一種滴漏式液面降沉下拉或斜拉製備薄膜材料的設備的製作方法

2023-09-12 14:49:35 1

專利名稱：一種滴漏式液面降沉下拉或斜拉製備薄膜材料的設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種製備薄膜材料的設備，特別是一種滴漏式液面降沉下拉或斜 拉製備薄膜材料的設備。
背景技術：
薄膜材料是現代工業、農業、國防、環境保護、人類生活和科學研究中必不可少的 材料。薄膜材料的製備通常有磁控濺射法、化學氣相沉積(CVD)法、噴霧熱分解法、溶膠-凝膠法、水熱等方法，所用設備構造複雜、產品成本高。現有的利用提拉機製取薄膜的設備 雖然簡單，但由於存在轉動部件因而穩定性受到影響。因此，實用新型一種結構簡單、無轉 動部件、不用電的薄膜材料製備設備是本領域技術人員十分關注的課題之一。發明內容針對上述背景技術存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在於，提供一種滴漏式 液面降沉下拉或斜拉製備薄膜材料的設備，該設備適合於製備各種不同組分、形狀和尺寸 的薄膜產品。為了實現上述任務，本實用新型採取如下的技術解決方案一種滴漏式液面降沉下拉或斜拉製備薄膜材料的設備，包括放置在支撐臺上的溶 液箱體，溶液箱體內放置有上溶液池，溶液箱體的一側設有液面高度標尺，上溶液池底部有 溶液導孔，溶液導孔上連接有滴漏管和液量控制開關，在液量控制開關下方，放置有獨立的 下溶液池；溶液箱體上有頂蓋，頂蓋上有定位銷，頂蓋通過定位銷與溶液箱體相連接，頂蓋上 留有溫度計插孔；在頂蓋中部固結有樣品架，該樣品架位於上溶液池上方，樣品架上安裝有 薄膜基底託板。本實用新型的滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式製備薄膜材料的設備，具有如下技 術優點( 1)設備沒有轉動部件，穩定性好。(2)實現對液面下降速率和薄膜生長速率可調。(3)當薄膜基底與液面夾角變小時，可以有效增加液體在基底上表面的附著力，有 利於提高薄膜的厚度和改變成膜速度的控制方式。(4)在常溫下製備薄膜時完全利用重力作用，不用電能。(5)成膜溫度可控；製備成本低廉。
圖1為本實用新型的結構示意圖。圖中各標號分別表示1、頂蓋，2、溫度計插孔， 3、樣品架，4、溶液箱體，5、上溶液池、6、溶液導孔、7、滴漏管，8、液量控制開關，9、下溶液池， 10、定位稍、11、液面高度標尺，12、薄膜基底託板，13、支撐臺。[0014]圖2是垂直和傾斜基底託板示意圖；圖3是流量控制閥粗調和微調示意圖；圖4是薄膜基板與液面傾斜示意以下結合附圖對本實用新型進行進一步詳細說明。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型的滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式製備薄膜材料的設備，包 括放置在支撐臺13上的溶液箱體4，溶液箱體4內放置有上溶液池5 ；溶液箱體4的一側設 有液面高度標尺11，上溶液池5底部有溶液導孔6，溶液導孔6上連接有滴漏管7和液量控 制開關8，在液量控制開關8下方，放置有獨立的下溶液池9 ；溶液箱體4上有頂蓋1，頂蓋1上有定位銷10，頂蓋1通過定位銷10與溶液箱體 4相連接，頂蓋1上留有溫度計插孔2 ；在頂蓋1中部固結有樣品架3，該樣品架3位於上溶液池5上方，樣品架3上安裝 有薄膜基底託板12。樣品架3是一個或多個。