TW201930490A - 包含金之導電墨水組成物及用於製造其之方法 - Google Patents

Abstract

在此說明以一無顆粒金錯合物為主之墨水，其中一羧酸金與一胺錯合。在加熱該溶液時，該金陽離子催化該胺與該羧酸鹽之氧化醯胺化以形成一短鏈或聚合醯胺，同時還原該金陽離子成為金屬金。這方法具有極廣應用性且容許製備純金屬金薄膜及具有獨特性質之聚合物金複合物。

Description

包含金之導電墨水組成物及用於製造其之方法

這申請案主張2017年8月3日申請之美國暫時申請案第62,540,903號的優先權，且該申請案之揭示在此全部加入作為參考。

本揭示係大致有關於導電金墨水之組成物及用於製造其之方法。

大部份商業生產之導電墨水係特別設計成用於噴墨、網版印刷或卷對卷處理方法以便在短時間內處理具有精細形貌體之大面積。這些墨水具有不同黏度及合成參數。以顆粒為主之墨水係以導電金屬顆粒為基礎，且該等導電金屬顆粒通常分別地合成且接著加入一墨水配方中。接著為特定顆粒處理調整製得之墨水。以前驅物為主之墨水係以在加熱時還原成一導電金屬之熱不穩定的前驅物錯合物為基礎。習知以顆粒為主及以前驅物為主之方法通常依賴高溫來形成導電塗層且因此會與需要低處理溫度來維持完整性之基材不相容。

所屬技術領域中需要的是用於在比如一以銀為主之墨水之現有導電墨水組成物溫度低的一轉換溫度產生高品質導電金屬墨水的較佳組成物及方法。亦需要的是在室溫穩定且可儲存之墨水組成物。

在此說明用於形成包含金之導電結構的改良墨水組成物及製造該等導電結構的方法。

在一態樣中，在此揭露的是用於製造一導電金結構之墨水組成物。該等墨水組成物包含：一金鹽；及一錯合劑，其選擇地更包含一短鏈羧酸或其鹽，其中該金鹽係一羧酸鹽，或該金鹽可與該短鏈羧酸或與其鹽形成一羧酸鹽。

在某些實施例中，該金鹽係一金(I)鹽、一金(II)鹽或一金(III)鹽。在某些實施例中，該金鹽係或包含：甲酸金(III)、乙酸金(III)、丙酸金(III)、乳酸金(III)、草酸金(III)、碳酸金(III)、硝酸金(III)、亞硝酸金(III)、磷酸金(III)、氧化金(III)、氟化金(III)、溴化金(III)、氯化金(I)、氯化金(III)、三水合氯化金(III)、氫氧化金(III)、碘化金(I)、水合氫四溴金酸鹽(III)、氯化鉀金(III)或對苯二甲酸金(III)。

在某些實施例中，該金鹽係一羧酸金。

在某些實施例中，該錯合劑對該金離子之莫耳比係大約6：1。

在某些實施例中，該錯合劑係或包含一烷胺或氨。在某些實施例中，該烷胺係或包含一級胺、二級胺或多胺。

在某些實施例中，該烷胺係選自於由甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、丙胺、二丙胺、丁胺、二丁胺、戊胺、異戊胺、二戊胺及其組合構成之群組。

在某些實施例中，該烷胺係選自於由甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、丙胺、二丙胺、丁胺、二丁胺、戊胺、二戊胺及其組合構成之群組。

在某些實施例中，該短鏈羧酸係選自於由甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、草酸、檸檬酸及檸康酸構成之群組。

在某些實施例中，該檸康酸係由檸康酸酐產生。

在某些實施例中，該短鏈羧酸係選自於由一甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、草酸及檸檬酸構成之群組。

在某些實施例中，該組成物更包含伸甲二胺或伸乙二胺。

在某些實施例中，該組成物更包含選自於由乙醇、丁醇、丙二醇、水及其組合構成之群組的一溶劑。

在某些實施例中，該金鹽係甲酸金(III)，且該錯合劑係選自於由甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、丙胺、二丙胺、丁胺、二丁胺、戊胺、二戊胺、氨及其組合構成之群組。

在某些實施例中，該錯合劑係選自於由甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、丙胺、二丙胺、丁胺、二丁胺、戊胺、二戊胺、氨及其組合構成之群組，且該短鏈羧酸係乙酸。

在某些實施例中，該組成物更包含伸乙二胺。

在某些實施例中，該組成物更包含選自於由乙醇、丁醇、丙二醇、水及其組合構成之群組的一溶劑。

在另一態樣中，在此揭露的是用於製造包含金之一導電結構的替代墨水組成物。該等墨水組成物包含：一有機酸之金鹽；一單體構建塊；及一溶劑，其具有等於或小於大約160℃之一沸點；其中該有機酸之共軛鹼與該單體構建塊反應形成一聚合物，同時離子金還原成元素金。

在某些實施例中，該聚合物係一聚醯胺、一聚醯亞胺、一聚醯胺醯亞胺或一聚酯。

在某些實施例中，該有機酸包含二羧酸，該二羧酸係選自於由：草酸(乙二酸)、柰酸(丙二酸)、琥珀酸(丁二酸)、膿膠酸(戊二酸)、肥酸(己二酸)、庚二酸(pimelic acid)(庚二酸)、栓酸(辛二酸)、杜鵑花酸(壬二酸)、泌脂酸(癸二酸)、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十六烷二酸及對苯二甲酸構成之群組。

