本文從係統(tǒng)結構、參數(shù)控(kòng)製和鍍膜方式等綜述了(le)真空卷繞鍍膜技術研究進展。按結構可分為單室、雙室(shì)和多室(shì)真空卷繞係統,後兩者可解決開卷(juàn)放氣問題並分別控製卷繞和鍍膜室各自真(zhēn)空(kōng)度。卷繞張力控製(zhì)分錐度、間接和直(zhí)接控製(zhì)模型,錐度控製模型可解決薄膜褶皺和徑向力分布不均的問題(tí);間接張力控製無需傳感器,可(kě)用內置張力(lì)控製模塊的矢量變頻器代替;直接張(zhāng)力控製通過張力傳感器精確測量張力值,但需慣性矩和角速度等多種參(cān)數。真空卷繞鍍膜(mó)主(zhǔ)要有真空蒸發、磁(cí)控(kòng)濺射等方式,可用於製備新型高折射率(lǜ)薄膜、石墨烯等納米材料和(hé)柔性太陽能電池等半導體器件。針對真空卷(juàn)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(yào)分析(xī)與展(zhǎn)望。
真空卷繞鍍膜(卷對卷)是在(zài)真空下應用不(bú)同(tóng)方法(fǎ)在柔性基體上實現連續鍍膜的一種技術。它涵蓋真空獲(huò)得、機電(diàn)控製、高精傳動和表(biǎo)麵分析等多方麵內容(róng)。其重點是,在保證鍍膜質量前提下(xià)提高卷繞速(sù)率、控製鍍膜穩定性及實施在線監控。卷對卷技術成本低、易操作、與柔性基底相容、生產(chǎn)率高及可連續(xù)鍍多(duō)層膜等優(yōu)點(diǎn)。第一台真空(kōng)蒸發卷繞鍍膜機1935年(nián)製成,現可鍍幅寬由500 至2500mm。卷對卷技術(shù)應用由(yóu)包裝和裝飾用膜,近年(nián)逐漸擴大至激光防偽膜、導電等功能薄膜(mó)方麵,是未來柔性電子等行業(yè)的主流技術之一。
目前,國際前沿是研究不同製備工藝下功能薄膜(mó)特性(xìng)並完善複合(hé)膜層製備。卷(juàn)繞鍍(dù)膜機有向大型工(gōng)業化和小型科研化方向發展的兩種趨勢(shì),國內(nèi)蘭州真空設(shè)備、廣東中環真空設備等公司多生產大型工業(yè)卷繞設備, 國外如TW Graphics 和Intellivation 公司等,主要為科研機構(gòu)提供小型(xíng)或微型卷繞鍍膜(mó)機。
真空卷繞鍍膜設備(bèi)分類(lèi) 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(wú)擋板,可分單室、雙室和多室(shì)結構。單室的收(shōu)放卷輥和鍍膜輥(gǔn)在同一室中,結構簡單但開卷(juàn)時放氣會汙染真空環境。雙(shuāng)室(shì)結構(gòu)將係統用擋板隔(gé)成卷繞和鍍(dù)膜室,卷輥與擋板間隙約1.5mm,避免了類似(sì)開卷放氣問題。多室常用於製備複合薄膜,在雙室基(jī)礎上將相鄰鍍膜區用(yòng)擋板隔開避免幹擾。如Krebs 等將(jiāng)Skultuna Flexibles AB 的開普(pǔ)頓擋板固定(dìng)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小越好。據鍍膜時輥筒(tǒng)作用分為(wéi)單主輥和多(duō)主輥卷(juàn)繞鍍膜機。據(jù)電機個數,則可(kě)分為兩(liǎng)電(diàn)機(jī)、三電機(jī)和四電機驅動係(xì)統。
總結與(yǔ)展望 真空卷繞鍍膜因其大麵積(jī)、低成本、連續(xù)性等特點,比間歇式鍍膜有很大優勢(shì),廣受國內外研究者和企業關注。當前卷繞鍍(dù)膜(mó)技術進展較(jiào)快,解決了鏤空線、白條、褶皺等問題,開始用於製備石墨烯、有(yǒu)機太陽能電池和透明導電薄膜等新型功能介質與器件。故對製膜(mó)過程和成膜質量提出了更高要求,真空機組主泵選擇從大(dà)抽速擴散泵發展到無(wú)油超高真空分子泵和低(dī)溫泵,開發出(chū)了大包角雙冷卻(què)輥鍍膜機以減小薄膜拉伸變形。張力控製多用考慮夾感應張力的收卷模型和單跨(kuà)非線性動力(lì)學的放卷模型。
目前卷繞鍍(dù)膜的(de)精密控製有待提高,例如轉印石墨烯時,難以徹底去(qù)除基(jī)底和石墨(mò)烯間(jiān)的熱解膠,且卷繞速度(dù)過快或基(jī)底較硬(yìng)引發的切應力會使石墨烯層形成裂縫或孔洞。又(yòu)如,真空卷(juàn)繞發(fā)製備的有(yǒu)機薄膜(mó)表麵缺陷多,載(zǎi)流子(zǐ)遷移(yí)率(lǜ)較低,進而嚴重影響其器件的光電特性。未來(lái)應增設薄膜應力等測控單元,融合CVD、離子(zǐ)鍍、高壓靜電紡絲、真空噴射和(hé)原位聚合等成膜技術,為開發新型有機及其無機複合功能薄膜和器件提供保障。