nullnull及涂层材料大纲反应体系的确定清洗与选择

Nullnull 溶胶-凝胶制备薄膜和涂层材料概述概述反应体系确定基材清洗和选择性涂层方法薄膜性能表征和优化薄膜应用和实例该过程有两个关键环节。溶胶制备和薄膜包衣。溶胶-凝胶法所用的原料。溶胶-凝胶法所用的原料。金属元素的起始原料通常是易水解的金属化合物。最常用的化合物包括金属醇盐、乙酸盐、硝酸盐、氯化物等。金属醇盐是溶胶-凝胶法最合适的原料。易溶于普通有机溶剂，易水解 无效——非醇盐法制备薄膜的溶胶-凝胶工艺特性——溶胶-凝胶法制备薄膜的工艺特性 2 氧化锆 3 镁尖晶石系列 4 磷酸盐系列 反应组成system null 2 成膜促进剂的作用及组成原理 1 成膜促进剂的骨架成分是成膜和涂料制备过程中的线型聚合物溶液 其中，它具有三个主要作用： 1.它作为聚合物的空间位阻。 2、延缓溶剂挥发。 nullnull参与下无机前驱体Sol-Gel薄膜的成膜机理如图所示。对成膜促进剂组分的一般要求如下。首先，根据最终材料的结构要求和溶胶颗粒的表面电荷性质选择主要成分和表面活性剂。其次，成分之间不应有强烈的化学作用，以免影响各自的功能。第三主成分应具有较高的凝固点，以便在初始干燥阶段温度低于120℃时固相颗粒应足够紧密以形成紧密堆积。在干燥后期和早期热处理阶段，温度低于 350 ℃时，组分可以逐渐完全分解 1 溶胶的稳定性 1 获得一定浓度的高度稳定的溶胶是制备均匀溶胶的首要条件无裂纹结构的陶瓷膜 2 稳定性差主要是由于固相颗粒大 直接导致粒径分布过大，结块程度不同。直接结果是膜破裂结构不均匀，甚至完全粉碎。 2 影响溶胶稳定性的因素主要有①沉淀剂的种类、沉淀反应的速度和温度，②pH值、塑解剂的种类。胶溶温度和时间3影响成膜和成膜结构的主要因素null3干燥系统培训学校管理系统消防安全管理系统仓库管理系统项目管理系统报销制度和报销流程null4烧结系统根据一般烧结理论晶粒生长增加导致组织均匀度下降。对于多孔膜，它伴随着孔径的增大和孔隙率的降低，但这种变化在许多陶瓷薄膜或涂层的制备中并不显着。 5 基质 制备载体膜或涂层时 基质的表面状态和热膨胀系数必须与溶胶-凝胶膜相匹配。基材的表面状态对成膜过程也有显着影响。空醇法制备溶胶-凝胶薄膜 胶工艺特点 1 金属醇盐溶剂甲醇乙醇等水催化剂酸弱碱水解速率控制剂乙酰丙酮等反应体系的测定和聚乙烯醇PVA二甲基等成膜控制剂的测定甲酰胺 DMF 和聚乙二醇等 下表列出了几种典型的醇盐法制备薄膜的溶胶-凝胶反应体系的组成 空 几种典型的醇盐法制备薄膜的溶胶-凝胶反应体系的组成 空 以 Li2B4O7以薄膜为例 null2 影响成分 薄膜性能和薄膜结构的主要因素 主要因素仍然是溶胶的比例、溶胶的稳定性、干燥系统、烧结系统和基体的选择等。总结了粘度组分比的影响。 1、工艺设备简单，不需要真空条件或昂贵的真空设备。 2. 工艺温度低 这对于制备含有挥发性组分或在高温下容易发生相分离的多组分体系尤为重要。 3 可在各种形状和材质的基材上大面积成膜，甚至在粉体材料的颗粒表面。层覆膜 4 易于制备均匀的多组分氧化膜 易于定量掺杂 可有效控制薄膜的成分和微观结构 2 基材性能和清洗方法 1 基材性能 基材的类型和性能将直接影响制备的薄膜在晶体基板上实现薄膜的结构和性能相对容易

微晶的外延生长很难在非晶衬底上生长晶体薄膜。常用的基板有玻璃Si111蓝宝石Al2O3陶瓷和树脂基板。为了降低成本并获得工业用途，大多数薄膜是在玻璃基板上制备的。因此，了解玻璃基板的特性对于制备薄膜非常重要。下表是几种玻璃基板的化学成分。 nullnull 透明石英玻璃基板的表特性 气体表面加热后玻璃基板释放的气体表面 null2 基板的清洗方法 1 实验室方法 1 使用清洁剂法 使用清洁剂法 将基板浸入热清洁剂溶液中，去除表面的油脂基材，然后用流水清洗洗涤剂 彻底清洗，然后将其浸入酒精中，最后用干燥剂快速干燥。擦洗基材表面，然后按上述方法清洗干燥。用试剂溶剂法用重铬酸钾浓硫酸洗涤液浸泡基材，去除玻璃表面的油脂。现在使用丙酮等溶剂或异丙醇等溶剂去除基材表面。 3. 油脂的超声波清洗法 3. 该方法是利用在液体介质中传导的超声波的空化作用来清洗基板表面。液体介质可以是溶剂、去污剂、蒸馏水等。此方法可与1中所述的方法结合使用。 4.离子冲击法加速 将阳离子喷射到基材表面，去除污垢和吸附在表面。在133-13332Pa的样品室中，对基板正前方的电极施加500-1000V的电压，引发低能辉光放电，获得高能离子溅射。