在某些實施例中，該單體構建塊包含二胺、N-矽烷化二胺或二異氰酸酯。

在某些實施例中，該二胺包含一線性脂族二胺、一分支脂族二胺、一環脂族二胺或一芳族二胺。

在某些實施例中，該單體構建塊係選自於由：伸乙二胺(1,2-二胺乙烷)、一N-烷化二胺、1,1-二甲伸乙二胺、1,1-二甲伸乙二胺、四甲伸乙二胺(TMEDA)、乙胺丁醇、TMEDA、1,3-二胺丙烷(丙烷-1,3-二胺)、丁二胺(丁烷-1,4-二胺)、戊二胺(戊烷-1,5-二胺)、或六伸甲二胺(己烷-1,6-二胺)、伸乙二胺、1,2-二胺丙烷、聯苯伸乙二胺、反-1,2-二胺環己烷、1,4-二氮環庚烷、鄰-伸茬二胺(OXD)、間-伸茬二胺(MXD)、對-伸茬二胺(PXD)、鄰-苯二胺(OPD)、間-苯二胺(MPD)、對-苯二胺(PPD)、2,5-二胺甲苯、一苯二胺之一N-甲基化衍生物、二甲基-4-苯二胺、N,N’-二-2-丁基-1,4-苯二胺、具有二芳族環之二胺、4,4’-二胺聯苯或1,8-二胺萘、甲苯二異氰酸酯(TDI)、伸甲聯苯二異氰酸酯(MDI)、六伸甲基二異氰酸酯(HDI)、甲基異氰酸酯(MIC)及異佛酮二異氰酸酯(IPDI)。

在某些實施例中，該聚合物係一聚醯亞胺，該聚醯亞胺係由以下者形成：一聚(醯胺酸)前驅物、一聚異醯亞胺前驅物、二酯酸與二胺之混合物、四羧酸與二胺之混合物、二酐與二異氰酸酯之混合物、透過一親核芳族取代反應之一聚醚醯亞胺、或4,4’-伸甲聯苯二異氰酸酯(MDI)與苯偏三酸酐(TMA)之混合物。

在某些實施例中，該聚酯係選自於由聚己二酸乙二酯(PEA)、聚丁二酸二丁酯(PBS)、3-羥基丁酸酯與3-羥基戊酸酯共聚物(PHBV)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸三伸甲酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)及維克特綸(Vectran)構成之群組。

在又一態樣中，在此揭露的是用於製造包含金之導電結構的方法。該等方法包含以下步驟：提供包含一金鹽及一錯合劑之一金屬鹽組成物；將一短鏈羧酸或該短鏈羧酸之一鹽添加至該結合之金屬鹽組成物及錯合劑以形成一墨水組成物；增加在該墨水組成物中之該錯合劑的一濃度以形成一濃縮配方；及還原該金屬鹽組成物以形成一包含金之導電結構，其中該濃縮配方及該包含金之導電結構在等於或小於大約160℃之一溫度形成。

在某些實施例中，該溫度係等於或小於大約140℃。

在某些實施例中，直到該金鹽溶解在該錯合劑中後才添加該短鏈羧酸或該短鏈羧酸之鹽。

在某些實施例中，該方法更包含將該墨水組成物沈積在一基材上。

在某些實施例中，該墨水組成物係藉由選自於由噴塗處理、浸塗、旋塗、噴墨印刷及電流體動力噴射印刷構成之群組的一方法來沈積在該基材上。

在某些實施例中，該方法更包含將該濃縮配方沈積在一基材上。

在某些實施例中，該濃縮配方藉由選自於由網版印刷、卷對卷處理及直接墨水書寫構成之群組的一方法來沈積在該基材上。

在另一態樣中，在此揭露的是用於製造包含金之導電結構的替代方法。該等方法包含以下步驟：提供一有機酸之金鹽及一單體構建塊；及使該有機酸之共軛鹼與該單體構建塊之間形成聚合物。

所屬技術領域中具有通常知識者可了解當適用時，在此揭露之任何實施例都可應用在任一態樣中。

在此揭露的是較佳地具有一或多數以下特性之以前驅物為主的金導電墨水組成物。首先，可在沒有一觸媒之情形下藉由該墨水本身內之金離子催化由該墨水組成物形成之一金導電結構。這特性與如揭露在美國專利第9,469,773號中之銀導電墨水組成物的習知以前驅物為主之導電墨水基本上不同。其次，由該墨水組成物產生之該元素金純粹且未被副產物污染。第三，該墨水組成物可具有低黏度，使得它可與包括直接墨水書寫、噴墨印刷及噴刷噴塗之大範圍圖案化技術相容。第四，使用該墨水組成物製備之該等圖案化形貌體在室溫下可具有高導電性且在溫和溫度(例如，＜140℃)退火時具有體電導率。

在此使用之用語「導電墨水組成物」、「導電墨水」、「墨水組成物」、「墨水」或其變化形可互換地使用。

如在此揭露地，一導電「金墨水組成物」表示包括但不限於一金鹽之墨水組成物。例如，當在此揭示溶劑及包含一金鹽之錯合劑時，這揭示決不應將該墨水組成物只限於包含一金鹽作為唯一金屬源之這些組成物。在某些實施例中，一導電金墨水組成物可包含另一金屬鹽；例如，可添加一鈀鹽以提高該導電墨水之穩定性。

