溶胶凝胶法制备薄膜及涂层材料.pptx

会计学7.1溶胶－凝胶法制备薄膜的工艺特征材料主要反应体系介绍：7.1.1.2成膜促进剂的作用和组成原则对成膜促进剂成分的的一般要求7.1.1.3影响成膜性和膜结构的主要因素/(3)烧结制度7.1.2醇盐法制备薄膜的溶胶-凝胶工艺特征薄膜组成7.1.2.2影响成膜性和膜结构的主要因素7.1.3溶胶-凝胶法制备膜工艺优点7.2溶胶-凝胶法制备薄膜的工艺方法7.2.1基板性质及清洗方法玻璃种类(1)石英玻璃基板(2)高硅玻璃基板(3)硼硅酸玻璃基板密度/g·cm-3(4)普通平板玻璃基板密度/g·cm-3(5)玻璃基板中的气体及表面吸附气体平板玻璃和铅玻璃在加热到200℃左右时放出气体的量最多，硼硅酸盐玻璃在300℃附近放出气体的量最多。在真空中加热，玻璃放出的气体多半是水。特别是放置时间长久的钠一钙玻璃，所放出的气体的量是新鲜玻璃表面的数倍。这时可用稀氢氟酸处理，将玻璃表层除去。如果玻璃表面风化到模糊不清的程度，可用CeO2研磨剂，将玻璃表面抛光，以除去其表层。石英玻璃比含碱玻璃的吸附水少。(6)玻璃表面的平整度及光散乱7.2.1.3清洗效果的检测与评价方法1(3)静止摩擦系数法
当基板表面上有油脂时，静止摩擦系数小，因此可用静止摩擦系数作为评价基板清洁度的指标。7.2.2涂膜1提拉浸渍法
浸渍提拉法是将整个洗净的基板浸人预先制备好的溶胶之中，然后以精确控制的均匀速度将基板平稳地从溶胶中提拉出来，在粘度和重力作用下基板表面形成一层均匀的液膜，紧接着溶剂迅速蒸发，于是附着在基板表面的溶胶迅速凝胶化而形成一层凝胶膜。
浸镀工艺过程如图7-8所示。图7-8浸镀工艺过程示意图将被镀基板自镀液槽以匀速V向上垂直提起，向上运动着的基板将镀液带起，原理如图7-9所示。薄膜的厚度取决于溶胶的浓度、粘度和提拉速度。
当镀液的粘度η及提升基板的速度V足够大时，决定膜厚的因素只有两个力。一是基板向上的粘性拉力(KV/h)，二是重力(gh)，在稳定条件下，两力达到平衡（式7-5）。
但在溶胶-凝胶浸镀法中，镀液的粘度及基板提升的速度通常很小，这时也应考虑液-气表面张力γLV的因素，则可以得到式（7-7）/旋转涂覆技术也称自旋涂镀技术，工艺过程如图7-11所示。
所得涂层的厚度可以在几百纳米到几十微米间变化，即使基体很不平整，还是可以得到非常均匀的涂层。喷涂法也叫喷雾涂层技术，主要广泛用于工业中的有机喷漆，还用于给形状不规则玻璃(像模压的玻璃部件)镀膜。
喷涂法主要由表面准备、加热和喷涂三部分组成。
薄膜的厚度取决于溶胶的浓度、压力、喷枪速度和喷涂时间。
与浸镀法相比，用喷雾法制备光学涂层有以下几个优点：
(1)喷雾的速度可达1m/min，但已是浸镀法的十倍；
(2)溶胶利用率较高；
(3)可以使用储放时间较短的涂镀溶胶，并可建立生成线。
缺点：雾化所需设备要求较高，涂液使用率相对较低。4电沉积法
电沉积是利用胶体的电泳现象，将导电基板(通常镀上一层ITO导电膜)浸人溶胶中，然后在一定的电场作用下使带电粒子发生定向迁移而沉积在基板上。薄膜的厚度取决于溶胶的浓度、电压的大小及沉积时间。WO3、MoO3膜的制备有时也采用该种方法。
5流动涂膜技术
流动涂镀工艺目前用于汽车全套装备的上釉，也用于浮法玻璃上的功能涂层。涂层的厚度取决于基体的倾斜角，涂镀液的粘度和溶剂蒸发率。
优点：即使非平面的大块基体也可以轻松涂膜。
缺点：工艺参数不易控制。6毛细管涂镀技术
该工艺将浸镀法中高的光学特性和所有的涂液都可以被利用的优点相结合。其中管状分配单元从基体下表面移动，其间无物理接触。一个自生的弯曲液面在空心管(或多孔圆柱体)和基体表面间产生，当满足层状沉积条件时，就会在基体表面形成高度均匀的涂层。
照相凹版式涂敷法的优点：可以用于高速涂镀，涂层的厚度和均匀度可以通过单元体的体积和均匀度来控制。
缺点:首先是涂液对照相凹版辊的磨损；其次，要改变涂层厚度需要不同的照札凹版辊，因为涂层厚度主要取决于照相凹版辊上单元体的体积；另处还有表面随意流动也是一个不容忽视的问题。图7-14丝网印花法的工艺原理图9化学涂层7.2.3薄膜的干燥(7-10)7.2.4干燥薄膜的烧结处理7.3薄膜的结构根据图7-15，可以导出两光束干涉的条件，两光束强度相加，亮度最大。当光程差△l为波长的半整数倍时，3)膜厚测定7.3.2薄膜在基板表面的附着Si影响镀膜在基板表面附着强度的因素
(1)成膜物质的种类，溶剂在基板上的润湿性。
(2)基板表面的粗糙度、洁净度。
(2)基板表面的化学反应活性。
(4)膜与基板间热膨胀系数的差别。
(5)镀膜厚度。7.3.3薄膜的开裂问题依据式(7-20)和(7-21)，可得到一些避免开裂的措施，其中包括：
①增加膜的破裂韧性K1c；
②减小膜的模量；
③减小凝固点