(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）メチルアルコール、イソプロピルアルコール及びこれらの混合物から成る群から選ばれる少なくとも１種のアルコール溶媒と、
ｂ）メチルアセテート、エチルアセテート、ブチルアセテート、およびイソプロピルアセテートから成る群から選ばれる少なくとも１種のエステル溶媒と、
ｃ）溶媒ａ）、ｂ）中で溶媒和された少なくとも１種のセルロースエーテルと、
ｄ）混合物中に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、
を含む混合物であって、
前記混合物中の前記少なくとも１種のアルコール溶媒ａ）の割合が、７０体積％〜９９．５体積％の範囲であり、
前記混合物中の前記少なくとも１種のエステル溶媒ｂ）の割合が、３０体積％以下である、ことを特徴とする混合物。
【請求項２】
前記混合物中の前記少なくとも１種のアルコール溶媒ａ）の割合が、７０体積％〜９０体積％の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の混合物。
【請求項３】
少なくとも１種の伝導性ポリマーをさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の混合物。
【請求項４】
異方性伝導性ナノ粒子ｄ）およびセルロースエーテルｃ）が固体であり、かつ前記混合物中の前記固体が前記混合物の０．０１〜８０重量％であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の混合物。
【請求項５】
前記異方性伝導性ナノ粒子ｄ）が、金属ナノワイヤー、金属フレーク、金属ナノスフェア、金属ナノチューブ、カーボンナノチューブ、グラフェン、またはそれらの任意の可能な組合せであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の混合物。
【請求項６】
セルロースエーテルｃ）に対する異方性伝導性ナノ粒子ｄ）の重量比が、１万部（重量基準）のセルロースエーテルｃ）に対して１部（重量基準）の異方性伝導性ナノ粒子ｄ）から、１部（重量基準）のセルロースエーテルｃ）に対して９５部（重量基準）の異方性伝導性ナノ粒子ｄ）まで、の間の範囲内であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の混合物。
【請求項７】
少なくとも１種のアルコール溶媒ａ）が前記混合物の７５体積％〜９９．５体積％であることを特徴とする請求項１に記載の混合物。
【請求項８】
異方性伝導性ナノ粒子ｄ）が、異方性伝導性ナノ粒子ｄ）間の伝導を阻害する非伝導性のバインダー、樹脂、または添加剤のコーティングを含むことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の混合物。
【請求項９】
前記混合物が、異方性伝導性ナノ粒子ｄ）間の伝導を阻害可能な非伝導性のバインダー、樹脂、または添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載混合物。
【請求項１０】
ａ）基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分を、請求項１に記載の混合物に、接触させるステップと、
ｂ）前記混合物のアルコール溶媒およびエステル溶媒を蒸発させることにより、前記基材上に伝導性層を形成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記混合物中の前記少なくとも１種のアルコール溶媒ａ）の割合が、７０体積％〜９０体積％の範囲であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記混合物が、少なくとも１種の伝導性ポリマーをさらに含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記異方性伝導性ナノ粒子ｄ）が、金属ナノワイヤー、金属フレーク、金属ナノスフェア、金属ナノチューブ、カーボンナノチューブ、グラフェン、またはそれらの任意の可能な組合せであることを特徴とする請求項１０〜１２の何れか１項に記載の方法。
【請求項１４】
セルロースエーテルｃ）に対する異方性伝導性ナノ粒子ｄ）の重量比が、１万部（重量基準）のセルロースエーテルｃ）に対して１部（重量基準）の異方性伝導性ナノ粒子ｄ）から、１部（重量基準）のセルロースエーテルｃ）に対して９５部（重量基準）の異方性伝導性ナノ粒子ｄ）まで、の間の範囲内であることを特徴とする請求項１０〜１３の何れか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記混合物中の前記少なくとも１種のアルコール溶媒ａ）の割合が、７５体積％〜９９．５体積％の範囲であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
異方性伝導性ナノ粒子ｄ）が、異方性伝導性ナノ粒子ｄ）間の伝導を阻害する非伝導性のバインダー、樹脂、または添加剤のコーティングを含むことを特徴とする請求項１０〜１５の何れか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記混合物が、異方性伝導性ナノ粒子ｄ）間の伝導を阻害可能な非伝導性のバインダー、樹脂、または添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項１０〜１６の何れか１項に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１に記載の混合物がその上に施され、少なくとも一つの表面の少なくとも一部に実質的に均一なコーティングが形成された基材を含む組成体。
【請求項１９】
前記混合物中の前記アルコール溶媒ａ）の割合が、７０体積％〜９０体積％の範囲であることを特徴とする請求項１８に記載の組成体。
【請求項２０】
前記混合物中の前記アルコール溶媒ａ）の割合が、７５体積％〜９９．５体積％の範囲であることを特徴とする請求項１８に記載の組成体。
【請求項２１】
異方性伝導性ナノ粒子ｄ）が、金属ナノワイヤー、金属フレーク、金属ナノスフェア、金属ナノチューブ、カーボンナノチューブ、グラフェン、またはそれらの任意の可能な組合せであることを特徴とする請求項１８〜２０の何れか１項に記載の組成体。
【請求項２２】
異方性伝導性ナノ粒子ｄ）が銀ナノワイヤーである請求項１８〜２１の何れか１項に記載の組成体。
【請求項２３】
異方性伝導性ナノ粒子ｄ）が、異方性伝導性ナノ粒子ｄ）間の伝導を阻害する非伝導性のバインダー、樹脂、または添加剤のコーティングを含むことを特徴とする請求項１８〜２２の何れか１項に記載の組成体。
【請求項２４】
前記混合物が、異方性伝導性ナノ粒子ｄ）間の伝導を阻害可能な非伝導性のバインダー、樹脂、または添加剤をさらに含むことを特徴とする請求項１８〜２３の何れか１項に記載の組成体。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１２年３月２０日出願の米国仮特許出願第６１／６１３，４３２号明細書に基づく特典を主張する２０１３年３月１５日出願の米国非仮出願第１３／８４３，２７１号明細書（両出願ともあらゆる目的で参照により本明細書に組み込まれる）の継続出願である。
【０００２】
連邦政府委託の研究または開発に関する陳述
本研究は、米国空軍（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｓｔａｔｅｓ  Ａｉｒ  Ｆｏｒｃｅ）契約第ＦＡ８６５０−０８−Ｃ−５６０９号により支援された。
【０００３】
本明細書で用いられる節の見出しは、単に構成上の目的であるにすぎず、記載の主題をなんら限定するものとみなされるべきではない。
【０００４】
当業者であれば、以下に記載の図面が単に例示を目的としたものにすぎないことは理解されよう。図面は、本教示の範囲をなんら限定しようとするものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、銀ナノワイヤーと以下ではＥＣ１０として参照されるポリマーとを種々の溶媒中に分散して含む混合物のアグリゲーション状態を記述するデータを含有する表である。ただし、前記混合物は、ガラススライド上にコーティングを形成するように展延されたものである。
【図２】図２は、銀ナノワイヤーとさまざまなポリマーバインダーとを種々の溶媒中に分散して含む混合物の透明度および抵抗率を例示するデータを含有する表である。ただし、前記混合物は、ガラススライド上にコーティングを形成するように展延されたものである。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
限定されるものではないが、特許、特許出願、記事、書籍、および論文を含めて、本出願に引用された文献および類似の資料はすべて、そのような文献または類似の資料の形態にかかわらず、あらゆる目的でそれらの全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
【０００７】
１．分野
本発明は、電気伝導性および／または熱伝導性の材料の分野に関する。
【０００８】
２．緒言
現在、タッチパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ、電界発光照明、有機発光ダイオード、光起電力太陽電池などの用途で、新しいタイプの電気伝導性および／または熱伝導性のフィルムの開発に強い関心が払われている。現在の透明電気伝導性フィルムは、一般的には、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）に基づく。しかしながら、ＩＴＯに基づくフィルムは、脆性の可能性があり、しかもコストのかかる製造装置およびプロセスを必要とする可能性がある。可撓性のおよび／または低コストで製造可能な電気伝導性および／または熱伝導性のフィルム（透明伝導性フィルムを含む）を製造することが可能な代替的な組成体および方法があれば、有用であろう。
【０００９】
３．定義
本明細書の解釈の目的では、以下の定義が適用され、適切な場合には常に、単数形で用いられる用語は、複数形をも含み、その逆も同様である。以下に示されるいずれかの定義が、いずれかの他の文書中でのその語の使用法と矛盾する場合、本明細書およびその関連する特許請求の範囲および意図を解釈する目的では、以下に示される定義が常に優先するものとする。上記にかかわらず、参照により本明細書に組み込まれるいずれの文書も、その範囲および意味は、以下に示される定義により変更されるべきではない。もっと正確に言えば、前記の組み込まれる文書は、その内容および開示に基づいて本明細書に提供される説明の内容を参照して通常の実施者によりなされるであろうように解釈されるべきである。
【００１０】
「ｏｒ（または）」の使用は、とくに明記されていないかぎり、または「ａｎｄ／ｏｒ（および／または）」の使用が明らかに不適切でないかぎり、「ａｎｄ／ｏｒ（および／または）」を意味する。「ａ」の使用は、とくに明記されていないかぎり、または、「ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ（１つ以上）」の使用が明らかに不適切でないかぎり、「ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ（１つ以上）」を意味する。「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（〜を含む）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（〜を含む）」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（〜を含む）」「ｉｎｃｌｕｄｅ（〜を含む）」、「ｉｎｃｌｕｄｅｓ（〜を含む）」、および「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ（〜を含む）」の使用は、交換可能であり、限定しようとするものではない。さらに、１つ以上の実施形態の説明で「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（〜を含む）」という用語が用いられる場合、いくつかの特定例では、「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ（〜から本質的になる）」および／または「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ（〜からなる）」という表現を用いて１つまたは複数の実施形態を代替的に説明可能であることは、当業者であればわかるであろう。