在本揭示之一態樣中，透過一金催化醯胺化反應獲得一金導電結構。例如，一金鹽(例如，一金羧酸鹽)可溶解在一胺溶液中，其中該胺與該羧酸金中之羧基反應形成一醯胺，且離子金還原成元素形。在該等反應中，該胺作為一錯合劑及一還原劑。

上述金催化醯胺化反應可在一大約120℃之溫度下實行。在該溫度，全部液體產物蒸發，只留下導電元素金。但是，在某些情形中，該反應在可在比較低溫度，例如大約100℃、大約80℃、大約60℃或甚至更低之溫度下進行是有利的。本發明人發現該反應之溫度可藉由選擇用於形成該羧酸金之羧酸來調節。在某些情形中，液體產物會在形成該元素金後留下。該等留下之液體產物可在後續步驟中藉由蒸發去除或可藉由對情況及條件而言為合適之其他手段去除。

因此，在某些實施例中提供用於製造一導電金結構之墨水組成物，該等墨水組成物包含：一金鹽；及一錯合劑，其選擇地更包含一錯合劑及一短鏈羧酸或其鹽，其中該金鹽係一羧酸鹽，或該金鹽可與該短鏈羧酸或與其鹽形成一羧酸鹽。替代地或另外地，提供用於製造一導電金結構之墨水組成物，該等墨水組成物包含：一金鹽；及一錯合物，其具有以下中一者：(a)一錯合劑；(b)一錯合劑及一短鏈羧酸；或(c)一錯合劑及一短鏈羧酸之一鹽，其中該金鹽係一羧酸鹽，或該金鹽可與該短鏈羧酸或與其鹽形成一羧酸鹽。

在該等組成物中發現之金鹽包括但不限於：甲酸金(III)、乙酸金(III)、丙酸金(III)、乳酸金(III)、草酸金(III)或其混合物。在某些實施例中，若該反應溫度更高，亦可使用丁酸金(III)及戊酸金(III)。

亦可使用包括金(I)鹽或金(II)鹽之另外的金鹽。

在某些實施例中，該反應溫度係等於或小於180℃、等於或小於170℃、等於或小於160℃、等於或小於150℃、等於或小於140℃、等於或小於130℃、等於或小於120℃、等於或小於110℃、等於或小於100℃、等於或小於90℃或等於或小於80℃。在某些實施例中，該反應溫度可高於180℃。

在一態樣中，在該金墨水組成物中之唯一導電材料係金。在某些實施例中，在一金墨水中包含多數導電材料；例如，可使用鈀作為一穩定劑。關於鈀之穩定性資訊可在2017年8月3日申請且名稱為「Conductive Ink Compositions Comprising Gold and Methods for Making the Same(包含鈀之導電墨水組成物及用於製造其之方法)」之美國暫時專利申請案第62/540,829號中找到，且該申請案因此全部加入作為參考。

在一實施例中，該錯合劑係一烷胺。為形成該導電墨水，該金鹽溶解在該烷胺中。一烷胺係被至少一C_1-8 烷基取代之一胺基，其中一烷基表示可為線性、環形或分支或其組合且具有指定碳原子數(即，C_1-8 表示1至8個碳原子)之一烴基。烷基之例子包括：甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、三級丁基、異丁基、二級丁基、戊基、異戊基、環己基及環戊基等。一烷胺可為一級、二級或三級胺，且最好是一級胺。在某些情形中，在該烷基中之一或多數碳原子可用如一氧、一硫或一氮之一雜原子取代。

一弱鹼性之烷胺在一醯胺化反應中作為該金鹽之一還原劑。此外，它亦作為該金鹽之一穩定劑及溶劑。可使用還原或穩定該金鹽或另外之金屬鹽的任何適當烷胺。在某些實施例中，該烷胺具有等於或小於大約140℃之一沸點。在某些實施例中，該烷胺具有等於或小於大約120℃之一沸點。在某些實施例中，該烷胺具有等於或小於大約100℃之一沸點。具有等於或小於大約120℃之一沸點的烷胺例子包括但不限於：C₆ H₁₅ N之異構物、C₅ H₁₃ N之異構物、C₄ H₁₁ N之異構物、C₃ H₉ N之異構物、C₂ H₇ N之異構物及CH₅ N之異構物。為方便處理，該烷胺需要具有等於或大於大約40℃之一沸點。具有在大約40℃與180℃間之沸點的烷胺例子包括，但不限於：甲胺、乙胺、苯胺、丙胺、正丁胺、戊胺、異戊胺、二級丁胺、異丁胺、異戊胺、1-甲基丁胺、1-胺基-2-甲基丁烷、N-甲基二乙胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺及二戊胺。包含醚鍵聯之烷胺，例如甲氧乙胺等亦被視為適用於該等組成物中。較佳地，該胺係丙胺、正丁胺或戊胺；且丙胺或正丁胺較佳。

在某些實施例中，該烷胺係選自於由甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、異戊胺及甲氧乙胺構成之群組。在某些實施例中，該烷胺係選自於由甲胺、乙胺、丙胺、丁胺及戊胺構成之群組。

