[논문]은이 코팅된 Copper(I) Oxide 나노 입자 및 도전성 페이스트의 제조 특성

박승우; 손재홍; 심상보; 최연빈; 배동식

doi:10.3740/mrsk.2019.29.1.37

은이 코팅된 Copper(I) Oxide 나노 입자 및 도전성 페이스트의 제조 특성
Fabrication and Characterization of Silver Copper(I) Oxide Nanoparticles for a Conductive Paste 원문보기

한국재료학회지 = Korean journal of materials research, v.29 no.1, 2019년, pp.37 - 42

박승우 (창성나노텍(주)) , 손재홍 (창성나노텍(주)) , 심상보 (창성나노텍(주)) , 최연빈 (국립 창원대학교 신소재공학과) , 배동식 (국립 창원대학교 신소재공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This study investigates Ag coated $Cu_2O$ nanoparticles that are produced with a changing molar ratio of Ag and $Cu_2O$. The results of XRD analysis reveal that each nanoparticle has a diffraction pattern peculiar to Ag and $Cu_2O$ determination, and SEM image analysis confirms that Ag is partially coated on the surface of $Cu_2O$ nanoparticles. The conductive paste with Ag coated $Cu_2O$ nanoparticles approaches the specific resistance of $6.4{\Omega}{\cdot}cm$ for silver paste(SP) as $(Ag)/(Cu_2O)$ the molar ratio increases. The paste(containing 70 % content and average a 100 nm particle size for the silver nanoparticles) for commercial use for mounting with a fine line width of $100{\mu}m$ or less has a surface resistance of 5 to $20{\mu}{\Omega}{\cdot}cm$, while in this research an Ag coated $Cu_2O$ paste has a larger surface resistance, which is disadvantageous. Its performance deteriorates as a material required for application of a fine line width electrode for a touch panel. A touch panel module that utilizes a nano imprinting technique of $10{\mu}m$ or less is expected to be used as an electrode material for electric and electronic parts where large precision(mounting with fine line width) is not required.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

하지만, 미세 선폭 전극이 아닌 표면저항이 큰 범위의 재료들(TFT판넬 접착제, 정전기 차폐 코팅 등)에는 활용 가능성이 기대된다. 본 연구에서는 Ag coated Cu₂O 나노 입자를 이용하여 제조된 도전성 페이스트의 도전성 향상을 위하여 Ag-Cu₂O 나노 입자 합성방법 및 이를 이용한 페이스트의 제조방법 등에 대한 내용을 확인하였고, Cu₂O입자가 아닌 다른 metal oxide 입자를 이용한 연구가 필요하다고 생각된다. 본 연구의 Ag coated Cu₂O 나노 입자는 대전방지, 정전기 차폐 등의 도전성 페이스트로 활용할 수 있으며, 또한 Ag와 Cu₂O의 특성을 이용한 photocatalyst, antibacterials 등의 소재로 활용할 수 있다.

제안 방법

^10-18) 본 연구에서는 첫째, Ag polyethylene complex 용액에 Cu₂O 나노 입자를 혼합하여 Cu₂O 나노 입자 표면에 Ag를 환원 시키는 방법으로 Ag coated Cu₂O 나노 입자를 제조하였다. 둘째, 제조된 Ag coated Cu₂O 나노 입자를 사용하여 제조된 도전성 페이스트를 PI(polyimide) film에 코팅 후 전기전도성, 접착력 등의 특성을 조사하였다.
일반적으로 microemulsion 합성법은 계면활성제를 이용하여 마이셀(oil in water, O/W), 또는 역상 마이셀(waterin oil, W/O)을 생성시켜 나노 크기의 미세입자를 제조하는 방법으로 microemulsion의 크기 및 모양에 따라 나노 입자의 입자크기, 모양, 입자 크기 분포의 조절이 용이하다.^10-18) 본 연구에서는 첫째, Ag polyethylene complex 용액에 Cu₂O 나노 입자를 혼합하여 Cu₂O 나노 입자 표면에 Ag를 환원 시키는 방법으로 Ag coated Cu₂O 나노 입자를 제조하였다. 둘째, 제조된 Ag coated Cu₂O 나노 입자를 사용하여 제조된 도전성 페이스트를 PI(polyimide) film에 코팅 후 전기전도성, 접착력 등의 특성을 조사하였다.

대상 데이터

연구에서 Ag coated Cu₂O 나노 입자를 제조하기 위하여 Silver nitrate(99.9 %, AgNO₃, Junsei, Japan), polyethylene glycol 400[H(OCH₂CH₂)_nOH, Sigma-Aldrich, Korea], polyvinylpyrrolidone K90[(C₆H₉NO)_n, Junsei, Japan] pure water(18.0 MΩ, H₂O, Samchun, Korea), propylene glycol monomethyl ether(98.5 %, C₄H₁₀O₂, Samchun, Korea) 및 copper(I) oxide nanoparticles(99.8 %, Cu₂O, 20~40 nm, Dittotechnology, Korea) 를 사용하였고, 제조된 Ag coated Cu₂O 나노 입자를 이용하여 도전성 페이스트를 제조하기 위하여 결합제로서 polyvintlbutyral(PVB B-98, Sigma-Aldrich, Korea), 분산제로서 BYK 110(98 %, BYK Chemie, Germany), BYK 346(98 %, BYK Chemie, Germany) 및 용제로서 α-terpineol(95 %, C₁₀H₁₀O, Kanto, Japan) 및 diethylene glycol monobutyl ether(99 %, C₈H₁₈O₃, Junsei, Japan)를 사용하였다.