【００１１】
本明細書で用いられる場合、「アルコール溶媒」という語句は、周囲温度で液体であるかつ少なくとも１つのアルコール部分を含む、実質的に純粋な化合物を意味する。アルコール溶媒のいくつかの例としては、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉｓｏ−ブタノール、およびｓｅｃ−ブタノールが挙げられるが、これらに限定されるものではないは。
【００１２】
本明細書で用いられる場合、「脂肪族溶媒」という語句は、周囲温度で液体であるかつ主に１種以上の炭化水素で構成される、実質的に純粋な化合物を意味する。脂肪族溶媒のいくつかの例としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、ミネラルスピリット、および石油留分が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１３】
ナノ粒子に関して本明細書で用いられる場合、「異方性」という用語は、異なる方向で測定したときに異なるサイズを呈する粒子を意味する。たとえば、ナノワイヤーは、文献では、前記ナノワイヤーの長さを前記ナノワイヤーの幅で割り算することによりアスペクト比を求めた結果、そのアスペクト比が１０を超えるものとして参照されてきてきた。したがって、アスペクト比が１０であるナノワイヤーの長さ方向は、幅方向の１０倍の長さである。
【００１４】
本明細書で用いられる場合、「無極性ビニルポリマー」という語句は、主に無極性モノマーサブユニットを含むビニルポリマーを意味する。無極性ビニルポリマーのいくつかの例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状オレフィンポリマー、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリメタクリレート、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート）、ポリアクリロニトリルが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
本明細書で用いられる場合、「芳香族溶媒」という語句は、周囲温度で液体であるかつ主に１つ以上のベンゼン環部分を含む、実質的に純粋な化合物を意味する。芳香族溶媒のいくつかの例としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、およびミネラルスピリットが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
本明細書で用いられる場合、「バインダー」という用語は、混合物の溶媒が蒸発して基材上にフィルム、ゲル、または半固体層を形成したときに残存される相互接続異方性伝導性ナノ粒子の網状構造（またはウェブまたはマトリックス）を支持する化合物または化合物の組合せを意味する。本発明の種々の実施形態の実施に使用されるバインダーのいくつかの例としては、セルロースエーテル、極性ビニルポリマー、無極性ビニルポリマー、および水溶性ポリマーが挙げられる。
【００１７】
本明細書で用いられる場合、「セルロースエーテル」という語句は、ポリマーを構成するモノマーサブユニット内に少なくとも１つのエーテル部分を含むセルロースポリマーを意味する。いくつかの実施形態では、「セルロースエーテル」は、主にエーテル基を含有しうる。セルロースエーテルは、一般的には、エステル基を１個も含有しない。
【００１８】
本明細書で用いられる場合、「コーティング」（名詞として）という用語は、混合物を表面に適用することにより形成されて得られるフィルムを意味する。いくつかの実施形態では、「コーティング」（名詞として）および「層」という用語は、同義的に用いることが可能であり、その際、混合物を表面に適用することにより形成されて得られるフィルムを意味する。いくつかの実施形態では、得られるフィルムは、中に均一に分散された懸濁ナノ粒子を含む液体でありうる。いくつかの実施形態では、フィルムは、混合物から溶媒を蒸発させることにより形成される固体でありうる。本明細書で用いられる場合、「コーティング」（動詞として）とは、混合物を表面に適用することによりフィルムを形成する行為を意味する。
【００１９】
本明細書で用いられる場合、「伝導性」という用語は、伝導率の性質を有することを意味する。ただし、前記伝導率は、電気伝導率および／または熱伝導率でありうる。
【００２０】
本明細書で用いられる場合、「伝導性層」という語句は、基材上に配設された層またはコーティング（またはいくつかの場合、複数の配設された層）を意味する。ただし、層は、電気伝導性および／または熱伝導性である。いくつかの実施形態では、前記伝導性層は、液体でありうる。いくつかの実施形態では、前記伝導性層は、固体、半固体、またはゲルでありうる。簡潔に述べると、本発明の実施により形成される「伝導性層」は、基材上に配設された異方性伝導性ナノ粒子の網状構造（またはメッシュ）でありうる。ただし、異方性伝導性ナノ粒子の前記網状構造は、バインダー中に少なくとも部分的に閉じ込められる。
【００２１】
本明細書で用いられる場合、「伝導性ポリマー」という語句は、基材上にキャストしたときに伝導性層を生成するポリマーを意味する。伝導性ポリマーのいくつかの例としては、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリアニリン、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリピロール、ポリアセチレン、またはそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。伝導性にするために「伝導性ポリマー」が異方性伝導性ナノ粒子を含む必要はないことを理解すべきである。
【００２２】
本明細書で用いられる場合、「電気伝導性」という語句は、電気を伝導する能力を有することを意味する。
【００２３】
本明細書で用いられる場合、「エステル溶媒」という語句は、周囲温度で液体であるかつ少なくとも１つのエステル部分を含む、実質的に純粋な化合物を意味する。エステル溶媒のいくつかの例としては、メチルアセテート、エチルアセテート、ｎ−プロピルアセテート、イソプロピルアセテート、メチルプロピオネート、およびエチルプロピオネートが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２４】
本明細書で用いられる場合、「フィルム」という用語は、それが配設される表面に対する薄くてもよいカバー（たとえば、「伝導性層」）を意味する。
【００２５】
本明細書で用いられる場合、「ケトン溶媒」という語句は、周囲温度で液体であるかつ少なくとも１つのケトン部分を含む、実質的に純粋な化合物を意味する。ケトン溶媒のいくつかの例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソアミルケトン、ジアセトンアルコール、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、ジイソブチルケトン、およびイソポロンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２６】
本明細書で用いられる場合、「層」という用語は、「コーティング」という用語と同義的に用いることが可能であり、その際、混合物を表面に適用することにより形成されて得られるフィルムを意味する。いくつかの実施形態では、得られるフィルムは、中に均一に分散された懸濁ナノ粒子を含む液体でありうる。いくつかの実施形態では、フィルムは、混合物から溶媒を蒸発させることにより形成される固体でありうる。
【００２７】
本明細書で用いられる場合、「混合物」という用語は、本明細書に記載されるように試薬と溶媒とを組み合わせる（すなわち、混合する）ことにより形成される生成物を意味する。本発明のいくつかの実施形態では、混合物は、少なくとも異方性伝導性ナノ粒子とバインダーとアルコール溶媒とエステル溶媒とを含みうる。いくつかの実施形態では、混合物はまた、溶液でありうる。
【００２８】
本明細書で用いられる場合、「ナノ粒子」という用語は、長さが１ナノメートル〜９９９ナノメートルの範囲の少なくとも１つの寸法を有する粒子を意味する。
【００２９】
本明細書で用いられる場合、「光パターン化ポリマー」とは、表面上に連続層として堆積させて、電磁線、レーザー、または電子ビームにより照射された領域を硬化させることが可能な材料を意味する。これは、典型的には、集積回路の作製でフォトレジスト材料と呼ばれ、標準的なパターニング方法を用いてパターニングされる。電磁線は、典型的には、紫外（ＵＶ）領域にある。
【００３０】
本明細書で用いられる場合、「極性ビニルポリマー」という語句は、前記ポリマーを構成するモノマーサブユニット内に少なくとも１つの極性部分を含むビニルポリマーを意味する。極性ビニルポリマーのいくつかの例としては、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルアセテート、およびポリアクリル酸が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
本明細書で用いられる場合、「固体」という用語は、一般的には、液体混合物と、液体混合物から溶媒を蒸発させた後に残留する「固体」材料と、を区別しようとするものである。「固体」という用語はまた、本明細書に記載の混合物の調製で得られたときに「固体」形態をとる試薬に関して用いることが可能である。「固体」という用語は、材料が脆性または不撓性であることを示唆しようとするものではない。実際上、多くの実施形態では、本発明に係る混合物を基材に適用して前記混合物中の溶媒を蒸発させた後、残留する「固体」伝導性層は、かなり可撓性でありうる。「固体」という用語はまた、固体化合物がたとえば液体中に懸濁されている状況を除外しようとするものではない。
【００３２】
本明細書で用いられる場合、「ステンシル」という用語は、表面上の自立性フィルムまたはパターン化層のいずれかとしてのマスキング層を意味する。
【００３３】
本明細書で用いられる場合、「界面活性剤」という用語は、両親媒性であるかつ少なくとも１つの極性部分と少なくとも１つの無極性部分とを含む、実質的に純粋な化合物を意味する。界面活性剤は、性質上、イオン性または非イオン性でありうる。イオン性界面活性剤のいくつかの例としては、ナトリウムラウリルスルフェート（ＳＤＳ）、アンモニウムラウリルスルフェート、ペルフルオロオクタンスルホネート、ナトリウムステアレート、脂肪酸塩、およびセチルトリメチルアンモニウムブロミド（ＣＴＡＢ）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。非イオン性界面活性剤のいくつかの例としては、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ポリオキシエチレングリコールアルキルエーテル、ポリオキシプロピレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレンオキシド−ブロック−プロピレンオキシドコポリマー、およびフルオロポリマー−ブロック−ポリエチレンオキシドが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３４】