該烷胺可依據其用於一特定應用之沸點來選擇。對如噴墨印刷或電流體動力噴射之沈積方法而言，穩定性越大通常越好，且因此最好使用具有一較高沸點之一烷胺，例如具有大約104℃之一沸點的戊胺。在某些態樣中，除了該烷胺以外，亦需要添加一短鏈二胺(例如，伸甲二胺或伸乙二胺)以提供更大穩定性。但是，當單獨使用伸乙二胺時，製得之含金產物的導電性不會如所需一般高。因此，有利的是使用一烷胺與伸乙二胺之一組合，例如具有一預定比例之伸乙二胺的戊胺以製備該以金為主的墨水。以一體積：體積為基礎，烷胺對伸乙二胺之比率可落在大約4：1至大約1：4之範圍內，且較佳為大約1：1。例如伸甲二胺之另一短鏈二胺可取代或外加於伸乙二胺使用。

在某些實施例中，為形成該導電墨水，可添加足夠烷胺以促進該短鏈羧酸金與該烷胺間之醯胺化反應。較佳地，相對該短鏈羧酸使用過量之烷胺以確保該短鏈羧酸錯合且因此不可用於作為一還原劑。該烷胺對該短鏈羧酸鹽之莫耳比率係至少大約1：1，且宜為至少大約3：1，更佳為至少大約6：1。在某些實施例中，該烷胺對該短鏈羧酸鹽之莫耳比率大於6：1。為了便於操作，需要添加足夠胺以溶解該金鹽或任何另外之金屬鹽。所需之烷胺量可藉由緩慢地添加該烷胺至該金鹽及任何另外之金屬鹽及監測該金鹽及任何另外之金屬鹽之溶解來決定。在某些態樣中，可使用大約2mL之烷胺來溶解大約1克之金鹽或任何另外之金屬鹽。亦可想到協助溶解金鹽及任何另外之金屬鹽的所屬技術領域中具有通常知識者習知之其他方法，包括添加一溶劑或如一較高分子量烷胺或二胺之其他成分來協助溶解。

在某些態樣中，需要添加一溶劑至該烷胺與金鹽之混合物(及任何另外之金屬鹽)。該溶劑宜具有最多180℃之一沸點。適當溶劑之例子包括水、醇類(包括例如，甲醇、乙醇、1-丙醇及2-丙醇)、酯類、酮類及醚類。較佳地，該溶劑係水、乙醇、丁醇或丙二醇。在某些態樣中，該溶劑可包括二或二以上共溶劑。例如，該溶劑可包括水及如丁醇或丙二醇之另一共溶劑。

在另一實施例中，該錯合劑係氫氧化銨(例如，氨或氨水)。為形成該導電墨水，該金鹽(及如果適用的話，任何另外之金屬鹽)溶解在該氫氧化銨中。弱鹼性之氫氧化銨作為該金鹽(及如果適用的話，任何另外之金屬鹽)之一穩定劑及溶劑。該氫氧化銨非用來作為該金墨水組成物之一還原劑(即，未明顯地還原該金鹽或如果適用的話，任何另外之金屬鹽)。

在本揭示之另一態樣中，為形成該導電墨水組成物，可添加一短鏈羧酸至該組成物(例如，除了金羧酸鹽及烷胺以外)。在此所述之任一實施例中，較佳地，在該錯合劑中溶解該金鹽(及如果適用的話，任何另外之金屬鹽)後，添加該短鏈羧酸以形成一墨水配方。該短鏈羧酸可作為該金鹽(及如果適用的話，任何另外之金屬鹽)之還原劑。替代地或另外地，可添加該短鏈羧酸之一鹽(例如，該銨鹽)以形成該墨水配方。該短鏈羧酸之鹽可大致如在此參照該短鏈羧酸說明地作為該金鹽(及如果適用的話，任何另外之金屬鹽)之還原劑。在不希望受理論約束之情形下，吾人相信藉由在該錯合劑存在之情形下添加該短鏈羧酸，可在該短鏈羧酸與該錯合劑間形成一酸鹼錯合物，藉此防止該短鏈羧酸立即還原該金鹽(及如果適用的話，任何另外之鹽)。當該墨水配方濃縮且該錯合劑藉由包括蒸發之適當條件移除時，該短鏈羧酸解離且可藉由該短鏈羧酸將該金還原成元素金(呈零氧化狀態之金)。當存在一或多數另外之金屬鹽(例如，一銀鹽或一鈀鹽)時，該(等)另外之金屬鹽亦可被還原成其對應元素金屬形。

在某些實施例中，該短鏈羧酸可具有等於或少於七個碳之一鏈長且通常具有等於或少於五個碳之一鏈長。短鏈羧酸之例子包括，但不限於甲酸、乙酸、丙酸、丁酸及戊酸。較佳地，該短鏈羧酸具有等於或少於兩個碳之一鏈長。更佳地，該短鏈羧酸係甲酸。由於其低沸點及揮發之副產物，甲酸可說是特別有利的。甲酸包含增強其還原力之一醛官能性。當該金鹽被還原成元素金時，甲酸則被氧化成碳酸，而該碳酸接著形成都是揮發副產物之二氧化碳及水。因此，包含一醛官能性之短鏈羧酸係較佳短鏈羧酸。此外，使用甲酸可形成二氧化碳及水，因此未留下殘留還原劑。