安裝在樣品架3上的薄膜基底託板12可以根據所制薄 膜的形狀、大小、材質或組分選擇不同類型的薄膜基底託板12。溶液池9獨立於該設備主 體，放在液量控制開關8下方。上溶液池5內的溶液通過滴漏管7、液量控制閥門8流入下 溶液池9。薄膜基底託板12是與頂蓋1垂直的薄膜基底託板或用鉸鏈固結的傾斜薄膜基底 託板。薄膜基底託板的面可以是平面，也可以是曲面，根據製備薄膜形狀選取。通過鉸鏈 調節固結在鉸鏈上的薄膜基底託板與鉛垂方向的夾角，如圖2所示。溶液箱體4的形狀和尺寸可以根據樣品需要而定；支撐臺13承受溶液箱體4和溶 液等的全部重量。在溶液箱體(4)內還可以設置電阻絲，用於薄膜溶液或漿料的加熱(常溫 製備時可省略電阻絲)。液量控制開關8設有粗調和微調，並通過刻度標示溶液的流量。粗調旋轉一周閥 門流量在0和最大流量量程之間變化，刻度指示將其等分為100。微調將粗調的1格，即最 大流量量程的1%再放大100倍進行控制，使流量的控制精度達到10_4。粗微調示意圖見圖 3所示。液面高度標尺11的零點是頂蓋1的下表面，刻度從上到下排列，與薄膜基底位置 的測量對應。以下給出採用本實用新型的滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式製備薄膜材料的設 備的具體應用實例。一、通用方式1、取下頂蓋1，按照設計要求把選用的薄膜基底固結在薄膜基底託板12上，按照 設計要求調整基底託板12與樣品架3的夾角並固定，如圖2所示。2、用鋼板尺分別量出頂蓋1的下表面到薄膜基底的最近和最遠距離。並記錄下這 兩個長度值。3、把下溶液池9放在液量控制開關8的下方，使上溶液池5流出液量控制開關8的溶液能流入下溶液池9 ；4、將製備好的薄膜溶液或漿料注入溶液箱體4內的上溶液池5中，溶液高度與步 驟2中記錄的最近距離對應，或略高於最近距離值；5、蓋上頂蓋1，通過溶液箱體4設置的電阻絲加熱薄膜溶液或漿料，通過溫度計插 孔2插入溫度計，觀察薄膜溶液或漿料達到要求的溫度時記錄此溫度，並拿出溫度計(常溫 製備無此環節)；6、開啟液量控制開關8 (先粗調後微調)，根據設計要求控制薄膜溶液或漿料每秒 流量，粗、微調旋鈕刻度示意圖見圖3 ；7、如果一次制膜時間過長，即上溶液池5液面下降速度很慢，要根據環境溫度與 制膜溫度的差值考慮每隔一段時間監測溶液溫度使其實際制膜溫度在設計允許的誤差範 圍內(常溫製備無此環節)；8、當上溶液池5內液面高度低於液面高度標示11上的最低點位置時(即步驟2中 的最遠距離)，關閉液量控制開關8 ；9、取出頂蓋1，從樣品架3上取下薄膜基底，本次薄膜製備完成。說明I.按照薄膜要求當從樣品架3上取下薄膜基底後，是否需要烘烤、薄膜脫落等其 他與設備無關的其他工藝過程；I如果需要多次製備，則重複以上步驟即可；f薄膜基底的材質、形狀和尺寸均為外配件，可按制膜要求自由選擇，與該設備 本身無關；$薄膜的電磁性能、光學性能、微觀結構等物理性能由溶液的成分、濃度、酸鹼度Ph值及選用的薄膜基底的表面顯微結構決定，與本設備的結構無關。二、具體實施範例實施例1 使用上溶液池容積為(150x100x15 )mm，最大流量為5ml/s的流量控 制閥，在常溫條件下在氧化鋁基底上製備(15x10x0.001 )mm的ITO薄膜。具體步驟如下0、準備已經按設計要求配置好的ITO漿液0. 25kg，選取(15 XlO ) mm的氧化鋁 基底並按常規進行表面清洗，設計ITO薄膜下拉速率為O.，則上溶液池5內的漿液流入下溶液池9的流量為15SWW3/s ,即0.015 mi/s。