本明細書で用いられる場合、「基材」という用語は、ベース材料を意味する。本発明の実施に使用される基材は、ガラスや透明ポリマー材料などの透明材料でありうる。一般的には、「基材」は、透明、半透明、または不透明であろう。しかしながら「基材」は、光を透過可能であることが必ずしも必要なわけではない。
【００３５】
本明細書で用いられる場合、「透明」という用語は、材料（たとえば、基材または伝導性層）の性質を意味する。ただし、前記材料は、前記材料の一方の側から前記材料の他方の側まで貫通するように方向付けられた光の少なくとも５０％の透過を可能にする。
【００３６】
本明細書で用いられる場合、「熱伝導性」という語句は、熱を伝導する能力を有することを意味する。
【００３７】
混合物に関して本明細書で用いられる場合、「均一」という用語は、前記混合物の固体成分が前記混合物全体にわたり実質的に均一に分散されて、前記混合物中に残留するいずれの非溶解固体の膨張、局在化、クランピング、またはアグリゲーションも、ほとんどまたはまったくない検出できない状況を意味する。
【００３８】
本明細書で用いられる場合、「水溶性ポリマー」という語句は、ポリマーを水に可溶にする極性モノマーサブユニットを主に含むポリマーを意味する。本発明の実施で使用可能な水溶性ポリマーのいくつかの例としては、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリスチレンスルホネート、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）、ポリエチレンオキシド、ポリエトリエングリコール、ポリビニルピロリドン、およびそれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３９】
混合物に関して本明細書で用いられる場合、「重量パーセント」という語句は、前記混合物のすべての成分の重量を基準にしたときの前記混合物の一成分または所定の数の成分の重量を意味する。
【００４０】
４．一般的事項
この「一般的事項」の節で以下に示される考察は、本明細書に記載の本発明の種々の実施形態のいくつかまたはすべてに関するものでありうることを理解すべきである。
【００４１】
基材
本発明の種々の実施形態によれば、伝導性層は、基材上に形成および／または堆積される。基材は、透明でありうる。基材は、半透明でありうる。基材は、不透明でありうる。基材は、基材の異なる位置にこれらの特徴の２つ以上を兼備した材料でありうる。基材の１つ以上のセクションは、非透明であってもさらには光を反射してもよい。多くの場合、基材は、透明または半透明である。
【００４２】
基材は、ガラス、ポリカーボネート、ポリエステル、アクリル、それらの組合せなどの剛性材料でありうる。基材は、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、ポリ（エチレンナプタレート）（ＰＥＮ）、またはポリビニリデンジフルオリド（ＰＶＤＦ）やポリテトラフルオロエチレン（ＴＥＦＬＯＮとしても知られる）などの熱可塑性ポリマー、あるいは上記のいずれかの組合せから作製されたフィルムなどの可撓性フィルムでありうる。基材は、アクリレート、メタクリレート、ポリオレフィン、ポリスチレン、それらの組合せまたはコポリマーなどの他のポリマーで作製可能である。基材は、多くの異なる材料で作製可能であるかまたは種々の異なる材料の層から作製可能である。基材は、収縮の低減および／または安定性の向上のために処理またはアニールが可能である。
【００４３】
伝導性層
本発明の実施形態では、「伝導性層」は、基材上に形成および／または堆積される。伝導性層は、熱伝導性および／または電気伝導性である。一般的には、伝導性層は、以下でより詳細に説明されるように基材を混合物に接触させることにより形成可能である。前記混合物は、基材に適用することによりフィルム（コーティングまたは層としても知られる）を形成可能な液体、ペースト、またはゲルでありうる。前記混合物は、以下でより詳細に説明されるように異方性伝導性ナノ粒子を含む。前記異方性伝導性ナノ粒子は、基材上に堆積されたときに前記「伝導性層」を横切って電気および／または熱を伝えることが可能な粒子の網状構造を形成するように、前記混合物中に存在する。
【００４４】
いくつかの実施形態では、「伝導性層」は、基材上に堆積された材料の「層」を２層以上含みうることを理解すべきである。別の言い方をすれば、いくつかの実施形態では、混合物は、２回以上の適用によりまたは２つのもしくは異なる混合物の（レイヤーオンレイヤー）逐次適用により適用可能である。実際上、いくつかの実施形態では、得られる「層」または「フィルム」（すなわち、最終「伝導性層」）の伝導性は、混合物の層の数および／または基材に適用される混合物の種々の層の組成に基づいて、調整または適合化が可能である。したがって、「伝導性層」として参照されるものは、いくつかの場合、基材への適用により基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部上に伝導性網状構造を形成した複数の識別可能な層を含みうる。
【００４５】
いくつかの実施形態では、「伝導性層」は、基材の表面を完全に覆う。いくつかの実施形態では、「伝導性層」は、基材の１つ以上の表面の一部分のみを覆う。いくつかの実施形態では、「伝導性層」は、二次元または三次元のパターンを形成するように基材に適用可能である。いくつかの実施形態では、複数の層を基材に適用することが可能であり、そのいくつかは、非伝導性材料から形成されうる。たとえば、あるパターンで第１の「伝導性層」を基材に適用することが可能であり、次いで、あるパターンで非伝導性層を前記基材の上にかつ前記第１の「伝導性層」の少なくとも一部分に適用することが可能であり、次いで、（任意選択で、あるパターンで）第２の「伝導性層」を前記基材の上にかつ前記非伝導性層の少なくとも一部分にかつ前記第１の伝導性層の少なくとも一部分に適用することが可能であり、結果的に、第１および第２の「伝導性層」の一部分間に少なくとも部分的な接触が存在するようにすることが可能である。このプロセスを複数回繰り返すことにより、二次元または三次元の１つまたは複数の複雑なパターン化相互接続伝導性網状構造を形成することが可能である。
【００４６】
パターン化伝導性層はまた、たとえば、最初に非伝導性層を堆積させることにより形成可能であり、この場合、異方性伝導性ナノ粒子は、異方性伝導性ナノ粒子間の伝導を阻害する非伝導性のバインダー、樹脂、または添加剤を用いて堆積される。個々の異方性伝導性ナノ粒子間の伝導を阻害するであろう非伝導性のバインダー、樹脂、または添加剤の例は、伝導性ナノ粒子の表面に優先的に接着して、前記ナノ粒子と他のナノ粒子との伝導相互作用を遮蔽するものであり、この場合、前記非伝導性のバインダー、樹脂、または添加剤は、物理処理または化学処理により少なくとも部分的にナノ粒子から剥離可能である。いくつかの実施形態では、堆積される非伝導性層の異方性伝導性ナノ粒子は、他の選択肢として、それらを非伝導性にするために、前記非伝導性のバインダー、樹脂、または添加剤を用いてプレコーティングすることが可能である。非伝導性のバインダー、樹脂、または添加剤を異方性伝導性ナノ粒子上にプレコーティングするかまたは非伝導性層の堆積時に組み込むかは、選択の問題である。
【００４７】
前記非伝導性のバインダー、樹脂、または添加剤は、指定条件下での除去により異方性伝導性ナノ粒子間の伝導を再生できるように選択される。たとえば、非伝導性のバインダー、樹脂、または添加剤は、非伝導性層の異方性伝導性ナノ粒子への照射により部分的または完全に剥離可能である。いくつかの実施形態では、非伝導性のバインダー、樹脂、または添加剤は、化学処理により非伝導性層の異方性伝導性ナノ粒子から部分的または完全に除去可能である。
【００４８】
次いで、たとえば、非伝導性層を堆積させてから非伝導性層の特定の領域を照射することにより、前記領域内で異方性伝導性ナノ粒子から非伝導性のバインダー、樹脂、または添加剤を選択的に剥離し、それによりそれらを前記ナノ粒子間で再び伝導性にすることにより、パターン化伝導性層を作製することが可能である。同様に、たとえば、非伝導性層を堆積させてから非伝導性層の特定の領域を化学処理することにより、前記領域内で異方性伝導性ナノ粒子から非伝導性のバインダー、樹脂、または添加剤を選択的に剥離し、それによりそれらを前記ナノ粒子間で伝導性にすることにより、パターン化伝導性層を作製することが可能である。
【００４９】
いくつかの実施形態では、このことは、最初に、化学処理または照射処理を阻止して非伝導性のバインダーまたは添加剤を保護するステンシルまたは光パターン化ポリマー層のいずれかを用いて非伝導性層をマスキングし、層のそれらの領域で非伝導性状態を維持することにより、達成可能である。照射は、たとえば、異方性伝導性ナノ粒子間の伝導率を阻害するバインダーまたは添加剤を除去、分解、または脱活性化して層の二次元または三次元で伝導を提供することにより非伝導性領域を伝導性にするＵＶ光または電磁線のいずれかでありうる。照射はまた、たとえば、レーザーまたは電子ビームをラスターして異方性伝導性ナノ粒子を活性化し、ラスターレーザーまたはラスター電子ビームに暴露された領域で非伝導性層を伝導性にすることにより、行われうる。
【００５０】
化学処理は、たとえば、層を浸漬、コーティング、スプレー、またはペイントすることにより、行われうる。化学処理はまた、たとえば、蒸気として適用可能である。
【００５１】
ナノ粒子間の伝導を阻害するバインダー、樹脂、または添加剤のいくつかの例としては、紫外（ＵＶ）硬化型ビニルアクリレート、たとえば、トリメチロールプロパントリアクリレートまたはジメチルシロキサンに基づくものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。添加剤のいくつかの例としては、界面活性剤、たとえば、セチルトリメチルアンモニウムブロミドおよびアルキルジチオチアジアゾールが挙げられるが、これらに限定されるものではない。添加剤のいくつかの例としては、メチルナジック酸無水物、ジシアンジアミド、および類似の分子が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００５２】
以上に記載したように堆積非伝導性層の修飾によりパターン化伝導性層を調製する利点は、複数の層堆積ステップと比較して単一の堆積から調製可能であるという点である。
【００５３】
混合物
いくつかの実施形態では、本発明の実施に使用される混合物は、ａ）少なくとも１種のアルコール溶媒と、ｂ）少なくとも１種のエステル溶媒と、ｃ）その中で溶媒和された少なくとも１種のセルロースエーテルと、ｄ）前記混合物中に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含みうる。前記混合物は、より一般的には、インクまたは伝導性インクとして参照可能である。前記混合物またはインクは、十分に薄い場合、基材の１つ以上の表面の全部または一部分上に透明および／または伝導性の層（またはフィルム）を形成可能なフィルムを生成可能である。
【００５４】
いくつかの実施形態では、本発明の実施に使用される混合物は、ａ）少なくとも１種のアルコール溶媒と、ｂ）少なくとも１種のケトン溶媒と、ｃ）その中で溶媒和された少なくとも１種の極性ビニルポリマーと、ｄ）前記混合物中に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含みうる。前記混合物は、より一般的には、インクまたは伝導性インクとして参照可能である。前記混合物またはインクは、基材の１つ以上の表面の全部または一部分上に透明および／または伝導性の層（またはフィルム）を形成可能なフィルムを生成可能である。
【００５５】
いくつかの実施形態では、本発明の実施に使用される混合物は、ａ）少なくとも１種の脂肪族または芳香族の溶媒と、ｂ）少なくとも１種のアルコール溶媒と、ｃ）その中で溶媒和された少なくとも１種の無極性ビニルポリマーと、ｄ）前記混合物中に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含みうる。前記混合物は、より一般的には、インクまたは伝導性インクとして参照可能である。前記混合物またはインクは、基材の１つ以上の表面の全部または一部分上に透明および／または伝導性の層（またはフィルム）を形成可能なフィルムを生成可能である。