在本揭示之其他態樣中，該短鏈羧酸係該金鹽(及如果適用的話，任何另外之金屬鹽)之一還原劑，但由於在添加該短鏈羧酸至該混合物時產生與該錯合劑之錯合，可實質地防止該酸還原該金鹽。通常，直到該錯合劑由該墨水配方部份地或完全地蒸發後才發生該金鹽之還原。該錯合劑可在將該墨水配方沈積在一所需基材上後蒸發，此時該酸還原該金鹽而在該基材上形成一導電金塗層或其他金結構。或者，該錯合劑可在一進一步處理步驟中由該墨水部份地蒸發以便增加該墨水之黏度且形成供如直接墨水書寫之一印刷技術使用的一濃縮配方。在這情形中，該金鹽可在沈積前部份地還原，使得該墨水可具有一複合結構，該複合結構包括未反應金鹽及在該部份還原時形成之導電金顆粒(例如，奈米結晶)的一混合物。該複合物墨水之黏度可依據如直接墨水書寫之印刷技術調整，其中該墨水必須在產生三維結構時跨越間隙。該錯合劑之蒸發通常在大約120℃以下，或在大約50℃與100℃間或在大約60℃與90℃間之一高溫下發生。依據該錯合劑之揮發性及該蒸發進行時之溫度，該蒸發可發生數分鐘或數小時之一段時間。該錯合劑亦可在室溫下蒸發一較長時間。在某些情形中，該蒸發可在減壓之狀態下進行。在具有一銀鹽作為另一金屬鹽之實施例中，因為UV光可還原銀鹽，所以亦可使用UV光而非熱來加速該反應。

在某些實施例中，需添加一溶劑至該氫氧化銨與金鹽(及如果適用的話，任何另外之金屬鹽)之混合物。該溶劑宜具有最多160℃之一沸點。適當溶劑之例子包括水、醇類(包括例如，甲醇、乙醇、1-丙醇及2-丙醇)、酯類、酮類及醚類。較佳地，該溶劑係水或乙醇。

較佳地，因為接著進行蒸發，所以顆粒只在圖案化後形成。因為可控制非金成分之低沸點且完全地或幾乎完全地移除該等非金成分，所以即使在低處理溫度下，在該還原後亦留下一高導電金結構。

在另一態樣中，該金導電結構係透過金催化聚合獲得。例如，元素金可藉由結合一有機酸之金鹽與一單體構建塊來形成，其中該有機酸之共軛鹼與該單體構建塊反應形成一聚合物材料，同時產生元素金。在某些實施例中，製得之聚合物係一聚醯胺。在某些實施例中，製得之聚合物係一聚醯亞胺。在某些實施例中，製得之聚合物係一聚醯胺醯亞胺。在某些實施例中，製得之聚合物係一聚酯。

通常，除了用於聚合之羧酸鹽及二胺構建塊以外，形成聚醯胺需要如氯化羰基之活化基以便在低溫(＜140℃)下進行。經常會形成如氫氯酸之危險副產物。如在此揭露者，元素金可作為觸媒以避免形成危險副產物。

在某些實施例中，該聚醯胺形成在一有機酸之金鹽與二胺之間。在某些實施例中，該聚醯胺係由二異氰酸酯及一有機酸之金鹽形成。

在某些實施例中，該有機酸係二羧酸。示範二羧酸包括但不限於：草酸(乙二酸)、柰酸(丙二酸)、琥珀酸(丁二酸)、膿膠酸(戊二酸)、肥酸(己二酸)、庚二酸(pimelic acid)(庚二酸)、栓酸(辛二酸)、杜鵑花酸(壬二酸)、泌脂酸(癸二酸)、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十六烷二酸及對苯二甲酸。在某些實施例中，該有機酸係對苯二甲酸。

在某些實施例中，該單體構建塊係二胺。在某些實施例中，該單體構建塊係一N-矽烷化二胺。在某些實施例中，該單體構建塊係二異氰酸酯。

在某些實施例中，該二胺係一線性脂族二胺，其包括但不限於：伸乙二胺(1,2-二胺乙烷)、一N-烷化二胺、1,1-二甲伸乙二胺、1,1-二甲伸乙二胺、四甲伸乙二胺(TMEDA)、乙胺丁醇、TMEDA、1,3-二胺丙烷(丙烷-1,3-二胺)、丁二胺(丁烷-1,4-二胺)、戊二胺(戊烷-1,5-二胺)或六伸甲二胺(己烷-1,6-二胺)。

在某些實施例中，該二胺係分支脂族二胺，其包括但不限於：如1,2-二胺丙烷之伸乙二胺或其衍生物、聯苯伸乙二胺或反-1,2-二胺環己烷。

在某些實施例中，該二胺係如1,4-二氮環庚烷之環脂族二胺。在某些實施例中，該二胺係一伸茬二胺，其包括但不限於： 鄰-伸茬二胺(OXD)、間-伸茬二胺(MXD)或對-伸茬二胺(PXD)。

在某些實施例中，該二胺係一芳族二胺，其包括但不限於：鄰-苯二胺(OPD)、間-苯二胺(MPD)、對-苯二胺(PPD)或2,5-二胺甲苯(與PPD相關但在環上包含一甲基)。

在某些實施例中，該二胺包括苯二胺之各種N-甲基化衍生物，例如二甲基-4-苯二胺或N,N’-二-2-丁基-1,4-苯二胺。

在某些實施例中，該二胺包括具有二芳族環及其衍生物之二胺，例如4,4’-二胺聯苯或1,8-二胺萘。

在某些實施例中，該二異氰酸酯包括但不限於：甲苯二異氰酸酯(TDI)、伸甲聯苯二異氰酸酯(MDI)、六伸甲基二異氰酸酯(HDI)、甲基異氰酸酯(MIC)或異佛酮二異氰酸酯(IPDI)。