流量控制開關8的粗調為零點，微調 為 3 (XlO)0為使操作程序通用、規範，便於比較，以下的步驟編號與通用方式一致。1、取下頂蓋1，把清洗好的(15x10 )mm的氧化鋁基底的底面用萬能粘結劑粘結在 薄膜基底託板12上，氧化鋁基底的非粘結面要保持清潔，將薄膜基底託板12垂直固結於頂蓋固結在樣品架3上。2、用鋼板尺分別量出頂蓋1下表面到薄膜基底的最近和最遠距離。並記錄下這兩 個長度值。3、把下溶液池9放在液量控制開關8的下方，使流出液量控制開關8的溶液能流 入下溶液池9 ；4、將製備好的ITO漿液注入上溶液池5，溶液高度與步驟2中記錄的最近距離對 應，或略高於最近距離值；5、因為本實施例要求為常溫製備，故通用步驟中的該相應步驟應略去。6、把流量控制開關8的粗調旋鈕的零點與基準箭頭對齊，微調旋鈕的3 ( X 10)與 基準箭頭對齊。7、因為本實施例要求為常溫製備，故通用步驟中的該相應步驟應略去。8、當上溶液池5內液面高度達到或略低於步驟2中記錄的最遠距離尺寸時，關閉 液量控制開關8，即將微調旋鈕的0 ( X 10)與基準箭頭對齊。9、取出頂蓋1，從樣品架3上取下薄膜基底，本次薄膜製備完成。實施例2 使用上溶液池5容積為(150x100x15 )mm，最大流量為5ml/s的流量控制閥，在常溫條件下在氧化鋁基底上製備(15x10x0.002) mm的ITO薄膜。本實施例在執行中保留實施例1的O、步驟外，並追加以下步驟9、取出頂蓋1，把流入下溶液池9中的ITO漿液導入上溶液池5，由於準備的ITO 漿液0. 25kg略多於最低需要量，所以上溶液池5內液面高度達到或略高於步驟2中記錄的 最近距離尺寸。10、把騰空的下溶液池9放在液量控制開關8的下方，使流出液量控制開關8的溶 液能流入下溶液池9 ；11、把流量控制閥門粗調旋鈕的零點與基準箭頭對齊，微調旋鈕的3 ( X 10)與基 準箭頭對齊。12、當上溶液池5內液面高度達到或略低於步驟2中記錄的最遠距離尺寸時，關閉 液量控制開關8，即將微調旋鈕的0 ( X 10)與基準箭頭對齊。13、取出頂蓋1，從樣品架3上取下薄膜基底，本次薄膜製備完成。實施例3 使用上溶液池容積為(150x100x15 ) mm，最大流量為5ml/s的流量控制閥，在80°C條件下在氧化鋁基底上製備(15x10x0.0015 )mm的^1 薄膜。具體步驟如 下O、準備已經按設計要求配置好的^1 漿液0. 2汕8，選取(15乂10 ) mm的氧化鋁 基底並按常規進行表面清洗，設計採用薄膜基底託板與鉛垂方向夾角為30°，S1O2薄膜垂 直下拉速率為 Λφ，則上溶液池5內的漿液流入下溶液池9的流量為ISmm3Zs ,即0.015mi/j。流量控制開關8粗調為零點，微調為3 (XlO)0為使操作程序通用、規範，便於比較，以下的步驟編號與通用方式一致。1、取下頂蓋1，把清洗好的(15x10 )mm的氧化鋁基底底面用萬能粘結劑粘結在基底託板12上，氧化鋁基底的非粘結面要保持清潔，將薄膜基底託板12固結在樣品架3的 30°平面上。2、用鋼板尺分別量出頂蓋下側面到薄膜基底的最近和最遠距離。並記錄下這兩個 長度值。3、把下溶液池9放在液量控制開關8的下方，使流出液量控制開關8的溶液能流 入下溶液池9 ；4、將製備好的^1 漿液注入上溶液池5，溶液高度與步驟2中記錄的最近距離對 應，或略高於最近距離值；5、開啟加熱電源，將溫度計從溫度計插孔中插入，當溫度達到80°C時關閉電源。6、把流量控制開關8粗調旋鈕的零點與基準箭頭對齊，微調旋鈕的3 ( X 10)與基 準箭頭對齊。7、因為本實施例與實施例1相比，少用時間28%，該設備能保證其溫度在80°C，所 以通用步驟中的該步驟略去。8、當上溶液池5內液面高度達到或略低於步驟2中記錄的最遠距離尺寸時，關閉 液量控制開關8，即將微調旋鈕的0 ( X 10)與基準箭頭對齊。9、取出頂蓋1，從樣品架3上取下薄膜基底，本次薄膜製備完成。