【００５６】
いくつかの実施形態では、本発明の実施に使用される混合物は、ａ）少なくとも１種のアルコール溶媒と、ｂ）水と、ｃ）その中で溶媒和された少なくとも１種の水溶性ポリマーと、ｄ）前記混合物中に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含みうる。前記混合物は、より一般的には、インクまたは伝導性インクとして参照可能である。前記混合物またはインクは、基材の１つ以上の表面の全部または一部分上に透明および／または伝導性の層（またはフィルム）を形成可能なフィルムを生成可能である。
【００５７】
透明にするために、伝導性層（またはフィルム）は、光が通り抜けることができるように十分に薄くすることを理解すべきである。伝導性層が厚すぎると、不十分な光が通過するであろう。したがって、伝導性層の厚さは、混合物の厳密な光透過度の性質に依存する。
【００５８】
いくつかの実施形態では、本発明に係る混合物は、任意選択で、流動性、コーティング性、粘度、堆積の均一性、または得られる伝導性層の色を増強または制御するために、添加剤を含みうる。いくつかの実施形態では、添加剤は、フィルム形成性を変化させたり、フィルム形成欠損を最小限に抑えたり、強度を増加させたり、さらには接着性および／もしくは硬度を変化させたり、または表面の疎水性もしくは親水性に影響を及ぼしたりすることが可能である。いくつかの実施形態では、添加剤は、得られる伝導性層の可撓性を変化させることが可能である。添加剤の例は、界面活性剤である。
【００５９】
前記混合物の成分は、一般的には、液体成分および固体成分として分類可能である。アルコール、エステル、ケトン、脂肪族および芳香族の溶媒、さらには水は、液体成分である。セルロースエーテル、極性ビニルポリマー、無極性ビニルポリマー、水溶性ポリマー、および異方性伝導性ナノ粒子は、固体成分である。セルロースエーテル成分、極性ビニルポリマー成分、無極性ビニルポリマー成分、および水溶性ポリマー成分は、混合物の溶媒中に少なくとも部分的には溶解するであろうが、異方性伝導性ナノ粒子は、典型的には、混合物中に実質的に溶解しない（したがって、懸濁される）。
【００６０】
前記混合物から形成される伝導性層または透明伝導性層は、典型的には、前記混合物から溶媒を蒸発させることにより生成される乾燥フィルムである。いくつかの実施形態では、液体であるうちに伝導性層を使用することが好ましいこともありうる。固体または半固体の伝導性層が望ましい場合、伝導性フィルムは、溶媒を蒸発させることにより生成可能である。溶媒の蒸発は、周囲温度および／もしくは周囲圧力で行うことが可能であるか、または加熱および／もしくは真空蒸発により促進することが可能である。基材の１つまたは複数の表面上に配設された混合物から溶媒を蒸発させると、少なくとも部分的にはバインダーにより閉じ込められた異方性伝導性ナノ粒子の網状構造である伝導性層が生成される。
【００６１】
出願人は、透明伝導性層（透明伝導性フィルムとしても知られる）の伝導性／品質が、異方性伝導性ナノ粒子が前記混合物中にいかに均一に分散されるかに依存しうることを突き止めた。別の言い方をすれば、異方性伝導性ナノ粒子が局在化、クランプ化、またはアグリゲート化する傾向がある場合、混合物を基材に適用することにより生成される層またはフィルムは、良好な伝導性を示さないであろう。いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、異方性伝導性ナノ粒子が局在化、クランプ化、またはアグリゲート化した場合、得られる層またはコーティング中に相互接続網状構造が形成されない（または形成される可能性が低い）と考えられる。したがって、異方性伝導性ナノ粒子を混合物中に均一に分散することが好ましい。その結果、一般的には、得られるフィルム中に異方性伝導性ナノ粒子が均一に分配されるであろう。
【００６２】
出願人の観測は、実施例２、３、および４ならびに関連する表ＩＩ〜ＩＶにより支持される。いくつかの参照文献に見いだされる溶媒の組合せを含む特定の混合物は、混合物中の異方性伝導性ナノ粒子のアグリゲーションをもたらし、得られるフィルムは、電気伝導性が不十分であることが、とくに表ＩＩ〜ＩＶにより示される。
【００６３】
まとめると、すべての溶媒およびバインダーの組合せが伝導性層をもたらすわけではなく、実際には、特定の組合せは優れた性能をもたらすが、他のものは劣った性能をもたらすという出願人の見解は、実施例１〜４および表Ｉ〜ＩＶに提供される情報より支持される。特定的には、本明細書に記載の混合物は、優れた伝導性層をもたらす優れたインクである傾向がある。
【００６４】
簡単に述べると、所定の溶媒と所定のバインダー（たとえば、セルロースエーテル、極性ビニルポリマー、無極性ビニルポリマー、および水溶性ポリマー）の性質とが組み合わされると、優れた性能特性がもたらされる。たとえば、出願人は、アルコール溶媒、エステル溶媒、およびセルロースエーテル（セルロースエステルではない）バインダーが、異方性伝導性ナノ粒子と組み合わされて特定の割合で混合された場合、高伝導性透明層（すなわちフィルム）を形成可能であることを見いだした。出願人はまた、アルコール溶媒、ケトン溶媒、および極性ビニルポリマーバインダーが、異方性伝導性ナノ粒子と組み合わされて特定の割合で混合された場合、高伝導性透明層（すなわちフィルム）を形成可能であることを見いだした。出願人はさらに、アルコール溶媒、脂肪族溶媒、および無極性ビニルポリマーバインダーが、異方性伝導性ナノ粒子と組み合わされて特定の割合で混合された場合、高伝導性透明層（すなわちフィルム）を形成可能であることを見いだした。出願人はさらにまた、アルコール溶媒、水、および水溶性バインダーが、異方性伝導性ナノ粒子と組み合わされて特定の割合で混合された場合、高伝導性透明層（すなわちフィルム）を形成可能であることを見いだした。
【００６５】
いくつかの実施形態では、本発明に係る混合物（インク）は、インクジェット印刷および他の印刷技術（フレキソ、グラビア、オフセット）で使用可能な十分に低い粘度を有する。いくつかの実施形態では、本発明に係る混合物（インク）は、より粘性が高く、インクジェット印刷には使用できないが、スクリーン印刷または他の高粘度印刷方法には使用可能である。
【００６６】
アルコール溶媒
以上に述べたように、本発明に係る種々の混合物は、少なくとも１種のアルコール溶媒を含みうる。アルコール溶媒は、異方性伝導性ナノ粒子（特定的には銀ナノ粒子）のアグリゲーションおよび／またはクランピングを防止するのに非常に役立つことが出願人に知られている。多数のアルコール溶媒およびアルコール溶媒の混合物を使用することが可能であるが、出願人は、メチルアルコールおよびイソプロピルアルコールが本発明の実施にとくに有用なアルコール溶媒であることを見いだした。
【００６７】
メタノールやイソプロパノールなどのアルコール溶媒はまた、周囲温度で十分に蒸発する。一般的には、周囲温度で十分に蒸発するアルコールは、本発明の実施に好適である。たとえば、アルコール溶媒（またはアルコール溶媒の混合物）は、１００℃未満、９０℃未満、または８０℃未満の沸点を有するように選択可能である。
【００６８】
いくつかの実施形態では、アルコール溶媒は、体積基準で混合物の最も多い成分である。アルコール溶媒は、混合物の９９．５体積％まで可能であるが、典型的には、混合物の９９．５％体積よりもかなり少ない。一般的には、最も性能の良いインクは、少なくとも７０体積％の１種以上のアルコール溶媒を含む。表ＩＩおよびＩＩＩに見られるように、９０体積％〜７０体積％のアルコール溶媒の混合物は、銀ナノワイヤー（すなわち「異方性伝導性ナノ粒子」）のいかなる有意なアグリゲーションも呈する傾向がない。
【００６９】
いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒の体積は、７０体積％未満でありうる。たとえば、いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、６０体積パーセントから７０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、５０体積パーセントから６０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、４０体積パーセントから５０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、３０体積パーセントから４０体積パーセント直下まででありうる。一般的には、アルコール溶媒は、混合物の３０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、アルコール溶媒は、５０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、アルコール溶媒は、６０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、アルコール溶媒は、５０体積％以上で混合物中に存在する。
【００７０】
いくつかの実施形態では、アルコール溶媒は、混合物中に約５０体積パーセント〜約９５体積パーセント存在する。いくつかの実施形態では、アルコール溶媒は、混合物中に約４０体積パーセント〜約９８体積パーセント存在する。いくつかの実施形態では、アルコール溶媒は、混合物中に約３０体積パーセント〜約９９．５体積パーセント存在する。
【００７１】
エステル溶媒
以上に述べたように、本発明に係る種々の混合物は、少なくとも１種のエステル溶媒を含みうる。エステル溶媒は、セルロースエーテルバインダーを溶解するのに非常に役立つことが出願人により示されている。エステル溶媒の例としては、メチルアセテート、エチルアセテート、ブチルアセテート、およびイソプロピルアセテートが挙げられるが、これらに限定されるものではない。多数のエステル溶媒およびエステル溶媒の混合物を使用することが可能であるが、出願人は、メチルアセテートおよびエチルアセテートが本発明の実施にとくに有用なエステル溶媒であることを見いだした。
【００７２】
メチルアセテートやエチルアセテートなどのエステル溶媒もまた、周囲温度で十分に蒸発する。一般的には、周囲温度で十分に蒸発するエステル溶媒は、本発明の実施に有用である。たとえば、エステル溶媒（またはエステル溶媒の混合物）は、１００℃未満、９０℃未満、または８０℃未満の沸点を有するように選択可能である。いくつかの場合、アルコール溶媒およびエステル溶媒は、低沸点共沸混合物を形成するように選択可能である。
【００７３】
エステル溶媒は、一般的には、混合物の約０．５体積％〜約７０体積％でありうる。表ＩＩＩに示されるように、３０体積％以下のエステル溶媒の混合物は、銀ナノワイヤー（すなわち「異方性伝導性ナノ粒子」）のいかなる有意なアグリゲーションも呈する傾向がない。
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【００７４】
いくつかの実施形態では、混合物中のエステル溶媒の体積は、７０体積％未満でありうる。たとえば、いくつかの実施形態では、混合物中のエステル溶媒は、５０体積パーセントから６０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中のエステル溶媒は、４０体積パーセントから５０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中のエステル溶媒は、３０体積パーセントから４０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中のエステル溶媒は、２０体積パーセントから３０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中のエステル溶媒は、１０体積パーセントから２０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中のエステル溶媒は、０．５体積パーセントから１０体積パーセント直下まででありうる。しかしながら、一般的には、エステル溶媒は、混合物の５０体積パーセント以下である。