성능/효과

Ag coated Cu₂O 나노 입자는 Ag 및 Cu₂O 결정 특유의 회절 패턴을 보였으며, Ag peak의 intensity는 (Ag)/(Cu₂O) molar ratio가 증가할수록 증가하였다. Cu₂O 나노 입자 표면에 Ag가 환원되어 부분적으로 doping 된 것을 관찰할 수 있었고, Ag coated Cu₂O 나노 입자의 크기는 (Ag)/(Cu₂O) molar ratio 0.
Ag coated Cu₂O 나노 입자를 이용한 도전성 페이스트의 표면 저항 및 비저항은 (Ag)/(Cu₂O) molar ratio가 증가함에 따라 대조군 상용 Ag Paste의 전기적 특성에 근접하였다.
O) molar ratio가 증가할수록 증가하였다. Cu₂O 나노 입자 표면에 Ag가 환원되어 부분적으로 doping 된 것을 관찰할 수 있었고, Ag coated Cu₂O 나노 입자의 크기는 (Ag)/(Cu₂O) molar ratio 0.2에서 160 nm 정도이다.

후속연구

O paste는 큰 표면 저항을 가지므로 터치 패널용 미세 선폭 전극 구현, 10 μm 이하의 나노 임프린팅 기술을 이용한 터치 패널 모듈화 적용에 필요한 소재로서는 그 성능이 떨어지는 단점이 있다. 하지만, 미세 선폭 전극이 아닌 표면저항이 큰 범위의 재료들(TFT판넬 접착제, 정전기 차폐 코팅 등)에는 활용 가능성이 기대된다. 본 연구에서는 Ag coated Cu₂O 나노 입자를 이용하여 제조된 도전성 페이스트의 도전성 향상을 위하여 Ag-Cu₂O 나노 입자 합성방법 및 이를 이용한 페이스트의 제조방법 등에 대한 내용을 확인하였고, Cu₂O입자가 아닌 다른 metal oxide 입자를 이용한 연구가 필요하다고 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	은 나노 입자의 특성은?	은 나노 입자는 높은 전도성, 독특한 광학 및 촉매 특성으로 그 제조방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 입자 크기 분포가 균일한 나노 크기의 은 입자는 높은 전도성과 우수한 광학적 특성으로 인하여 전도성 잉크, 전극 코팅용 페이스트, 전자파 차폐, LCD/PDP 결합소재 등 전자산업계에서 중요한 재료로 사용되고 있다.
	Cu2O 나노입자의 단점은?	1-3) 금속산화물의 종류에는 SiO2, TiO2, ZnO, Cu2O 등 다양한 소재가 있으며, 이 중 Cu2O 나노입자는 보다 저렴하고 전도성이 좋은 장점을 가지고 있다. 하지만 내식성이 낮아 공기 중의 습기에 의하여 입자 표면이 쉽게 산화층으로 바뀌는 단점이 있지만, 구리 분말 입자의 표면에 은을 코팅하여 사용하거나, 은과 구리의 혼합비, 적절한 용매 또는 바인더를 적절하게 사용하여 보완할 수 있다. 이러한 은-금속산화물 나노 입자의 합성방법으로는 비극성 유기용매와 계면활성제를 이용한 역상 마이셀 microemulsion 합성법, 졸-겔 합성법, 초음파 합성법, 광환원법, 수열합성법 등이 대표적이다.
	금속산화물의 종류에는 무엇이 있는가?	Metal - metal oxide 복합 나노 입자에 대한 기존의 연구들을 보면, SiO2 shell - silver core 나노 입자, TiO2 shell - silver core나노 입자, Pd shell - metal oxide, Silver core - TiO2shell 나노 입자 제조방법 등이 보고되고 있다.1-3) 금속산화물의 종류에는 SiO2, TiO2, ZnO, Cu2O 등 다양한 소재가 있으며, 이 중 Cu2O 나노입자는 보다 저렴하고 전도성이 좋은 장점을 가지고 있다. 하지만 내식성이 낮아 공기 중의 습기에 의하여 입자 표면이 쉽게 산화층으로 바뀌는 단점이 있지만, 구리 분말 입자의 표면에 은을 코팅하여 사용하거나, 은과 구리의 혼합비, 적절한 용매 또는 바인더를 적절하게 사용하여 보완할 수 있다.