对于基板表面，值得注意的是溅射的离子可以分解样品室内的油气，分解产物会污染基板表面。排气系统最好不要用油，防止油的分解产物重新污染基材表面 null2 工业方法 工业基材的清洗方法一般有机械法、化学法、热清洗法、超声波方法和紫外线方法。对于表面附着力强的污物，采用机械擦洗和化学作用的方法清洗效果最好。超声波清洗法适用于清洗基板。超声波清洗法对去除附着力强的污垢特别有效。选用时应遵循以下原则： ① 表面张力小 ② 声波衰减小 ③ 对油脂的溶解能力强 表面有油污等碳氢化合物污垢。基材对污垢附着力强，污染严重。在擦洗或超声波清洗后使用此方法更有效。将基材插入已加热至沸点的异丙醇中。在酒精三氯乙烯等蒸汽浴中溶解去除附着在基材表面的油脂 操作简单，批量处理，易去除的优点 水面清洁度均匀的效果 零 三涂所需溶胶的粘度胶片一般为2～5×10-3 Pos。牵引速度为120 cmmin。薄膜的厚度取决于溶胶的浓度、粘度和牵引速度。大面积浸镀的缺点 大窗玻璃不易操作，难以保证镀液在空气中的稳定性，但所需设备简单易操作，因此仍被广泛使用null2 spin涂布方法 薄膜的厚度取决于溶胶的浓度 旋涂技术也称为旋涂技术。基材围绕垂直于涂层表面的轴旋转。也可在专用胶机上进行。上胶机速度参考表。现已发展到光学镜片或眼镜镜片等微电子应用领域。所得涂层的厚度可以从数百纳米到数十微米不等。即使基材非常不平整，也可以获得非常均匀的涂层。涂层的质量取决于溶胶。涂料溶液的流变参数 null3 喷涂喷涂方法 喷涂方法也称为喷涂技术。工业上主要用于有机喷漆。它还用于涂覆成型玻璃等形状不规则的玻璃部件。

加热喷涂形成的三部分膜的厚度取决于溶胶浓度、压力、喷枪速度和喷涂时间。与浸渍法相比，喷涂法制备的光学涂层具有以下优点。喷涂速度可以达到1mmmin，但它是浸镀法的十倍效率。溶胶的利用率更高。 null4电沉积法是利用胶体的电泳现象将导电基材浸入溶胶中溶胶凝胶法制备薄膜，然后在一定电场的作用下，带电粒子发生定向迁移，在基材上沉积一层薄膜。涂层的厚度取决于溶胶的浓度、电压的大小和沉积时间。 5 流涂技术 涂层的厚度取决于基材的倾角。基材也可以很容易地进行镀膜，但其工艺参数不易控制。 Null6 毛细管涂层技术。管状分布单元从基板的下表面移动而没有物理接触。在中空管或多孔圆柱体与基材表面之间产生自生弯曲液面。满足条件时，在基材表面形成高度均匀的涂层。 null7 印刷技术 8 带有化学反应的化学涂层工艺 当水或酒精蒸发到凝胶中的空隙中，在干燥过程中形成弯液面时，就会发生无效毛细管。现象或毛细压力 P 膜干燥 干膜烧结处理，完全去除水分，利用有机物在 450500 ℃下燃烧挥发凝胶膜 热处理使膜结构无效 1 影响膜厚的因素主要有胶膜的粘度、浓度和比重溶液 拉伸速度和拉伸角度、溶剂粘度、比重、蒸发速率、环境温度和干燥条件等 1 膜厚 2 膜厚测量 双光束干涉测量原理 测量涂层厚度的方法一般采用多光束干涉测量测量薄膜的厚度 这种干涉法是基于光的波长，所以测量精度高，也可以用来在薄膜生长过程中连续测量薄膜的厚度。零薄膜开裂问题 1 溶胶比对薄膜开裂的影响 TEOSEtOHi-PrOHH2O 的体积 成分图 正硅酸乙酯 乙醇 异丙醇 null2 催化剂用量对薄膜开裂的影响 3 相对湿度气氛对防止干燥过程中薄膜开裂的影响 null4 热量的影响热处理加热速率对薄膜开裂的影响 SiO2薄膜开裂零四溶胶-凝胶法制备薄膜的影响及应用溶胶-凝胶零空分离膜制备的功能无机膜分离膜分离膜已广泛应用于化工行业由于采用溶胶-凝胶法，已广泛应用于无机膜的制备，如孔径可控，无机分离膜具有较高的化学和热稳定性。分离膜采用这些无机膜将CO2气体从含有CO2N2和O2的混合气体中分离出来。光学薄膜光学薄膜在光学领域中往往需要一些满足特殊要求的光学薄膜，如高反射膜、减反射膜、波导膜等。表面制备的SiO2薄膜具有良好的减反射效果，可以通过控制工艺因素有效抑制膜厚，从而获得针对不同波长光的最佳透光膜。溶胶-凝胶工艺已用于生产近红外光减反射膜。该薄膜为三层结构，每一层都很厚。两者都是14λ，折射率不同。它对某些波长的红外光具有高达 99.6% 的透射率。溶胶-凝胶工艺也可用于制造高反射膜。传感薄膜传感薄膜是最近的发展趋势。不错的一款，广泛应用于各种传感器，如ZrO2TiO2NbO5CeO2ZnOSnO2SrTiO3等气敏膜等。此外，还有PH敏感膜、湿敏膜、声敏膜等。凝胶薄膜虽然在很多领域得到了广泛应用，但仍然存在一些问题。例如，薄膜对基材的附着力较差。薄膜的厚度一般较薄，干燥时容易开裂。为了获得更厚的薄膜，需要多次重复的浸涂工艺。复合膜具有多孔结构，需要高导电性。导电薄膜的导电率低于传统方法得到的薄膜。保护膜 保护膜 保护膜是在强酸、强碱等化学环境中对基材进行有效物理和化学保护的涂层材料。