【００７５】
ケトン溶媒
以上に述べたように、本発明に係る種々の混合物は、少なくとも１種のケトン溶媒を含む。ケトン溶媒は、極性ビニルポリマーを溶解するのに非常に役立つことが出願人により示されている。ケトン溶媒の例としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルイソアミルケトン、ジアセトンアルコール、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン、ジイソブチルケトン、およびイソポロンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。多数のケトン溶媒およびケトン溶媒の混合物を使用することが可能であるが、出願人は、アセトンが本発明の実施にとくに有用なケトン溶媒であることを見いだした。
【００７６】
アセトンなどのケトン溶媒もまた、周囲温度で十分に蒸発する。一般的には、周囲温度で十分に蒸発するケトン溶媒は、本発明の実施に好適である。いくつかの場合、アルコール溶媒およびケトン溶媒は、低沸点共沸混合物を形成するように選択可能である。
【００７７】
ケトン溶媒は、一般的には、混合物の約０．５体積％〜約７０体積％まででありうる。表ＩＩＩに示されるように、３０体積％以下のエステル溶媒の混合物は、銀ナノワイヤー（すなわち「異方性伝導性ナノ粒子」）のいかなる有意なアグリゲーションも呈する傾向がない。
【００７８】
いくつかの実施形態では、混合物中のケトン溶媒の体積は、７０体積％未満でありうる。たとえば、いくつかの実施形態では、混合物中のケトン溶媒は、５０体積パーセントから６０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中のケトン溶媒は、４０体積パーセントから５０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中のケトン溶媒は、３０体積パーセントから４０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中のケトン溶媒は、２０体積パーセントから３０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中のケトン溶媒は、１０体積パーセントから２０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中のケトン溶媒は、約０．５体積パーセントから１０体積パーセント直下まででありうる。
【００７９】
脂肪族または芳香族の溶媒
以上に述べたように、本発明に係る種々の混合物は、少なくとも１種の脂肪族および／または芳香族の溶媒を含む。脂肪族および／または芳香族の溶媒は、無極性ビニルポリマーを溶解するのに非常に役立つことが出願人により示されている。多数の脂肪族または芳香族の溶媒ならびに脂肪族および芳香族の溶媒の混合物を使用することが可能であるが、出願人は、シクロヘキサンおよびトルエンが本発明の実施にとくに有用な脂肪族／芳香族溶媒であることを見いだした。
【００８０】
いくつかの実施形態では、混合物中の脂肪族および／または芳香族の溶媒の体積は、７０体積％未満でありうる。たとえば、いくつかの実施形態では、混合物中の脂肪族および／または芳香族の溶媒は、５０体積パーセントから６０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中の脂肪族および／または芳香族の溶媒は、４０体積パーセントから５０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中の脂肪族および／または芳香族の溶媒は、３０体積パーセントから４０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中の脂肪族および／または芳香族の溶媒は、２０体積パーセントから３０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中の脂肪族および／または芳香族の溶媒は、１０体積パーセントから２０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中の脂肪族および／または芳香族の溶媒は、０．５体積パーセントから１０体積パーセント直下まででありうる。
【００８１】
水
以上に述べたように、本発明に係る種々の混合物は、水を含みうる。いくつかの実施形態では、混合物中の水は、７０体積％未満でありうる。たとえば、いくつかの実施形態では、混合物中の水は、５０体積パーセントから６０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中の水は、４０体積パーセントから５０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中の水は、３０体積パーセントから４０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中の水は、２０体積パーセントから３０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中の水は、１０体積パーセントから２０体積パーセント直下まででありうる。いくつかの実施形態では、混合物中の水は、０．５体積パーセントから１０体積パーセント直下まででありうる。
【００８２】
セルロースエーテル
文献に記載の場合、伝導性インクは、バインダーの組込みに関して考察されることが多い。しかしながら、種々の文献を参照すると、バインダーは任意選択でありうることが示唆される。本発明に関して、いくつかの実施形態では、セルロースエーテルは、混合物の成分であり、バインダーとして参照可能である。要するに、バインダーとは、混合物の溶媒が蒸発した後に残存される相互接続異方性伝導性ナノ粒子の網状構造（またはウェブまたはマトリックス）を支持する化合物のことである。この例では、エチルセルロース（単独または他のバインダーとの組合せで）は、混合物の溶媒が蒸発した後に残存される相互接続異方性伝導性ナノ粒子の網状構造（またはウェブまたはマトリックス）を支持する。
【００８３】
本発明の実施に使用可能なセルロースエーテルの例としては、エチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、またはメチル２−ヒイドロキシエチルセルロース、特定的には４０〜６０％のエトキシル含有率を有するエチルセルロースが挙げられる。
【００８４】
極性ビニルポリマー
本発明に関して、いくつかの実施形態では、極性ビニルポリマーは、混合物の成分であり、バインダーとして参照可能である。この例では、極性ビニルポリマー（単独または他のバインダーとの組合せで）は、混合物の溶媒が蒸発した後に残存される相互接続異方性伝導性ナノ粒子の網状構造（またはウェブまたはマトリックス）を支持する。
【００８５】
本発明の実施に使用可能な極性ビニルポリマーの例としては、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルアセテート、およびポリアクリル酸が挙げられる。
【００８６】
無極性ビニルポリマー
本発明に関して、いくつかの実施形態では、極性ビニルポリマーは、混合物の成分であり、バインダーとして参照可能である。この例では、無極性ビニルポリマー（単独または他のバインダーとの組合せで）は、混合物の溶媒が蒸発した後に残存される相互接続異方性伝導性ナノ粒子の網状構造（またはウェブまたはマトリックス）を支持する。
【００８７】
本発明の実施に使用可能な無極性ビニルポリマーの例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状オレフィンポリマー、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート）、およびポリアクリロニトリルが挙げられる。
【００８８】
水溶性ポリマー
本発明に関して、いくつかの実施形態では、水溶性ポリマーは、混合物の成分であり、バインダーとして参照可能である。この例では、水溶性ポリマー（単独または他のバインダーとの組合せで）は、混合物の溶媒が蒸発した後に残存される相互接続異方性伝導性ナノ粒子の網状構造（またはウェブまたはマトリックス）を支持する。
【００８９】
本発明の実施に使用可能な水溶性ポリマーの例としては、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリスチレンスルホネート、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）、ポリエチレンオキシド、ポリエトリエングリコール、ポリビニルピロリドンが挙げられる。
【００９０】
異方性伝導性ナノ粒子
異方性伝導性ナノ粒子は、伝導性層中に網状構造（すなわち、マトリックスまたはウェブ）を形成することにより、網状構造を横切ってまたは網状構造内で熱および／または電気を伝導する。異方性伝導性ナノ粒子は、金属または非金属でありうる。たとえば、銀ナノ粒子およびカーボンナノチューブは両方とも、電気伝導性および熱伝導性の両方であることが知られている。したがって、いくつかの実施形態では、異方性伝導性ナノ粒子は、金属ナノワイヤー、金属フレーク、金属ナノスフェア、金属ナノチューブ、カーボンナノチューブ、グラフェン、またはそれらの任意の可能な組合せでありうる。金属の場合、異方性伝導性ナノ粒子は、金属ナノワイヤー、金属フレーク、金属ナノスフェア、金属ナノチューブ、またはそれらの組合せでありうる。金属は、銀、銅、ニッケル、金、パラジウム、白金、またはそれらの任意の可能な組合せでありうる。カーボンブラックのような他のタイプの伝導性充填剤を使用することが可能である。本発明の目的では、グラファイトは、異方性伝導性ナノ粒子ではない。
【００９１】
伝導性層の伝導率は、混合物（インク）で使用される異方性伝導性ナノ粒子の量に依存しうる。選択される異方性伝導性ナノ粒子の量は、用途および／または混合物（インク）を基材に適用するために用いられる印刷方法に依存しうる。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、０．２５体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、０．５体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、１体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、２体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、３体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、４体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、５体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、６体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、７体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、８体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、９体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、１０体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、１１体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、１２体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、１３体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、１４体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、１５体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、１６体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、１７体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、１８体積％以下である。いくつかの実施形態では、混合物中に分散される異方性伝導性ナノ粒子は、１９体積％以下である。