在某些實施例中，該聚合物係由聚(醯胺酸)前驅物形成之一聚醯亞胺。在某些實施例中，該聚醯亞胺係由聚異醯亞胺前驅物形成。在某些實施例中，該聚醯亞胺係由二酯酸及二胺形成。在某些實施例中，該聚醯亞胺係由四羧酸及二胺形成。在某些實施例中，該聚醯亞胺係由二酐及二異氰酸酯形成。在某些實施例中，該聚醯亞胺係透過一親核芳族取代反應由一聚醚醯亞胺形成。

在某些實施例中，該聚合物係一聚醯胺醯亞胺，該聚醯胺醯亞胺係形成在，例如，4,4’-伸甲聯苯二異氰酸酯(MDI)與苯偏三酸酐(TMA)間。

在某些實施例中，該聚合物係一聚酯，該聚酯形成在二羧酸之金鹽與二醇間。示範聚酯包括：聚己二酸乙二酯(PEA)、聚丁二酸二丁酯(PBS)、3-羥基丁酸酯與3-羥基戊酸酯共聚物(PHBV)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸三伸甲酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)或維克特綸(Vectran)。

在某些實施例中，需要添加一溶劑至金鹽與單體構建塊之聚合混合物。該溶劑宜具有最多160℃之一沸點。適當溶劑之例子包括水、醇類(包括例如，甲醇、乙醇、1-丙醇及2-丙醇)、酯類、酮類及醚類。較佳地，該溶劑係水或乙醇。

所屬技術領域中具有通常知識者可輕易了解在不偏離本發明或其任何實施例之範圍的情形下可對在此所述之方法及應用進行其他適當修改及調整。雖然在此已詳細地說明了本發明，但藉由參考在此包含只用以說明而非意圖限制本發明之以下例子可更清楚地了解本發明。 例子

以下非限制例係用於進一步說明在此揭露之本發明的實施例。所屬技術領域中具有通常知識者應了解的是在該等以下例子中揭露之技術闡明在實施本發明時發現可良好作用之方法，且因此可被視為成供其實施之模式例。但是，透過本揭示，所屬技術領域中具有通常知識者應了解可在不偏離本發明之精神與範圍的情形下對揭露之特定實施例進行許多改變且仍可獲得一相似或類似結果。 例1. 金催化醯胺化

金離子墨水可藉由錯合選自於由氨、一級胺、二級胺或多胺構成之群組的6個氮及與該等金種之離子價相對之一化學計量的一羧酸鹽相對離子來製成。例如，通常乙酸金(III)可溶解在氨或胺中以便在溫和溫度(80至140℃)產生對應醯胺。亦可使用來自一金鹽之其他羧酸鹽相對離子，例如聚羧酸鹽或其他單一羧酸鹽。

此外，氧化金或其他金鹽可溶解在具有對應羧酸及含氮基之溶液中以產生該對應醯胺或聚醯胺。

例如，用6毫莫耳之二丁胺溶解1毫莫耳之乙酸Au(III)以產生顯著地沒有顆粒之一半透明黃色溶液。在一基材上沈積且加熱至120℃時，在形成二丁基乙醯胺時形成一金薄膜。

類似地，當使用6毫莫耳之甲胺時，在120℃下，當產生甲基乙醯胺時形成一金薄膜。

當將如鹵素(最好是一氟)之一拉電子基添加至如全氟化二丁胺之胺時，該反應係在一更低之溫度，在某些情形下低至80℃下發生。 例2. 金催化聚合

在此，在醇中混合對苯二甲酸Au(III)及1,4-苯二胺。在120℃下，該溶液聚合少於5分鐘。在100℃下，該溶液在10分鐘以內聚合。應注意的是，該聚合物薄膜立即藉由在該表面上之金薄膜金屬化且沒有副產物。 例3. 另一金墨水組成物

如下地提供另一金墨水組成物：藉由混合一氫氧化金(III)與檸康酸酐(1：1.5至1：4)莫耳比形成在甲醇中之一漿液來合成一檸康金(III)鹽。該檸康金(III)沈澱係藉由蒸發該溶劑及用甲醇沖洗來分離。製得之固體與一6：1比率之戊胺混合以形成一檸康金(III)之一半透明溶液。接著將這溶液沈積在一基材上且加熱至100℃5至10分鐘。該溶液在這溫度完全分解成金屬金且形成一連續高導電性薄膜(＜每平方0.1歐姆(OPS))。

上述各種方法及技術提供實施本發明之多種方式。當然，應了解的是所述全部目的及優點不一定會依據在此所述之任一特定實施例達成。因此，例如，所屬技術領域中具有通常知識者可了解該等方法可用達成或最佳化在此教示之一優點或多數優點而不一定達成在此教示或建議之其他目的或優點的方式來實施。在此說明各種有利及不利之替代例。應了解的某些較佳實施例特別地包括一、另一或數個有利特徵，而其他較佳實施例則藉由包含一、另一或數個有利特徵減少一目前缺點。

此外，所屬技術領域中具有通常知識者可由不同實施例了解各種特徵之應用性。類似地，所屬技術領域中具有通常知識者可混合及匹配上述各種元件、特徵及步驟以及各元件、特徵及步驟之其他習知等效物以便依據在此所述之原理實施多數方法。在各種實施例中可特別地包含各種元件、特徵及步驟中之某些元件、特徵及步驟且特別地排除其他元件、特徵及步驟。

