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真空卷(juàn)繞鍍膜技術研究(jiū)進(jìn)展(zhǎn)

作者: 來源: 日期:2016-04-11 9:53:25 人(rén)氣:4747
  本文從係統結構、參數(shù)控製(zhì)和(hé)鍍膜方式等綜述了真空卷繞鍍膜技術研究進展。按結構可分為單室、雙室和多室真空(kōng)卷繞係統,後(hòu)兩者可解決開(kāi)卷放氣問題並分別控製卷繞和鍍膜室(shì)各自真空度。卷繞張力控製分錐度、間接和直接控(kòng)製模型,錐度控製模型可解決薄膜褶皺和徑向力分(fèn)布不均的問題(tí);間接張(zhāng)力控製無需傳感器,可用內置張力控製模塊的矢量變頻器代替;直接張力控製通過張力傳感器精確測量張力(lì)值,但需慣性矩和角速度(dù)等多種參數。真空卷繞鍍膜主要有真空(kōng)蒸(zhēng)發、磁控濺射等方式,可用於製備新型高折射率薄膜、石墨烯等納米材料和柔性太陽能電池等半導體器件(jiàn)。針對真空(kōng)卷繞鍍膜技術(shù)研究現狀及向產業化(huà)過渡存在(zài)的問題,最後作了簡要分析與展望。

  真空卷繞鍍膜(卷對卷)是在真空下應用不同方法(fǎ)在柔性基體上實現連續鍍膜的一種(zhǒng)技術。它涵蓋真空獲得(dé)、機(jī)電控製、高精傳動和表麵分析等多(duō)方麵內容。其重點是,在保證(zhèng)鍍膜質量(liàng)前提下提高卷繞速率、控製(zhì)鍍膜(mó)穩定性及(jí)實施在線監控。卷對卷技(jì)術成本低、易操作(zuò)、與柔性基底相容、生產率高及可連續鍍多層膜等優點。第一台真空蒸發卷(juàn)繞(rào)鍍膜機1935年製成,現可鍍幅寬由(yóu)500 至2500mm。卷對卷技術應用由包裝(zhuāng)和裝飾用(yòng)膜,近年逐漸擴大至激光防偽膜、導電等功能薄膜方(fāng)麵,是未來柔性電子等(děng)行業的主流技術之一。

  目前,國際前沿是研究(jiū)不同製備工(gōng)藝下功能薄膜特性並完善(shàn)複(fù)合膜層製備。卷繞(rào)鍍膜機有(yǒu)向大型工業(yè)化和(hé)小(xiǎo)型科研化方向發展的兩種趨勢,國(guó)內蘭州真空設備、廣東中環(huán)真空設備等(děng)公司多生產大型工(gōng)業卷繞設備, 國外如TW Graphics 和Intellivation 公司等,主(zhǔ)要為科研機構提供小型或微型卷繞鍍膜機。

        真空卷繞鍍膜設備分類
  真空卷對卷設備由(yóu)抽真空、卷繞、鍍膜和電氣控製等係統組成。據真空室有無擋板,可分單室(shì)、雙室和多室(shì)結構。單室的收放卷(juàn)輥(gǔn)和鍍膜輥在同(tóng)一室中,結構簡單但開卷時放氣會汙染真空環境。雙室結構將係統用擋板隔(gé)成卷繞和鍍膜室(shì),卷輥與擋板間隙約1.5mm,避免了類似開卷放氣(qì)問題(tí)。多室常用於製備複合薄膜,在雙室(shì)基(jī)礎上將相鄰鍍(dù)膜區用擋板隔開避免幹擾。如(rú)Krebs 等將Skultuna Flexibles AB 的開普頓擋板固定於兩(liǎng)磁控濺射靶間,板兩側塗(tú)覆50μm 的銅層。

  分隔擋板與真空室(shì)壁狹縫越小越好。據鍍膜時輥筒作用分為單主輥和(hé)多主(zhǔ)輥卷繞鍍膜機。據電(diàn)機個數(shù),則可分為兩電機、三(sān)電機和四電機驅動係統。

        總結與展望

  真空卷繞鍍膜因其大(dà)麵積、低成本、連續性等特(tè)點,比間歇式鍍膜(mó)有(yǒu)很大優勢,廣受國內外研究者和企(qǐ)業(yè)關注。當前卷繞(rào)鍍膜(mó)技術(shù)進展較快,解決了(le)鏤空線、白條、褶皺等問題,開始用於製備石墨烯、有機太陽能電池和透明(míng)導電薄膜等新型功能介質與器件。故對製膜(mó)過(guò)程和成膜(mó)質量提(tí)出了更高要(yào)求,真空機組主泵選擇從大抽速擴散泵(bèng)發展到無油超(chāo)高真空分子泵和低溫泵,開發出(chū)了大包角雙冷卻輥(gǔn)鍍膜機以減小(xiǎo)薄膜拉伸變形。張力控(kòng)製多用考慮夾感應張力的收卷模型和單跨非線性動力學的放卷(juàn)模(mó)型。

  目前卷繞鍍膜(mó)的精密控製有待(dài)提高,例(lì)如轉印石墨烯時(shí),難以徹底去除基底和石墨(mò)烯間的熱解(jiě)膠(jiāo),且卷繞速度過快或基底較硬(yìng)引發(fā)的切應力會使石墨烯層形成裂(liè)縫(féng)或孔洞。又如,真空卷繞發製備的有機薄膜表麵缺(quē)陷多,載流子遷(qiān)移率較低,進而嚴重(chóng)影響其器件的光電特性。未來應增設薄膜應力等測(cè)控單元,融合CVD、離子鍍、高壓靜電紡絲、真空噴射和原位聚合(hé)等成膜技術,為開發新型有機及其(qí)無機複合(hé)功(gōng)能薄膜(mó)和器件提供保(bǎo)障。
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