【００９２】
混合物中の異方性伝導性ナノ粒子の量は、１９体積％を上回りうる。実際上、いくつかの実施形態では、混合物中の異方性伝導性ナノ粒子の量は、３５体積％以下でありうる。
【００９３】
同様に、混合物中の異方性伝導性ナノ粒子の量は、０．２５体積パーセント未満でありうる。実際上、いくつかの実施形態では、混合物中の異方性伝導性ナノ粒子の量は、０．１パーセント以下でありうる。
【００９４】
いくつかの実施形態では、異方性伝導性ナノ粒子は、混合物の体積の約０．１パーセント〜約１パーセントを占める。いくつかの実施形態では、異方性伝導性ナノ粒子は、混合物の体積の約０．２５パーセント〜約１０パーセントを占める。
【００９５】
混合物中の固体
固体は、混合物の生成に使用される任意の固体材料である。異方性伝導性ナノ粒子ならびにセルロースエーテル、極性ビニルポリマー、無極性ビニルポリマー、および水溶性ポリマーは、固体である。いくつかの実施形態では、混合物は、中に含有される固体の量に基づいて調製される。
【００９６】
いくつかの実施形態では、前記混合物中の固体は、前記混合物の約０．０１〜約８０重量パーセントである。いくつかの実施形態では、固体は、混合物の約０．５〜約５０重量パーセントの範囲内で存在する。いくつかの実施形態では、固体は、混合物の約２〜約３０重量パーセントの範囲内で存在する。いくつかの実施形態では、固体は、混合物の約１〜約２５重量パーセントの範囲内で存在する。
【００９７】
いくつかの実施形態では、固体は、混合物の２重量パーセント未満である。いくつかの実施形態では、固体は、混合物の５重量パーセント未満である。いくつかの実施形態では、固体は、混合物の１０重量パーセント未満である。いくつかの実施形態では、固体は、混合物の１５重量パーセント未満である。いくつかの実施形態では、固体は、混合物の２０重量パーセント未満である。いくつかの実施形態では、固体は、混合物の２５重量パーセント未満である。いくつかの実施形態では、固体は、混合物の３０重量パーセント未満である。いくつかの実施形態では、固体は、混合物の３５重量パーセント未満である。いくつかの実施形態では、固体は、混合物の４０重量パーセント未満である。いくつかの実施形態では、固体は、混合物の４５重量パーセント未満である。いくつかの実施形態では、固体は、混合物の５０重量パーセント未満である。
【００９８】
いくつかの実施形態では、混合物は、セルロースエーテル、極性ビニルポリマー、および無極性ビニルポリマーの量に対する異方性伝導性ナノ粒子の量の比に基づいて調製される。たとえば、いくつかの実施形態では、セルロースエーテル、極性ビニルポリマー、および／または無極性ビニルポリマーに対する異方性伝導性ナノ粒子の重量比は、１万部（重量基準）のセルロースエーテル、極性ビニルポリマー、および／または無極性ビニルポリマーに対して約１部（重量基準）の異方性伝導性ナノ粒子からの範囲内である。いくつかの実施形態では、セルロースエーテル、極性ビニルポリマー、および／または無極性ビニルポリマーに対する異方性伝導性ナノ粒子の重量比は、１部（重量基準）のセルロースエーテル、極性ビニルポリマー、および／または無極性ビニルポリマーに対して約９５部（重量基準）の異方性伝導性ナノ粒子からの範囲内である。一般的には、セルロースエーテル、極性ビニルポリマー、および／または無極性ビニルポリマーに対する異方性伝導性ナノ粒子の重量比の範囲は、１万部（重量基準）のセルロースエーテル、極性ビニルポリマー、および／または無極性ビニルポリマーに対して約１部（重量基準）の異方性伝導性ナノ粒子から、１部（重量基準）のセルロースエーテル、極性ビニルポリマー、および／または無極性ビニルポリマーに対して約９５部（重量基準）の異方性伝導性ナノ粒子まで、である。
【００９９】
伝導性層の形成
伝導性層または透明伝導性層を含む材料は、典型的には、ａ）基材を本明細書に記載の混合物に接触させることと、ｂ）混合物の溶媒を蒸発させることにより基材上に伝導性層を形成することと、により形成される。基材上の混合物のコーティング（すなわちフィルム）は、巻き線ロッドコーティング、ディップコーティング、エアナイフコーティング、カーテンコーティング、スライドコーティング、ロットダイコーティング、ロールコーティング、グラビアコーティング、または押出しコーティングとして当技術分野で知られる技術を用いて作製可能である。１種以上の界面活性剤および他のコーティング助剤を混合物に組み込むことにより、コーティングプロセスを改良することが可能である。
【０１００】
組成体
いくつかの実施形態では、本発明は、基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分上に配設された伝導性層または透明伝導性層を含む組成体に関する。一般的には、前記組成体は、基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分を、本明細書に開示される混合物に、接触させるにより作製される。いくつかの実施形態では、組成体は、混合物の溶媒を蒸発させることを必要としない。前記組成体は、溶媒を蒸発または実質的に蒸発させた伝導性層または透明伝導性層を含む最終の新規かつ非自明な基材に対して、新規かつ非自明な製造中間体であると考えられる。いずれの場合も、組成体は、上に配設された少なくとも１つの伝導性層または透明伝導性層を含む基材である。
【０１０１】
溶媒を蒸発または実質的に蒸発させた伝導性層および／または透明伝導性層を含む最終の新規かつ非自明な基材は、タッチパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ、電界発光照明、有機発光ダイオード、光起電力太陽電池、電熱加熱、除霜機、防曇材、熱インターフェース材料、電極、雷撃保護、ＥＭＩシールド、帯電防止コーティング、および／またはスマートウィンドウなどの用途に使用可能である。
【０１０２】
５．本発明の種々の実施形態
ステップの順序または特定の動作の実施順序は、本教示が依然として実施可能であるかぎりまたはとくに明記されていないかぎり、重要でないことを理解すべきである。さらに、いくつかの実施形態では、２つの以上のステップまたは動作は、本教示が依然として実施可能であるかぎりまたはとくに明記されていないかぎり、同時に実施可能である。
【０１０３】
いくつかの実施形態では、本発明は、ａ）少なくとも１種のアルコール溶媒と、ｂ）少なくとも１種のエステル溶媒と、ｃ）中で溶媒和された少なくとも１種のセルロースエーテルと、ｄ）前記混合物中に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含む混合物に関する。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、３０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、５０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、６０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、７０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、８０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、９０体積パーセント以上である。
【０１０４】
いくつかの実施形態では、本発明は、伝導性層（いくつかの実施形態では、この層は、透明であるかまたは透明にしうる）を含む基材を作製するための方法に関する。前記方法は、ａ）前記基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分を、ｉ）少なくとも１種のアルコール溶媒と、ｉｉ）少なくとも１種のエステル溶媒と、ｉｉｉ）中で溶媒和された少なくとも１種のセルロースエーテルと、ｉｖ）混合物中に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含む混合物に、接触させることと、ｂ）前記混合物の前記アルコール溶媒および前記エステル溶媒を蒸発させることにより、前記基材上に透明伝導性層を形成することと、を含む。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、３０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、４０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、５０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、６０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、７０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、８０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、９０体積パーセント以上である
【０１０５】
いくつかの実施形態では、混合物は、伝導性ポリマーをさらに含みうる。
【０１０６】
いくつかの実施形態では、本発明は、ａ）基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分を、ｉ）少なくとも１種のアルコール溶媒と、ｉｉ）少なくとも１種のエステル溶媒と、ｉｉｉ）中で溶媒和された少なくとも１種のセルロースエーテルと、ｉｖ）混合物中に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含む混合物に、接触させることと、ｂ）前記混合物の前記アルコール溶媒および前記エステル溶媒を蒸発させることにより、前記基材上に伝導性層を形成することと、により形成される組成体に関する。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、３０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、４０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、５０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、６０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、７０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、８０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、９０体積パーセント以上である。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、組成体の形成に使用される混合物は、伝導性ポリマーをさらに含みうる。
【０１０８】
