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Jun 07, 2023

すぐに溶ける

Scientific Reports volume 5、記事番号: 17703 (2016) この記事を引用する 2497 アクセス数 8 引用指標の詳細 透明紙は、その特性により電子デバイスの代替基板です。

Scientific Reports volume 5、記事番号: 17703 (2016) この記事を引用

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メトリクスの詳細

透明紙は、その独特の特性により、電子デバイスの代替基材として使用されます。 しかし、現在、エネルギー集約的および/または時間のかかる手順により、透明紙の拡張可能な生産が制限されています。 このレポートでは、溶解・剥離戦略を採用して、再生セルロース繊維 (RCF) を使用して光学的に透明な紙を製造する迅速なプロセスを実証します。 RCF は平均幅 19.3 μm、長さ数百ミクロンで、真空濾過によって透明な紙に調製されます。 この新しい溶解・剥離手法により、高い生産効率を実現しながら、光学的・機械的特性に優れた透明紙を実現します。

マイクロサイズの木繊維やセルロースナノファイバーで構成される光学的に透明な紙は、太陽電池、トランジスタ、有機発光ダイオードなどの電子デバイスに使用されるガラスやプラスチックの代替基板として、ここ数年で大きな注目を集めています。タッチスクリーンとアンテナ1、2、3、4、5、6。 透明紙は、優れた光透過率、強い引張強度、低い表面粗さ、優れた熱安定性などの典型的な特性を備えており、これが従来の基材に代わる可能性を説明するものです。 さらに、効率的で環境に優しい大規模製造プロセスは、生産コストと持続可能性の観点から、次世代の「グリーン」エレクトロニクスにとって重要です。 真空濾過およびキャスティングアプローチは、光学的に透明なナノペーパーを調製するために報告されているが、それらは、セルロースナノファイバーの低懸濁液濃度を利用する時間とエネルギー集約型のナノファイバー分解ステップに依存しており、ファイバーのナノスケール寸法によって制限される7、8、9。 、10、11、12。 これらの要因は、透明ナノペーパーの拡張性と低コストの製造を大きく妨げています。 透明な再生セルロースフィルムを大規模に製造するには、キャスティングまたは押出法が一般的に使用されます13、14、15、16が、N-メチルモルホリンN-オキシド（NMMO）17やN,N-ジメチルアセトアミド/塩化リチウム（ DMAc/LiCl)18 は、過剰な溶媒除去工程により生産効率を低下させるだけでなく、環境問題を引き起こします。 微細なセルロース繊維で作られた透明紙は、光透過率が約 90% で、ナノペーパーよりもはるかに高い脱水効率を示しますが、このような高い透明度の紙を製造するにはプロセスに 1 時間かかり、大量生産は現実的ではありません4。

このレポートでは、光学的に透明な紙が、急速な溶解および剥離戦略を通じてマイクロサイズの再生セルロース繊維 (RCF) から形成されます。 まず、原料セルロース繊維がイオン液体 (IL) に完全に溶解すると、セルロース鎖間の水素結合が破壊されます (溶解プロセス)。 次に、得られたセルロース溶液を再生溶液に滴下し、激しく撹拌してマイクロサイズのRCFを生成します（剥離プロセス）。 再生溶液パラメータを調整することにより、異なる繊維寸法と形態を持つマイクロサイズの RCF が採取され、従来の製紙プロセスによる光学的に透明な紙の迅速な製造が可能になります 19。 RCF で作られた透明紙は、これまでに報告されている透明紙に比べて、以下の利点があります。(1) 経済的で効率的な濾過方法は、光学特性や機械的強度を極端に犠牲にすることなく、当社の透明紙の大量生産に適用できます。 (2) 顕微鏡 RCF の準備 (20 分) と厚さ 60 μm の透明紙 (10 分) の準備にかかる時間が短縮されます。 この溶解・剥離戦略は、ロールツーロール製造プロセスによる透明紙の迅速かつ低コストの生産に光を当てます。