權利要求1.一種滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式製備薄膜材料的設備，其特徵在於，該設備包 括放置在支撐臺(13)上的溶液箱體(4)，溶液箱體(4)內有放置液體的上溶液池(5);溶液 箱體(4)的一側設有液面高度標尺(11)，上溶液池(5)底部有溶液導孔(6)，溶液導孔(6)上 連接有滴漏管(7)和液量控制開關(8)，在液量控制開關(8)下方，放置有獨立的下溶液池 (9)；溶液箱體(4)上有頂蓋(1 )，頂蓋(1)上有定位銷(10)，頂蓋(1)通過定位銷(10)與溶 液箱體(4)相連接，頂蓋(1)上留有溫度計插孔(2);在頂蓋(1)中部固結有樣品架(3)，該 樣品架(3)位於上溶液池(5)上方，樣品架(3)上安裝有薄膜基底託板(12)。
2.如權利要求1所述的滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式製備薄膜材料的設備，其特 徵在於，所述的樣品架(3)是一個或多個，樣品架(3)上可安裝相同類型的薄膜基底託板 (12)，或不同類型的薄膜基底託板(12)。
3.如權利要求1所述的滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式製備薄膜材料的設備，其特徵 在於，所述的薄膜基底託板(12)是與頂蓋(1)垂直的薄膜基底託板或用鉸鏈固結的傾斜薄 膜基底託板。
4.如權利要求1所述的滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式製備薄膜材料的設備，其特徵 在於，所述的液量控制開關(8)設有粗調和微調，並通過刻度標示溶液的流量。
5.如權利要求1或4所述的滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式製備薄膜材料的設備，其 特徵在於，所述的薄膜基底託板(12)的面是平面或者是曲面。
6.如權利要求1或4所述的滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式製備薄膜材料的設備，其 特徵在於，所述的溶液箱體(4)內還設置有電阻絲。
專利摘要本實用新型公開了一種滴漏式液面降沉下拉或斜拉製備薄膜材料的設備，包括放置在支撐臺上的溶液箱體，溶液箱體內放置有上溶液池，溶液箱體的一側設有液面高度標尺，上溶液池底部有溶液導孔，溶液導孔上連接有滴漏管和液量控制開關，在液量控制開關下方，放置有獨立的下溶液池；溶液箱體上有頂蓋，頂蓋上有定位銷，頂蓋通過定位銷與溶液箱體相連接，頂蓋上留有溫度計插孔；在頂蓋中部固結有樣品架，該樣品架位於上溶液池上方，樣品架上安裝有薄膜基底託板。該設備結構簡單，沒有轉動部件，穩定性好，能夠實現對液面下降速率和薄膜生長速率精密可控、不耗電、成本低、適合於製備各種不同組分、形狀和尺寸的薄膜產品。
文檔編號B05C3/109GK201823672SQ20102054580
公開日2011年5月11日 申請日期2010年9月28日 優先權日2010年9月28日
發明者馮俊偉, 姚燕燕, 宮明, 莫嬋娟, 許啟明 申請人:深圳正豐坤田科技有限公司, 西安建築科技大學