いくつかの実施形態では、異方性伝導性ナノ粒子は、金属ナノワイヤー、金属フレーク、金属ナノスフェア、金属ナノチューブ、カーボンナノチューブ、グラフェン、またはそれらの任意の可能な組合せである。いくつかの実施形態では、前記金属ナノワイヤー、金属フレーク、金属ナノスフェア、および金属ナノチューブは、銀、銅、ニッケル、金、パラジウム、白金、およびそれらの任意の可能な組合せからなる群から選択される金属を含む。異方性伝導性ナノ粒子は、銀ナノワイヤーでありうる。他の伝導性充填剤は、カーボンブラックを含みうる。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、本発明は、基材を含み、それに液体混合物を適用することにより前記基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分上に実質的に均一なコーティングが形成されている、組成体に関する。ただし、前記混合物は、ｉ）少なくとも１種のアルコール溶媒と、ｉｉ）少なくとも１種のエステル溶媒と、ｉｉｉ）その中で溶媒和された少なくとも１種のセルロースエーテルと、ｉｖ）前記混合物中に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含む。いくつかの実施形態では、前記混合物中のアルコール溶媒は、３０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、４０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、５０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、６０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、７０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、８０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、９０体積パーセント以上である。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、本発明は、ａ）基材と、ｂ）前記基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分上に配設された伝導性層と、を含む組成体に関する。ただし、前記伝導性層は、ｉ）セルロースエーテルと、ｉｉ）前記セルロースエーテル内に少なくとも部分的に閉じ込められた（または前記セルロースエーテル内に分散された）異方性伝導性ナノ粒子の電気伝導性および／または熱伝導性の網状構造と、を含む。いくつかの実施形態では、異方性伝導性ナノ粒子は銀ナノワイヤーである。いくつかの実施形態では、伝導性層は透明である。
【０１１１】
いくつかの実施形態では、本発明は、ａ）少なくとも１種のアルコール溶媒と、ｂ）少なくとも１種のケトン溶媒と、ｃ）中で溶媒和された少なくとも１種の極性ビニルポリマーと、ｄ）混合物中に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含む混合物に関する。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、４０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、５０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、６０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、７０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、８０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、９０体積パーセント以上である。
【０１１２】
いくつかの実施形態では、本発明は、伝導性層を含む基材を作製するための方法に関する。前記方法は、ａ）前記基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分を、ｉ）少なくとも１種のアルコール溶媒と、ｉｉ）少なくとも１種のケトン溶媒と、ｉｉｉ）中で溶媒和された少なくとも１種の極性ビニルポリマーと、ｉｖ）混合物上に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含む混合物に、接触させることと、ｂ）前記混合物の前記アルコール溶媒および前記ケトン溶媒を蒸発させることにより、前記基材上に透明伝導性層を形成することと、を含む。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、４０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、５０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、６０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、７０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、８０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、９０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、伝導性層は透明である。いくつかの実施形態では、基材は透明である。
【０１１３】
いくつかの実施形態では、本発明は、ａ）基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分を、ｉ）少なくとも１種のアルコール溶媒と、ｉｉ）少なくとも１種のケトン溶媒と、ｉｉｉ）中で溶媒和された少なくとも１種の極性ビニルポリマーと、ｉｖ）混合物上に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含む混合物に、接触させることと、ｂ）前記混合物の前記アルコール溶媒および前記ケトン溶媒を蒸発させることにより、前記基材上に伝導性層を形成することと、により形成される組成体に関する。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、４０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、５０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、６０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、７０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、８０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、９０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、伝導性層は透明である。いくつかの実施形態では、基材は透明である。
【０１１４】
いくつかの実施形態では、異方性伝導性ナノ粒子は、金属ナノワイヤー、金属フレーク、金属ナノスフェア、金属ナノチューブ、カーボンナノチューブ、グラフェン、またはそれらの任意の可能な組合せである。いくつかの実施形態では、前記金属ナノワイヤー、金属フレーク、金属ナノスフェア、および金属ナノチューブは、銀、銅、ニッケル、金、パラジウム、白金、およびそれらの任意の可能な組合せからなる群から選択される金属を含む。異方性伝導性ナノ粒子は、銀ナノワイヤーでありうる。
【０１１５】
いくつかの実施形態では、本発明は、基材を含み、それに液体混合物を適用することにより前記基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分上に実質的に均一なコーティングが形成されている、組成体に関する。ただし、前記混合物は、ｉ）少なくとも１種のアルコール溶媒と、ｉｉ）少なくとも１種のケトン溶媒と、ｉｉｉ）その中で溶媒和された少なくとも１種の極性ビニルポリマーと、ｉｖ）混合物上に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含む。いくつかの実施形態では、前記混合物中のアルコール溶媒は、４０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、コーティングは透明である。いくつかの実施形態では、基材は透明である。
【０１１６】
いくつかの実施形態では、本発明は、ａ）基材と、ｂ）前記基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分上に配設された伝導性層と、を含む組成体に関する。ただし、前記伝導性層は、ｉ）１種の極性ビニルポリマーと、ｉｉ）前記１種の極性ビニルポリマー内に少なくとも部分的に閉じ込めた異方性伝導性ナノ粒子の電気伝導性および／または熱伝導性の網状構造と、を含む。いくつかの実施形態では、異方性伝導性ナノ粒子は銀ナノワイヤーである。いくつかの実施形態では、伝導性層は透明である。いくつかの実施形態では、基材は透明である。
【０１１７】
いくつかの実施形態では、本発明は、ａ）少なくとも１種のアルコール溶媒と、ｂ）水と、ｃ）中で溶媒和された少なくとも１種の水溶性ポリマーと、ｄ）混合物中に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含む混合物に関する。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、３０体積パーセント以上である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、５０体積パーセント以下である。
【０１１８】
いくつかの実施形態では、本発明は、伝導性層を含む基材を作製するための方法に関する。前記方法は、ａ）前記基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分を、ｉ）少なくとも１種のアルコール溶媒と、ｉｉ）水と、ｉｉｉ）中で溶媒和された少なくとも１種の水溶性ポリマーと、ｉｖ）混合物上に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含む混合物に、接触させることと、ｂ）前記混合物の前記アルコール溶媒および水を蒸発させることにより、前記基材上に伝導性層を形成することと、を含む。いくつかの実施形態では、伝導性層は透明である。いくつかの実施形態では、基材は透明である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、３０体積パーセント以下である。
【０１１９】
いくつかの実施形態では、本発明は、ａ）基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分を、ｉ）少なくとも１種のアルコール溶媒と、ｉｉ）水と、ｉｉｉ）中で溶媒和された少なくとも１種の水溶性ポリマーと、ｉｖ）混合物上に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含む混合物に、接触させることと、ｂ）前記混合物の前記アルコール溶媒および水を蒸発させることにより、前記基材上に伝導性層を形成することと、により形成される組成体に関する。いくつかの実施形態では、伝導性層は透明である。いくつかの実施形態では、基材は透明である。いくつかの実施形態では、混合物中のアルコール溶媒は、５０体積パーセント以下である。
【０１２０】
いくつかの実施形態では、異方性伝導性ナノ粒子は、金属ナノワイヤー、金属フレーク、金属ナノスフェア、金属ナノチューブ、カーボンナノチューブ、グラフェン、またはそれらの任意の可能な組合せである。いくつかの実施形態では、前記金属ナノワイヤー、金属フレーク、金属ナノスフェア、および金属ナノチューブは、銀、銅、ニッケル、金、パラジウム、白金、およびそれらの任意の可能な組合せからなる群から選択される金属を含む。異方性伝導性ナノ粒子は、銀ナノワイヤーでありうる。
【０１２１】