참고문헌 (18)

Mai, L., Wang, D., Zhang, S., Xie, Y., Huang, C., Zhang, Z.. Synthesis and bactericidal ability of Ag/TiO₂ composite films deposited on titanium plate. Applied surface science, vol.257, no.3, 974-978.

상세보기
Su, W., Wei, S.S., Hu, S.Q., Tang, J.X.. Preparation of TiO₂/Ag colloids with ultraviolet resistance and antibacterial property using short chain polyethylene glycol. Journal of hazardous materials, vol.172, no.2, 716-720.

상세보기
JIN, Jeoung-Ho, CHU, Min-Cheol, CHO, Seong-Jai, BAE, Dong-Sik. Synthesis and characterization of metallic Pd embedded TiO2 nanoparticles by reverse micelle and sol-gel processing. Transactions of Nonferrous Metals Society of China = 中國有色金屬學報 (英文版), vol.19, no.suppl1, s96-s99.

상세보기
Optical and electrical properties of p-type Ag-doped ZnO nanostructures. Ceramics international, vol.40, no.6, 7957-7963.

상세보기
Xu, L., Yang, X., Yu, X., Guo, Y., Maynurkader. Preparation of mesoporous polyoxometalate-tantalum pentoxide composite catalyst for efficient esterification of fatty acid. Catalysis communications, vol.9, no.7, 1607-1611.

상세보기
Zhang, Huanjun, Chen, Guohua. Potent Antibacterial Activities of Ag/TiO₂Nanocomposite Powders Synthesized by a One-Pot Sol−Gel Method. Environmental science & technology, vol.43, no.8, 2905-2910.

상세보기
Chao, H.E., Yun, Y.U., Xingfang, H.U., Larbot, A.. Effect of silver doping on the phase transformation and grain growth of sol-gel titania powder. Journal of the European Ceramic Society, vol.23, no.9, 1457-1464.

상세보기
Akhavan, O.. Lasting antibacterial activities of Ag-TiO₂/Ag/a-TiO₂ nanocomposite thin film photocatalysts under solar light irradiation. Journal of colloid and interface science, vol.336, no.1, 117-124.

상세보기
Akpan, U.G., Hameed, B.H.. The advancements in solgel method of doped-TiO₂ photocatalysts. Applied catalysis. A, General, vol.375, no.1, 1-11.

상세보기
Hou, X., Zhang, X., Chen, S., Fang, Y., Yan, J., Li, N., Qi, P.. Facile synthesis of SERS active Ag nanoparticles in the presence of tri-n-octylphosphine sulfide. Applied surface science, vol.257, no.11, 4935-4940.

상세보기
Yonezawa, Yoshiro, Kometani, Noritsugu, Sakaue, Tomoko, Yano, Akiko. Photoreduction of silver ions in a colloidal titanium dioxide suspension. Journal of photochemistry and photobiology. A, Chemistry, vol.171, no.1, 1-8.

상세보기
Meyer, Mauricio, Wallberg, Christer, Kurihara, Kazue, Fendler, Janos H.. Photosensitized charge separation and hydrogen production in reversed micelle entrapped platinized colloidal cadmium sulphide. Journal of the Chemical Society, Chemical communications, vol.1984, no.2, 90-91.

상세보기
Boutonnet, Magali, Kizling, Jerzy, Stenius, Per. The preparation of monodisperse colloidal metal particles from microemulsions. Colloids and surfaces, vol.5, no.3, 209-225.

상세보기
Zhang, Lizhi, Yu, Jimmy C.. A simple approach to reactivate silver-coated titanium dioxide photocatalyst. Catalysis communications, vol.6, no.10, 684-687.

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Li, Minghua, Noriega-Trevino, Maria Eugenia, Nino-Martinez, Nereyda, Marambio-Jones, Catalina, Wang, Jinwen, Damoiseaux, Robert, Ruiz, Facundo, Hoek, Eric M. V.. Synergistic Bactericidal Activity of Ag-TiO₂ Nanoparticles in Both Light and Dark Conditions. Environmental science & technology, vol.45, no.20, 8989-8995.

상세보기
Slistan-Grijalva, A., Herrera-Urbina, R., Rivas-Silva, J.F., Avalos-Borja, M., Castillon-Barraza, F.F., Posada-Amarillas, A.. Assessment of growth of silver nanoparticles synthesized from an ethylene glycol-silver nitrate-polyvinylpyrrolidone solution. Physica E, Low-dimensional systems & nanostructures, vol.25, no.4, 438-448.

상세보기
Lu Pan, Li Li, Yonghong Chen. Synthesis of Ag/Cu₂O hybrids and their photocatalytic degradation treatment of p-nitrophenol. Micro & nano letters, vol.6, no.12, 1019-1022.

상세보기
Roberson, David A., Wicker, Ryan B., Murr, Lawrence E., Church, Ken, MacDonald, Eric. Microstructural and Process Characterization of Conductive Traces Printed from Ag Particulate Inks. Materials, vol.4, no.12, 963-979.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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