雖然本發明已揭露在某些實施例及例子之上下文中，但所屬技術領域中具有通常知識者應了解的是本發明之實施例可擴大超出該等特別揭露之實施例至其他替代實施例及/或其用途及修改例與等效物。

許多變化及替代元件已揭露在本發明之實施例中。所屬技術領域中具有通常知識者可了解其他變化及替代元件。

在某些實施例中，用以說明及請求本發明之某些實施例之表示成分、如分子量之性質、反應條件等之量的數字應被理解為在某些情形下可藉由該用語「大約」修飾。因此，在某些實施例中，在書面說明及附加申請專利範圍中提出之數字參數是可依據欲由一特定實施例獲得之所需性質來變化的近似值。在某些實施例中，數字參數應根據被提出之有效數字的數量且經由應用普通的捨入技巧來解釋。雖然提出本發明之某些實施例最大範圍之數字範圍及參數是近似值，在該等特定例子中提出之數值係可準確地實施之方式提出。在本發明之某些實施例中提出之數值一定會包含由在其各測試測量中發現之標準偏差產生的某些誤差。

在某些實施例中，在說明本發明之一特定實施例之上下文中(特別是在某些以下申請專利範圍之上下文中)使用的用語「一」、「該」及類似指稱詞可視為包含單數及複數。在此列舉數值之範圍只是意圖作為獨立地表示落在該範圍內之各數值的一速記法。除非在此另外聲明，各獨立數值如同它在此單獨列舉地加入說明書中。除非在此另外聲明或上下文明白地互相矛盾，在此所述之全部方法可按任何適當順序實施。使用任一或全部例子或在此對某些實施例提供之示範語言(例如，「例如」)只是意圖較佳地闡明本發明且非對另外請求之本發明的範圍施加一限制。在說明書中沒有語言應視為表示對實施本發明為重要的任何未請求元件。

在此所述之本發明的多組替代元件或實施例不應被視為限制。各組構件可獨立地或與該組之其他構件或在此發現之其他元件組合地表示及請求。一群組之一或多數構件可為了方便及/或專利性而加入一群組中或由該群組刪除。當任一加入或刪除發生時，說明書在此被視為如修改地包含該群組，因此完成在附加申請專利範圍中使用之所有馬庫許(Markush)群組的書面說明。

在此說明本發明之較佳實施例。藉由閱讀前述說明，所屬技術領域中具有通常知識者可了解這些較佳實施例之變化例。可想到的是所屬技術領域中具有通常知識者可適當地使用該等變化例，且本發明可以特別在此說明以外之方式實施。因此，本發明之許多實施例如可適用法律允許地包括在附加申請專利範圍中列舉之標的物的全部修改例及等效物。此外，除非在此另外聲明或上下文明白地互相矛盾，本發明包含在其所有可能變化例中之上述元件的任一組合。

此外，在這說明書中已對專利及印刷公報提出許多參考資料。上述引證資料及印刷公報各在此全部獨立地加入作為參考。

總之，應了解的是在此揭露之本發明實施例係本發明之原理的說明。可使用之其他修改例可在本發明之範圍內。因此，藉由舉例而非限制，可依據在此之教示使用本發明之替代組態。因此，本發明之實施例不限於如準確地所示及所述者。

Claims (31)