いくつかの実施形態では、本発明は、基材を含み、それに液体混合物を適用することにより前記基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分上に実質的に均一なコーティングが形成されている、組成体に関する。ただし、前記混合物は、ｉ）少なくとも１種のアルコール溶媒と、ｉｉ）水と、ｉｉｉ）その中で溶媒和された少なくとも１種の水溶性ポリマーと、ｉｖ）混合物上に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含む。いくつかの実施形態では、前記混合物中のアルコール溶媒は、５０体積パーセント以下である。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、本発明は、ａ）基材と、ｂ）前記基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分上に配設された伝導性層と、を含む組成体に関する。ただし、前記伝導性層は、ｉ）水溶性ポリマーと、ｉｉ）前記１種の水可溶性ポリマー内に少なくとも部分的に閉じ込めた異方性伝導性ナノ粒子の電気伝導性および／または熱伝導性の網状構造と、を含む。いくつかの実施形態では、伝導性層は透明である。いくつかの実施形態では、基材は透明である。いくつかの実施形態では、異方性伝導性ナノ粒子は銀ナノワイヤーである。
【０１２３】
いくつかの実施形態では、本発明は、ａ）少なくとも１種の脂肪族または芳香族の溶媒と、ｂ）中で溶媒和された少なくとも１種の無極性ビニルポリマーと、ｃ）少なくとも１種の界面活性剤と、ｄ）混合物中に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含む混合物に関する。
【０１２４】
いくつかの実施形態では、本発明は、伝導性層を含む基材を作製するための方法に関する。前記方法は、ａ）前記基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分を、ｉ）少なくとも１種の脂肪族または芳香族の溶媒と、ｉｉ）中で溶媒和された少なくとも１種の無極性ビニルポリマーと、ｉｉｉ）少なくとも１種の界面活性剤と、ｉｖ）混合物上に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含む混合物に、接触させることと、ｂ）前記混合物の前記脂肪族または芳香族の溶媒を蒸発させることにより、前記基材上に伝導性層を形成することと、を含む。いくつかの実施形態では、伝導性層は透明である。いくつかの実施形態では、基材は透明である。
【０１２５】
いくつかの実施形態では、本発明は、ａ）基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分を、ｉ）少なくとも１種の脂肪族または芳香族の溶媒と、ｉｉ）中で溶媒和された少なくとも１種の無極性ビニルポリマーと、ｉｉｉ）少なくとも１種の界面活性剤と、ｉｖ）混合物中に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含む混合物に、接触させることと、ｂ）前記混合物の前記脂肪族または芳香族の溶媒を蒸発させることにより、前記基材上に伝導性層を形成することと、により形成される組成体に関する。いくつかの実施形態では、伝導性層は透明である。いくつかの実施形態では、基材は透明である。
【０１２６】
いくつかの実施形態では、異方性伝導性ナノ粒子は、金属ナノワイヤー、金属フレーク、金属ナノスフェア、金属ナノチューブ、カーボンナノチューブ、グラフェン、またはそれらの任意の可能な組合せである。いくつかの実施形態では、前記金属ナノワイヤー、金属フレーク、金属ナノスフェア、および金属ナノチューブは、銀、銅、ニッケル、金、パラジウム、白金、およびそれらの任意の可能な組合せからなる群から選択される金属を含む。異方性伝導性ナノ粒子は、銀ナノワイヤーでありうる。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、本発明は、基材を含み、それに液体混合物を適用することにより前記基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分上に実質的に均一なコーティングが形成されている、組成体に関する。ただし、前記混合物は、ｉ）少なくとも１種の脂肪族または芳香族の溶媒と、ｉｉ）その中で溶媒和された少なくとも１種の無極性ビニルポリマーと、ｉｉｉ）少なくとも１種の界面活性剤と、ｉｖ）混合物上に均一に分散された異方性伝導性ナノ粒子と、を含む。いくつかの実施形態では、コーティングは透明である。いくつかの実施形態では、基材は透明である。
【０１２８】
いくつかの実施形態では、本発明は、ａ）基材と、ｂ）前記基材の少なくとも１つの表面の少なくとも一部分上に配設された伝導性層と、を含む組成体に関する。ただし、前記伝導性層は、ｉ）１種の無極性ビニルポリマーと、ｉｉ）前記１種の無極性ビニルポリマー内に少なくとも部分的に閉じ込めた異方性伝導性ナノ粒子の電気伝導性および／または熱伝導性の網状構造と、を含む。いくつかの実施形態では、伝導性層は透明である。いくつかの実施形態では、基材は透明である。いくつかの実施形態では、異方性伝導性ナノ粒子は銀ナノワイヤーである。
【実施例】
【０１２９】
６．実施例
本教示の態様は、下記の実施例に照らせば、さらに理解されうるが、これらは、本教示の範囲をなんら限定するものとみなされるべきではない。
【０１３０】
実施例１
この実施例では、基材はガラスであった。バインダー（ポリマーなし対照、エステルセルロース、およびエチルセルロース）と、銀ナノワイヤーと、アルコールとメチルアセテートとを含む溶媒と、を含む混合物を基材に適用した。
【０１３１】
各サンプルの伝導率および透明度を測定した。高性能透明伝導性銀ナノワイヤーフィルムを作製するには、精選された溶媒混合物が必要とされることが、表Ｉに示されるデータから実証される。銀ナノワイヤーは、Ｓｅａｓｈｅｌｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙで作製されたものであり、バインダーおよび溶媒は、Ｓｉｇｍａ−ＡｌｄｒｉｃｈまたはＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手したものである。
0006291473.tif 000003
【０１３２】
実施例２
この実験では、種々の溶媒中の銀ナノワイヤーの混合物の性質を比較した。特定的には、アグリゲート化する銀ナノワイヤーの傾向を調べた。
【０１３３】
銀ナノワイヤーを表ＩＩに列挙された異なるタイプの有機溶媒中に１００％イソプロピルアルコールストック懸濁液から０．１重量パーセントの最終濃度に希釈した。これらの有機溶媒は、０．５重量パーセントのＥｔｈｏｃｅｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  １０（エチルセルロースＥＣ１０）を含有していた。したがって、各サンプルに対応する最終混合物は、銀ナノワイヤーとアルコールとＥＣ１０と溶媒とを含んでいた。サンプルを５分間放置し、そしてガラススライドに移した。暗視野光学顕微鏡法を用いて各溶媒中のナノワイヤー分布の画像をキャプチャーした。顕微鏡法を用いてスライドを検査し、各サンプルのナノワイヤーアグリゲート（複数のナノワイヤーの高光散乱束として定義される）の量をスコア付けした。記録された知見を表ＩＩに示す。アグリゲーションレベルは、検出可能なアグリゲートなし（０）、１視野あたり１〜４個のアグリゲート（１）、または１視野あたり５個以上のアグリゲート（２）として定義された。最初に１００％ＩＰＡ中に分散されたナノワイヤーは、単分散であり、アグリゲーションの証拠を示さなかった。サンプル２および３で使用された溶媒系は、参照文献（すなわち、米国特許出願公開第２０１１／０２３２９４５号明細書、国際公開第２０１１／１１５６０３号パンフレット、国際公開第２０１１／００８２２６号パンフレット）に透明導体作製用として記載されたものであり、バインダーは、セルロースエステルであった。溶媒パーセントは、体積パーセントに基づく。サンプル４および１０で使用された条件は、種々のアルコール対非アルコール溶媒比で通常の溶媒系を表すように選択された。
【０１３４】
銀ナノワイヤーは、溶媒がイソプロピルアルコールまたはメタノールとメチルアセテートとであるサンプル１および６を除くすべての混合物で、アグリゲートを形成する傾向があることが、表ＩＩに示されるデータから示唆される。
【０１３５】
実施例３
この実施例では、本質的に実施例２に記載されるようにサンプルを作製したが、ただし、この実施例では、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）およびメチルアセテートのみを用いて混合物を形成した。特定的には、メチルアセテートおよびＩＰＡの体積パーセントを１０体積パーセントの増分で変化させた一連の混合物を調製した。インクをキャストしてフィルムにし、そして銀ナノワイヤーアグリゲートの存在に関してフィルムを目視検査した。各サンプルの表面抵抗および銀ナノワイヤーアグリゲーションを測定した。結果を表ＩＩＩに示す。
【０１３６】
表ＩＩＩを参照すると、３０体積％（７０％ＩＰＡ）までのメチルアセテートを含有する混合物では、アグリゲーションが観察されないことは明らかである。同様に、これらの混合物をガラス基材に適用することにより作製されたフィルム（伝導性層）は、非常に良好な電気伝導率を呈する。５０体積パーセントのメチルアセテートおよび６０体積パーセントのメチルアセテートを含有する混合物では、銀ナノワイヤーのいくらかの最小限のアグリゲーションが観察されたが、得られたフィルムは、依然としてかなり良好な電気伝導率を呈した。メチルアセテートの濃度が７０体積パーセント以上に増加した時、得られた伝導性層は、電気伝導率をごくわずかに示したかまたはまったく示さなかった。したがって、ＩＰＡの体積パーセントが４０％以上である時、最良の透明伝導性層（最小限のナノワイヤーアグリゲートで低い表面抵抗を有する）が形成された。
【０１３７】
実施例４
この実施例では、基材は、ガラス顕微鏡スライドであった。バインダー（エチルセルロース、エステルセルロース、メチルセルロース、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート）と、銀ナノワイヤーと、表ＩＶに示される異なる溶媒の組合せと、を含む混合物を基材に適用した。溶媒系が完全かつ均一にバインダーに溶媒和したサンプルの伝導率および透明度を測定した。高性能透明伝導性フィルムを作製するには、精選された溶媒混合物が必要とされることが、表ＩＶ中のデータから実証される。銀ナノワイヤーは、Ｓｅａｓｈｅｌｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙで作製されたものであり、バインダーおよび溶媒は、Ｓｉｇｍａ−ＡｌｄｒｉｃｈまたはＤｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手したものである。
【０１３８】
７．参照文献
Ｐａｎらに付与された米国特許第７，０６２，８４８号明細書
Ｋｉｌｋｏｒらに付与された米国特許第７，０９７，７８８号明細書
Ｇｕｉｈｅｅｎらに付与された米国特許第７，７２７，５７８号明細書
Ａｌｄｅｎらに付与された国際公開第２００７／０２２２２６号パンフレット
Ｄｉｎｇらに付与された米国特許出願公開第２００８／０２９２９７９号明細書
Ｗｉｎｏｔｏ、Ａｄｒｉａｎに付与された米国特許出願公開第２００９／０２８３３０４号明細書
Ｗｉｎｏｔｏ、Ａｄｒｉａｎに付与された米国特許出願公開第２００９／０２２３７０３号明細書
Ｚｈｏｕ、Ｃｈａｏｆｅｎｇに付与された国際公開第２０１１／００８２２９号パンフレット
【０１３９】
本教示は、種々の実施形態に関連して説明されているが、本教示をそのような実施形態に限定しようとするものではない。それとは対照的に、当業者であればわかるであろうが、本教示は、種々の代替形態、変更形態、および等価形態を包含する。
【図１】
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【図２】
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