基材实现化学腐蚀防护。防腐膜可实现基材在高温下的氧化保护。抗氧化保护膜热障涂层可实现基材在机械运动过程中的机械保护。以氧化物涂层为例说明溶胶-凝胶法的应用。它由高强度模量的碳纤维和基体碳组成。涂层的XRD分析结果。嵌入法制备的 SiC 涂层表面显微组织不同。浓度梯度二氧化硅填充溶胶的组成 空溶胶-凝胶法制备的复合涂层的微观结构 灰色相为氧化锆，白色相为硅酸锆。用SiO2-ZrO2复合涂层制备的SiC-C涂层的恒温氧化曲线在室温1500℃和1500℃热冲击涂层没有预分解的情况下没有明显的开裂和脱落现象说明溶胶-凝胶涂层和基体以及具有良好的抗震性能nullThesynthesisofsilicafilmsinvolvesthefourfollowingkeysteps1substratepre-treatmentforgoodqualityoffilms2preparationofthealcosol3dippinganddrawingthesubstratesinthealcosoland4annealingoftheas-depositedfilms1EffectofMeOHTMOSmolarratioM1EffectofMeOHTMOSmolarratioM2EffectoftheTMCSTMOSmolarratioSnullaPhotographofawaterdropletonthefilmpreparedwithS04bPhotographofawaterdropletonthefilmpreparedwithS14ChangeincontactanglewiththevariationofTMCSTMOSmolarratio3EffectofthecatalystconcentrationB3EffectofthecatalystconcentrationB4EffectoftheH2OTMOSmolarratioH5Effectofthedepositiontime5Effectofthedepositiontime6Effectoftheann ealingtemperatureBeginningfromthetimeofthebaseadditionthedipcoat在 5 到 25 分钟内以 5 分钟的间隔进行不同时间的加热过程，以确定它们的热稳定性，在 200°Cand 冷却至室温后，用相同的方法制备硅薄膜样品，然后将它们放入炉中溶胶凝胶法制备薄膜，然后分别对 1 帽 2240 和 250°C 进行热处理球体

nullTheSiO2-AgsolwaspreparedusingTEOSethanoldistilledwaternitricacidandsilvernitrateThesolutionwaspreparedbymixingTEOSandethanolAfterstirringfor30minweaddeddistilledwatertothesolutiondropbydropwhilestirringatroomtemperatureThendifferentamountsofAgNO3andHNO3pHofthesolutionabout2wereaddedtothesolutionTheassumedmolarratiosofTEOSC2H5OHH2OAgNO3are1384andnrespectivelyThenisnominalmolarratioofAgSiwhichwaschosenas16and8nullAFMimagesofthesilicasol-gelfilmscontainingdifferentAgconcentrationsa0b08c16andd8molnullOpticalabsorptionspectraforthesilicafilmscontainingdifferentsilverconcentrationsfromzeroto8molAgtheAgSiratiothatwasmeasuredbasedontheareaundertheAg3d52andSi2pXPSpeaksasafunctionoftheAgconcentrationinthesolnullDeconvolutedXPSspectraofthesilicafilmscontaining08molAgforaAg3dandbSi2ppeaksnullThezincprecursorsolutionwaspreparedbydissolvingzincacetatedehydrateinanabsoluteethanoltoobtain02MconcentrationThemolarratioTEAZnwasfixedto1Thesolutionwasmixedat50°C1hbystirringonmagneticstirreratatmos高压然后在 40°C 下超声处理 30 分钟薄膜以 4000 rpm 的速度旋涂在硅玻璃基板上并进行了五层沉积每层处理后在 400°C 30 分钟进行烧制最后样品在 和 750°C 空气中退火 1h 用于 1h 对于 XRD 基板和溶解度计测定值

ZnOthinfilmsXRDspectraofsol-gelZnOfilmsthermallytreatedatdifferenttemperaturesnullFTIRspectraofsol-gelZnOfilmsannealedatdifferenttemperaturesnullUV-VISspectraofZnOfilmsobtainedonglasssubstrateandtreatedattemperaturesof400500and600°CaandbrepresentsthecomparisonwithbaresubstratenullAsapotentialapplicationtheflakeswereemployedaslight-scatteringparticlesindye-sensitizedsolarcellstoimprovelight-harvestingefficiencyAlthoughtheimprovementintheincidentphoton到electronconversionefficiencywaslimitedtoawavelengthrange600nmtheflakesenhancedtheshort-circuitcurrentunderilluminationasmuchasconventionalscatteringparticlesofalowaspectratioDye-sensitizedsolarcellsDSCsnullAschematicdiagramofthepreparationprocessofthemultilayerflakesnullReflectanceoftestcellswithandwithoutbackreflectorsdottedlinespecularreflectanceRssolidlinesumofRsanddiffusereflectanceRdTheinsetshowsthecellstructureReflectionfromtheairglassandglassnc-TiO2interfacesisnotsubtractednullMicrographsofareflectinglayerofflakesOpticalphot os of areflectionbtransmission and caSEMimagenullshort-circuit current density of DSCs containing differentreflecting layersThe data are plotted as a function of then c-TiO2 layerthickness Schematic diagramsofthelightpathsobtained from adiffusereflective layer and base specularreflective layer nullIPCEspectraofDSCs containing differentreflecting layerthethicknessofthenc-TiO2 layer was 10mminallofthesamplesnullThanks