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yexuqing木蟲(chóng)之王 (文學(xué)泰斗)
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東麗量產(chǎn)透明導(dǎo)電薄膜，讓雙層CNT帶電分散成膜
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東麗量產(chǎn)透明導(dǎo)電薄膜，讓雙層CNT帶電分散成膜 2012/03/12 00:00  東麗在展會(huì)“nano tech 2012”上展出的大日本印刷公司的大尺寸電子紙 在電子紙、柔性顯示器及柔性太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，透明電極除原有的性能外，還需要具備抗彎性和抗拉伸性。面向上述用途的透明導(dǎo)電薄膜的開(kāi)發(fā)競(jìng)爭(zhēng)逐步進(jìn)入量產(chǎn)階段。 東麗2012年2月發(fā)布了用于雙層碳納米管（CNT）電子紙的透明導(dǎo)電薄膜量產(chǎn)技術(shù)。由此，基本實(shí)現(xiàn)了電子紙用透明導(dǎo)電薄膜用于實(shí)際時(shí)所需要的90％的光透射率、以及500Ω以下的表面電阻值。該產(chǎn)品現(xiàn)已開(kāi)始向部分廠商樣品供貨，預(yù)定2012年度內(nèi)開(kāi)始量產(chǎn)。東麗表示，“希望能在電子紙透明導(dǎo)電薄膜市場(chǎng)上獲得較大的份額”。 只給CNT外層增加極性 雙層CNT的形狀是直徑不同的兩根CNT以同軸的形式圈套在一起的狀態(tài)。直徑約為3nm。與單層CNT相比，即使進(jìn)行多種加工，性能也不易受損，導(dǎo)電性等也比多層CNT出色。 此次東麗通過(guò)只讓雙層CNT的外層帶有極性，全球首次開(kāi)發(fā)出了能夠防止凝聚問(wèn)題出現(xiàn)的透明導(dǎo)電薄膜量產(chǎn)技術(shù)（圖1）。透明導(dǎo)電薄膜是讓雙層CNT分布在溶液中形成彌散，然后在常壓狀態(tài)下，涂布在PET薄膜上形成的。  圖1：帶電、防止凝聚 東麗將雙層CNT的外層稍微帶電，防止了此前遇到的凝聚問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了高效彌散。 雖然CNT以前就作為透明導(dǎo)電薄膜材料備受關(guān)注，但由于無(wú)法解決CNT聚集成團(tuán)的凝聚問(wèn)題，因此未能達(dá)到薄膜等用途所要求的表面電阻值及光透射率（圖2）。東麗的雙層CNT由于解決了凝聚問(wèn)題，所以擁有較其他CNT更為出色的特性。  圖2：CNT的透明導(dǎo)電性大幅提高 作為透明導(dǎo)電薄膜材料，對(duì)東麗的雙層CNT與其他CNT進(jìn)行了比較。東麗的雙層CNT在光透射率和導(dǎo)電性上占優(yōu)勢(shì)。根據(jù)東麗資料制圖。 東麗的雙層CNT采用“催化劑擔(dān)載氣相沉積法”工藝制造。該工藝以金屬粒子為催化劑，首先使這些粒子均勻分散并固定在載體上，然后通過(guò)噴射碳化氫在催化劑上生成雙層CNT。與其他競(jìng)爭(zhēng)公司大多沒(méi)有采用載體的氣相沉積法和電弧放電法相比，具有設(shè)備投資成本低、制造溫度容許范圍大等優(yōu)點(diǎn)。東麗介紹說(shuō)，采用該工藝制造的雙層CNT的純度高達(dá)“90％以上”。 是電子紙的最強(qiáng)候補(bǔ)？ 透明電極此前一般采用銦（In）與錫（Sn）的氧化物ITO，但大多是在玻璃上成膜形成的。如果在柔性薄膜上對(duì)ITO進(jìn)行成膜，就會(huì)出現(xiàn)彎曲或者拉伸時(shí)導(dǎo)電性大幅降低的問(wèn)題。同時(shí)，稀有金屬I(mǎi)n在確保穩(wěn)定供應(yīng)方面也存在問(wèn)題。 因此，作為替代技術(shù)，多家公司紛紛提出了采用CNT、金屬納米粒子及導(dǎo)電性樹(shù)脂等材料的多種技術(shù)（圖3）。  圖3：雙層CNT成為電子紙的有力候補(bǔ) 根據(jù)東麗與本刊資料，對(duì)東麗的開(kāi)發(fā)品與其他透明導(dǎo)電薄膜的特性作了比較（a）。相比低表面電阻值（高導(dǎo)電率），電子紙更注重高光透射率，因此雙層CNT薄膜成為有力候補(bǔ)（b）。 東麗認(rèn)為，此次開(kāi)發(fā)的雙層CNT薄膜最適合注重光透射率的電子紙。理由是：在保持較高的光透射率的情況下，仍能憑借較低的表面電阻值（即高導(dǎo)電率）來(lái)獲得與其他薄膜相當(dāng)?shù)奶匦浴? 而且，雙層CNT薄膜的耐彎曲性和耐拉伸性也大幅高于ITO薄膜及金屬納米粒子薄膜，同時(shí)在無(wú)色方面，也優(yōu)于金屬納米粒子薄膜和導(dǎo)電性樹(shù)脂PEDOT/PSS薄膜。 注）PEDOT/PSS=3，4-乙烯二氧噻吩/聚4苯乙烯磺酸鈉。 金屬納米粒子方面，住友大阪水泥采用銅粒子作為布線材料。該公司正在開(kāi)發(fā)光透射率為81％時(shí)、表面電阻值還不到0.1Ω/□的超低電阻薄膜。東麗也在與美國(guó)Cambrios公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)采用銀納米粒子的導(dǎo)電性薄膜。東麗介紹說(shuō)，“金屬納米粒子技術(shù)主要面向需要高導(dǎo)電性的用途。不過(guò)，當(dāng)降低納米粒子的密度，以便提高光透射率、用于電子紙時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)凝聚現(xiàn)象，無(wú)法順利使用”。而且，PEDOT/PSS“在耐濕熱方面還有問(wèn)題”。 看來(lái)，這些透明導(dǎo)電薄膜的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，有必要根據(jù)不同用途來(lái)區(qū)別對(duì)待。（記者：野澤 哲生，《日經(jīng)電子》） ■日文原文：東レが透明導(dǎo)電フィルムを量産、2層CNTを帯電させて分散 |
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