본 연구에서는 용제를 전혀 사용하지않고 UV경화가 가능한 나노 실버 페이스트를 개발하였다. 무용제(solvent-free) 타입으로 개발한 나노 실버 페이스트의 점도 및 점탄성 측정하였다. 그리고 스크린인쇄로 패턴을 인쇄한 후에 UV 경화로 전극도막을 형성시켰다. 형성된 전극도막의 전도성, 연필경도, 접착력에 대해서 평가하였다. 또한 전극 도막 을 광 소결하여 전도성을 평가하였다. 마지막으로 전극도막의 경화특성은 TGA 및 FT-IR로 평가하였다. 이러한 결 과를 정리하면 UV경화만 시켰을 경우에는 전도성, 접착력, 경화특성에 대해서는 Paste(3)이 가장 우수하였다. 그러 나 광소결 후에는 Paste(1)이 가장 우수한 전도성을 얻을수있었다. 그 이유는 10nm 실버 파우더를 사용한 것이 소 결 특성이 가장 우수했기 때문이라고 판단된다.

Ecoflex는 친환경적이고 인체에 무해하며, 기존 신축성 전극들의 문제점으로 거론되는 회복성과 pre-stretching 공정이 필요하지 않은 우수한 탄성체이다. 그러나 ecoflex의 문제점은 같은 실리콘 고무 계열이거나 소수성 표면을 띈 소재가 아니면 표면에 접착력이 나오지 않는다. 그리고 금속 분말 페이스트 또는 잉크의 기반 재료로 적용하기엔 아직도 많은 한계가 있다. 마이크로 크기의 금속 분말을 사용하면 경화가 불안정하여 전극과 기판의 접착력이 좋지 않고, 바인더 함량을 증가시켜 경화를 안정화하면 전도성이 좋지 않다는 단점이 있다. 본 연구에서는 나노 금속 입자를 사용해 선경화를 진행하였고, 광 소결 공정을 통해 전기전도도를 증가시켜 기존의 문제점을 해결하였다. 이렇게 개발된 전극의 신뢰성 검증을 위해 다양한 분석을 진행하였다. 먼저 Rheology test를 통해 페이스트의 신뢰성을 검증하였고, 내용제성 시험으로 전극과 기판의 접착력을 분석하였다. 광 소결 공정 후에 전극의 전기전도도 변화를 확인하기 위해 SEM 분석을 진행하였다. 마지막으로 ecoflex의 우수한 기계적 특성을 평가하기 위해 인장 시험과 인장 반복 시험을 통해 기계적 내구성까지 검증하였다. 그 결과, 나노 금속 입자를 기반으로 만들어진 전극임에도 불구하고 변형률 5 %까지 인장이 가능하였으며, 변형률 2 %에서 160 번의 반복 인장 시험에도 문제없이 작동하는 것을 검증하였다.

신축성 전극은 높은 전도성, 우수한 치수 안정성 및 변형에 대한 낮은 저항 변화를 제공해야 한다. 따라서 본 연구에서는 나노 실버 페이스트를 전도성 물질로 선택하고 신축성 전극을 제작하기 위해 스크린 인쇄법을 사용했다. 두께 125㎛의 PET필름에 탄성 클리어플렉스 폴리우레탄 필름을 경화시킨 후, 블록 이소 시아네이트 경화제와 혼합 된 폴리에스텔 수지를 마스킹층으로 코팅하여 필름의 끈적임을 감소시켰다. 롤링 볼택 시험으로 폴리에스텔 마스킹층의 효과를 평가하였다. 제조된 투명 클리어플렉스 필름을 신축성 전극 기판으로서 사용하였다. 신축성 폴리우레탄 필름 상에 나노실버 페이스트 및 스크린 인쇄 공정을 사용하여 제조된 신축성 전극은 최대 100%의 변형률 범위에서 높은 전도성를 나타냈다.

A metal mesh TCE film is fabricated using a series of processes such as UV imprinting of a transparent trench pattern (with a width of 2-5 μm) onto a PET film, filling it with silver paste, wiping of the surface, and heatcuring the silver paste. In this work nanosized (40-50 nm) silver particles are synthesized and mixed with submicron (250-300 nm)-sized silver particles to prepare silver paste for the fabrication of metal mesh-type TCE films. The filling of these silver pastes into the patterned trench layer is examined using a specially designed filling machine and the rheological testing of the silver pastes. The wiping of the trench layer surface to remove any residual silver paste or particles is tested with various mixture solvents, and ethyl cellosolve acetate (ECA):DI water = 90:10 wt% is found to give the best result. The silver paste with 40-50 nm Ag:250-300 nm Ag in a 10:90 wt% mixture gives the highest electrical conductance. The metal mesh TCE film obtained with this silver paste in an optimized process exhibits a light transmittance of 90.4% and haze at 1.2%, which is suitable for TSP application.

현재 TSP(Touch Screen Panel)는 스마트폰을 비롯한 태블렛 PC, 대형 광고용 TSP 등으로 점점 대형화되고 있다. 화면이 점점 대면적화되면 기존 ITO(Indium Tin Oxide)전극을 센서 전극으로 사용하면 응답 속도가 늦어지는 문제점이 발생하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 센서 전극을 ITO대신에 nano silver paste를 이용하는 기술이 개발되고 있다. 본 연구에서는 새로운 합성법인 전자빔으로 nano silver powder를 개발하였다. 이렇게 개발된 nano silver powder와 이미 개발된 submicron silver powder를 혼합하여 hybrid silver paste를 제조하였다. 제조된 paste를 이용하여 4㎛, 7㎛의 미세패턴을 구현할 수 있었다.

Carbon nanotube (CNT) cathodes were fabricated using nano-sized silver (Ag) powders as a bonding material between the CNTs and cathode electrodes. The effects of the powder size on the sintering behavior, the current density and emission image for CNT cathodes were investigated. As the diameter of the Ag powders decreases to 10 nm, the sintering temperature of the CNT cathode was lowered primarily due to the higher specific surface area of the Ag powders. In this study, it was demonstrated that nano-sized Ag powders can be feasibly used as a bonding material for a screen-printed CNT cathode, yielding a high current density and a uniform emission image.