本文從係統結構、參數控製和鍍膜(mó)方式等綜(zōng)述了(le)真空卷繞鍍膜技術研究進展。按(àn)結構可分為單室、雙室和(hé)多室真空卷繞係統,後兩者(zhě)可解決(jué)開卷放氣問(wèn)題並分別控製卷(juàn)繞和(hé)鍍膜室各自真空度。卷繞張力控製分錐度、間接和直接控製模型(xíng),錐(zhuī)度控製模型可解決薄膜褶皺和徑向力分布不均的問(wèn)題;間接張力控製無(wú)需傳感器,可用(yòng)內置張力控製(zhì)模塊(kuài)的矢量變頻器代替;直接張(zhāng)力控製通過張力傳感器(qì)精確測量張力值,但(dàn)需慣性(xìng)矩和(hé)角速度等多種參數。真空卷繞鍍膜主要有真空蒸發、磁(cí)控濺射(shè)等方式,可用於製備新型高(gāo)折射率薄膜、石墨烯(xī)等納米材料(liào)和柔性太陽能電池等(děng)半(bàn)導體器件。針對真空卷繞鍍膜技術研究現狀及向產業化過渡存在的問題,最後作了簡要分析與展望。
真(zhēn)空卷繞鍍(dù)膜(卷對卷)是在真空下(xià)應用不同方法在柔性基(jī)體上實現連續鍍膜的一種技術。它(tā)涵蓋(gài)真空獲得、機電控(kòng)製、高(gāo)精傳動和表麵分析等多方麵內容。其重點是,在保證鍍膜質量前提下(xià)提高卷(juàn)繞速率、控製(zhì)鍍膜穩定性及實施在線監控。卷對卷技術(shù)成本低、易操作(zuò)、與柔性基底相(xiàng)容、生(shēng)產率高及(jí)可連(lián)續鍍多層膜(mó)等優(yōu)點。第一台真空蒸發卷繞鍍膜機1935年製成,現可鍍幅寬由500 至2500mm。卷對卷技術應用由包裝和裝飾(shì)用膜,近年逐漸(jiàn)擴大至激光防偽(wěi)膜、導電等功能薄膜方麵,是未來柔(róu)性電(diàn)子等行業的主流技(jì)術之一。
目前,國際前沿(yán)是研究不同製備(bèi)工藝下功能薄膜特性並完善複合(hé)膜層製備。卷繞鍍膜(mó)機有向大型工業化和小型科研化方向發展的兩種趨勢,國內蘭州(zhōu)真空設備、廣東(dōng)中環真空設備等公司多生產大型工業卷繞設備, 國外如(rú)TW Graphics 和Intellivation 公司等,主要為科研機構提供小型或微型卷(juàn)繞鍍膜機(jī)。
真空(kōng)卷繞鍍膜設備分類 真空卷對卷設(shè)備由抽真空、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、雙室和(hé)多室結構。單(dān)室的收放卷輥和鍍(dù)膜輥在同一室(shì)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成卷繞和鍍膜室,卷輥與擋板間隙(xì)約1.5mm,避免了類似開卷放氣問題。多室常用於製備複合薄膜,在雙室基礎上將相鄰鍍膜區用擋板隔開避免幹擾(rǎo)。如Krebs 等將Skultuna Flexibles AB 的開普頓擋板固定於兩磁控濺射靶間,板兩側塗覆50μm 的銅層。
分隔擋板與真空室壁狹縫越(yuè)小越好。據鍍膜時輥筒作(zuò)用分為單主輥和(hé)多主輥卷繞鍍膜機。據電機個數(shù),則可分為兩電機(jī)、三電機和四電機驅動係統。
總結與(yǔ)展望 真空卷繞鍍膜因其大麵積、低成本、連續性等特點,比間歇式鍍膜有很大優勢,廣受國內外研究者和企(qǐ)業關注。當前(qián)卷繞鍍膜技術進展較快,解決了(le)鏤(lòu)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導電薄膜等新型功能(néng)介質與器件。故對製膜過程和成膜質量提出了(le)更高要求,真空(kōng)機組主泵選擇從大抽速擴散泵發展到無油超高真空分子(zǐ)泵和低溫泵,開發出了大包角雙冷卻輥鍍膜機以減小薄膜拉伸變形。張力控(kòng)製多(duō)用考慮夾感(gǎn)應張力的收卷模型和單跨非線性動力學的放卷模型。
目前卷繞鍍(dù)膜的精密控製(zhì)有待提高,例如轉印石墨烯時,難以徹底去除基底(dǐ)和石墨烯間的熱解(jiě)膠,且卷繞速度(dù)過快或基底較硬引發(fā)的切應力會使石墨(mò)烯層形成裂縫或孔洞。又(yòu)如,真空卷(juàn)繞發製備的有機薄膜表麵缺(quē)陷多,載流子(zǐ)遷移率較低,進而嚴重影響其器件(jiàn)的光電特性。未來應增設薄膜應(yīng)力等測控單元,融合CVD、離子鍍、高壓靜電紡絲、真空(kōng)噴射(shè)和原(yuán)位聚合等成膜技術,為開(kāi)發新型有機及其無機複合功能薄膜和器件提(tí)供保障。