なり、極めて高い固形分濃度の「粗い」インクが、実施例６に従って得られる銀粒子を用いて製造され得る。75wt%までというプリント可能なインクの達成可能な固形分割合は、銀ナノ粒子の従来のプリント可能なインクを大きく超えるものである。従来では、最大40wt%の固形分濃度が知られている。
【００５８】
［実施例７］
第一のステップで、純銀粉末（Heraeus 300-01）13gが120℃で65%熱硝酸14mLに溶解された。続いて溶液は水1600mLで希釈され、分散剤Disperbyk 180 19.2g及びDisperbyk 190 4.8g（いずれもByk-chemie社製）が添加された。溶液は35℃に加熱され、コントロールされたNH3の添加によってｐＨ９に調整された。続いて、ヒドロキシルアミン50%水溶液 20mL（Merck社製、合成用）が添加された。反応における強いガス発生のため、説明される反応のために少なくとも5Lの量が用いられなければならない。反応は約30秒で停止に至る。この時、溶液の温度は40℃付近まで上昇する。継続的に撹拌しながら反応容器は室温まで冷却され、続いて遠心分離される。300nmよりも大きい粗粒の分離は、800gの加速度で10分を超える時間行うことが、説明された反応条件のために好適である。続いて、遠心分離の最大加速度、例えば4600gで2時間の遠心分離が行われる。このようにして使用された銀の65-75%の収率が可能となる。応用のためには粗すぎる粒子は、さらに接着性の有機分散剤から燃焼取り出しされることができ、続いて、純銀として再びプロセスに供給されることもできる。
【００５９】
上記に説明された合成から製造される粒子はさらに銀粒子インクに加工される。この目的のために遠心沈殿物は4600gで2時間の遠心分離の後、なるべく少量の水を加えられ、ボールミルで0.5時間分散される。例えば10wt%のＰＥＧ（ポリエチレングリコール）及び0.05wt%のDisperbyk（沈殿物の量に関して）がプリント性の向上のために添加されうる。後々のプリントノズルの目詰まりを回避するために、こうして得られたインクは、5μmのスチールフィルターを用いて、あらゆる粗凝集物が取り除かれる。インクの粘度は、シリンダービーカシステム（ＴＡインストゥルメント、DA100）において25℃、シアーレート100/Sにおいて20mPasである。インクの固形分含量は密度測定を用いて計算され、3.29g/cm3の密度で、74wt%であった。
【図１．１】
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【図５】
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【図１．２】
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【図２】
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【図３】
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【図４．１】
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【図４．２】
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【国際調査報告】
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