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  材料世界網第 513 期電子報  
 

 從2011日本奈米展看奈米碳材現況與發展 

  
 

Nano Tech 2011已於2/16~2/18三天於日本東京Big Sight舉行，今年是奈米展舉辦的第十屆，參與的廠商與人數有明顯地增加，不同於以往，今年度奈米分散、塗佈與分析的廠商比起往年多出許多，可見奈米技術已朝向產品量產目標。此次除了奈米技術展以外，同時也舉行先端表面技術展、表面處理材料展、環境電池製造展、新機能材料展與水處理等。

在此次的奈米展中，奈米碳管技術為主要展出項目之一，各國公司或研究單位的開發項目多少都與奈米碳管有關，奈米碳管生產廠商已由原本數家擴展至數十家，主要的開發項目包括奈米碳管大量生產與純化、奈米碳管分散與分散劑設計、奈米碳管複材、奈米碳管導電與導熱膜以及奈米碳管導線等，其中奈米石墨片也開始有幾家廠商與研究單位進行量產。
 
Granph Nanotech
Granph Nanotech是一家西班牙公司，由當地大學Ignacio教授輔導，專門生產奈米石墨片與其分散液，屬於Antolin Ingenieria集團的子公司，Antolin Ingenieria集團是歐洲第一個利用流體觸媒生產奈米碳纖的廠商，近期致力於利用Helical-Ribbon方法從奈米碳纖製造奈米石墨片(下圖)，同時獲得各國製程專利。從Ignacio教授的說明可以了解從奈米碳纖Ribbon取出的奈米石墨片材約有數片的堆疊(4~8片左右)，製程方式類似抽絲過程，一般將石墨結構由奈米碳纖的表層開始抽離，即形成奈米石墨片”疊”。後續再經過氧化製程讓表面形成官能基，並同時進行片層剝離，在不用添加任何分散劑的情況下，即可穩定分散至溶劑當中(水、丙酮與THF等)，固含量約0.1~ 1.0mg /mL，未來預計可用於電子材料、能源材料與結構材等應用產品。另外，我們有與Ignacio教授討論用於透明導電的應用可行性，礙於單層結構與分散性的關係並須採用氧化製程表面產生官能基，如果不經過氧化製程的話，目前沒有較佳的分散劑可以採用，但氧化會破壞表面石墨結構，造成導電性降低，所以目前於透明導電上的應用會採取塗佈於玻璃基材表面，之後再進行高溫鍛燒或是還原法，恢復原有石墨結構，如果是光學膜材，目前尚未有較佳的方式獲得高導電性與光學穿透性，但未來仍會持續開發透明導電薄膜的應用。
  
右圖：Granph Nanotech公司利用Helical-Ribbon製造奈米石墨片
 
靜岡大學工學部與濱松碳材株式會社
濱松公司與靜岡大學電器電子工學科井上翼教授合作開發可仿絲奈米碳管，先將奈米碳管於平坦基材上成長成奈米碳管”叢”，碳管直徑約30~50nm，高度約4mm，具有垂直配向與高度---《本文節錄自「材料最前線」專欄，更多資料請點選more 瀏覽》
 
  
 

從控制界面結構及性質 提高有機薄膜太陽電池電壓的新技術
高耐熱、可因應對流並吸收電磁波的薄板
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KURABO公司相繼開發出機能性塑膠膜/板
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  液態製程白光OLED發展現況

  
     
  節能減碳是全球一致的目標，使得下世代光源的開發朝向節能及環保的方向前進。LED和OLED等固態光源因具有省能、環保、輕薄、安全等優點，被視為下世代照明的接班人。不同於LED 的點光源及螢光燈的線光源， OLED 先天就是面光源，不需要燈具輔助，可應用於透明、可撓基材，因此提升了OLED 在照明市場的競爭力。傳統OLED 以真空熱蒸鍍製程技術為主，不僅需要高真空(10-6 torr)的真空腔體，而且蒸鍍時材料大部分是附著在腔體上，使得材料利用率非常低，導致設備及材料成本居高不下（下圖），同時尺寸受限於真空腔體，無法大面積化。因此，開發可溶解型小分子，使其可以液態製程（如旋轉塗佈(Spin Coating)、噴墨列印(Ink-jet Printing)、凹版印刷(Gravure Printing)等）製作元件，成為近年來重要的研究課題。
 
右圖：OLED 成本圖
 
電洞傳輸/ 注入材料
PEDOT:PSS 具有高導電性、高穩定性，而且在可見光區幾乎是完全透明，同時PEDOT:PSS 可溶於水、成膜性佳，是目前液態製程OLED 最常用的電洞傳輸材料。然而PEDOT:PSS 仍有數個缺點待解決，如PSS 酸性腐蝕ITO 、與發光層能階不匹配及介面激子淬息(Exciton Quenching)等問題，都會造成元件效率不佳。因此，發展出在PEDOT:PSS 與發光層間多加一層兼具電洞注入及電子/ 激子阻擋功能材料，或開發新的交聯式電洞傳輸材料取代PEDOT:PSS 的方法。
1. 交聯式電洞傳輸材料
為了同時保有小分子的電荷傳輸性與高分子的液態製程功能，最直接的做法是將可交聯官能基(Cross-linkable Functional Group)，如三氟乙烯醚(Trifluorovinyl Ether)、苯乙烯(Styrene)、矽氧烷(Siloxane)和Oxetane等基團引入傳統蒸鍍用的電洞傳輸材料 (TPD, NPB, TCTA)，形成可交聯電洞傳輸材料(Cross-linkable HTM)，隨後利用加熱或照射紫外光(UV)，使原本的小分子交聯聚合成為高分子，可避免液態製程常見的層間互溶問題。
2. 水溶性/ 醇溶性電洞傳輸材料
另一種方法則是利用水與有機溶劑不互溶的原理，將材料製成水溶性或醇溶性磺酸鹽化合物(Water/Alcohol Soluble HTM)。磺酸基團可溶於高極性溶劑(水和醇)，不溶於一般常用的---《本文節錄自「工業材料雜誌」293期，更多資料請點選more 瀏覽》 
 
  
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