1. 一種用於製造一導電金結構之墨水組成物，該墨水組成物包含： 一金鹽；及 一錯合劑，其選擇地更包含一短鏈羧酸或其鹽， 其中該金鹽係一羧酸鹽，或該金鹽可與該短鏈羧酸或與其鹽形成一羧酸鹽。
2. 如請求項1之墨水組成物，其中該金鹽係一金(I)鹽、一金(II)鹽或一金(III)鹽。
3. 如請求項1之墨水組成物，其中該金鹽係：甲酸金(III)、乙酸金(III)、丙酸金(III)、乳酸金(III)、草酸金(III)、碳酸金(III)、硝酸金(III)、亞硝酸金(III)、磷酸金(III)、氧化金(III)、氟化金(III)、溴化金(III)、氯化金(I)、氯化金(III)、三水合氯化金(III)、氫氧化金(III)、碘化金(I)、水合氫四溴金酸鹽(III)、氯化鉀金(III)或對苯二甲酸金(III)。
4. 如請求項1之墨水組成物，其中該金鹽係一羧酸金。
5. 如請求項1之墨水組成物，其中該錯合劑對該金離子之莫耳比係大約6：1。
6. 如請求項1之墨水組成物，其中該錯合劑係一烷胺或氨。
7. 如請求項6之墨水組成物，其中該烷胺係一級胺、二級胺或多胺。
8. 如請求項6之墨水組成物，其中該烷胺係選自於由甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、丙胺、二丙胺、丁胺、二丁胺、戊胺、異戊胺、二戊胺及其組合構成之群組。
9. 如請求項1之墨水組成物，其中該短鏈羧酸係選自於由甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、草酸、檸檬酸及檸康酸構成之群組。
10. 如請求項1之墨水組成物，更包含伸甲二胺或伸乙二胺。
11. 如請求項1之墨水組成物，更包含選自於由乙醇、丁醇、丙二醇、水及其組合構成之群組的一溶劑。
12. 如請求項1之墨水組成物，其中該金鹽係甲酸金(III)，且 其中該錯合劑係選自於由甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、丙胺、二丙胺、丁胺、二丁胺、戊胺、二戊胺、氨及其組合構成之群組。
13. 如請求項1之墨水組成物，其中該錯合劑係選自於由甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、丙胺、二丙胺、丁胺、二丁胺、戊胺、二戊胺、氨及其組合構成之群組，且 其中該短鏈羧酸係乙酸。
14. 如請求項13之墨水組成物，更包含伸乙二胺。
15. 如請求項13之墨水組成物，更包含選自於由乙醇、丁醇、丙二醇、水及其組合構成之群組的一溶劑。
16. 一種用於製造包含金之一導電結構的墨水組成物，該墨水組成物包含： 一有機酸之金鹽； 一單體構建塊；及 一溶劑，其具有等於或小於大約160℃之一沸點； 其中該有機酸之共軛鹼與該單體構建塊反應形成一聚合物，同時離子金還原成元素金。
17. 如請求項16之墨水組成物，其中該聚合物係一聚醯胺、一聚醯亞胺、一聚醯胺醯亞胺或一聚酯。
18. 如請求項16之墨水組成物，其中該有機酸包含二羧酸，該二羧酸係選自於由：草酸(乙二酸)、柰酸(丙二酸)、琥珀酸(丁二酸)、膿膠酸(戊二酸)、肥酸(己二酸)、庚二酸(pimelic acid)(庚二酸)、栓酸(辛二酸)、杜鵑花酸(壬二酸)、泌脂酸(癸二酸)、十一烷二酸、十二烷二酸、十三烷二酸、十六烷二酸及對苯二甲酸構成之群組。
19. 如請求項16之墨水組成物，其中該單體構建塊包含二胺、N-矽烷化二胺或二異氰酸酯。
20. 如請求項19之墨水組成物，其中該二胺包含一線性脂族二胺、一分支脂族二胺、一環脂族二胺或一芳族二胺。
21. 如請求項19之墨水組成物，其中該單體構建塊係選自於由：伸乙二胺(1,2-二胺乙烷)、一N-烷化二胺、1,1-二甲伸乙二胺、1,1-二甲伸乙二胺、四甲伸乙二胺(TMEDA)、乙胺丁醇、TMEDA、1,3-二胺丙烷(丙烷-1,3-二胺)、丁二胺(丁烷-1,4-二胺)、戊二胺(戊烷-1,5-二胺)、或六伸甲二胺(己烷-1,6-二胺)、伸乙二胺、1,2-二胺丙烷、聯苯伸乙二胺、反-1,2-二胺環己烷、1,4-二氮環庚烷、鄰-伸茬二胺(OXD)、間-伸茬二胺(MXD)、對-伸茬二胺(PXD)、鄰-苯二胺(OPD)、間-苯二胺(MPD)、對-苯二胺(PPD)、2,5-二胺甲苯、一苯二胺之一N-甲基化衍生物、二甲基-4-苯二胺、N,N’-二-2-丁基-1,4-苯二胺、具有二芳族環之二胺、4,4’-二胺聯苯或1,8-二胺萘、甲苯二異氰酸酯(TDI)、伸甲聯苯二異氰酸酯(MDI)、六伸甲基二異氰酸酯(HDI)、甲基異氰酸酯(MIC)及異佛酮二異氰酸酯(IPDI)。
22. 如請求項16之墨水組成物，其中該聚合物係一聚醯亞胺，該聚醯亞胺係由以下中之一者形成：一聚(醯胺酸)前驅物、一聚異醯亞胺前驅物、二酯酸與二胺之混合物、四羧酸與二胺之混合物、二酐與二異氰酸酯之混合物、透過一親核芳族取代反應之一聚醚醯亞胺、或4,4’-伸甲聯苯二異氰酸酯(MDI)與苯偏三酸酐(TMA)之混合物。
23. 如請求項17之墨水組成物，其中該聚酯係選自於由聚己二酸乙二酯(PEA)、聚丁二酸二丁酯(PBS)、3-羥基丁酸酯與3-羥基戊酸酯共聚物(PHBV)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸三伸甲酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)及維克特綸(Vectran)構成之群組。
24. 一種用於製造包含金之一導電結構的方法，該方法包含以下步驟： 提供包含一金鹽及一錯合劑之一金屬鹽組成物； 將一短鏈羧酸或其鹽添加至該結合之金屬鹽組成物及錯合劑以形成一墨水組成物； 增加在該墨水組成物中之該錯合劑的一濃度以形成一濃縮配方；及 還原該金屬鹽組成物以形成一包含金之導電結構， 其中該濃縮配方及該包含金之導電結構在等於或小於大約160℃之一溫度形成。
25. 如請求項24之方法，其中該溫度係等於或小於大約140℃。
26. 如請求項24之方法，其中直到該金鹽溶解在該錯合劑中後才添加該短鏈羧酸或該短鏈羧酸之鹽。
27. 如請求項24之方法，更包含將該墨水組成物沈積在一基材上。
28. 如請求項27之方法，其中該墨水組成物係藉由選自於由噴塗處理、浸塗、旋塗、噴墨印刷及電流體動力噴射印刷構成之群組的一方法來沈積在該基材上。
29. 如請求項24之方法，更包含將該濃縮配方沈積在一基材上。
30. 如請求項29之方法，其中該濃縮配方藉由選自於由網版印刷、卷對卷處理及直接墨水書寫構成之群組的一方法來沈積在該基材上。
31. 一種用於製造包含金之一導電結構的方法，該方法包含： 提供一有機酸之金鹽及一單體構建塊；及 使該有機酸之共軛鹼與該單體構建塊之間形成聚合物。