本文從係統(tǒng)結構(gòu)、參數控製和鍍(dù)膜方式等綜述了真空卷繞鍍膜技術研究進展(zhǎn)。按結構可分為單室、雙室和多室真空卷繞係統,後兩者可解決(jué)開卷放氣問(wèn)題並分(fèn)別控製卷繞和鍍膜室各自真空度。卷繞張(zhāng)力控製分錐度、間接(jiē)和直接控製模型,錐度控製模型可解決薄膜(mó)褶皺和徑向力分布不均的問題;間接張力控製無需傳感器,可用內置張力控製模塊(kuài)的矢量變頻器代替(tì);直接張力控製通過張力傳感器精(jīng)確測量張力值,但需慣性矩和角速度等(děng)多種參數。真空卷繞鍍(dù)膜主要有真空蒸發、磁控濺(jiàn)射等方(fāng)式,可(kě)用於(yú)製備新(xīn)型高(gāo)折射率薄膜、石墨烯等納(nà)米材料和柔性太(tài)陽能電池等半導體器件。針對真(zhēn)空卷繞鍍膜(mó)技術研究(jiū)現狀及向產(chǎn)業化過渡存在的(de)問題,最後作了簡要分析與展望。
真(zhēn)空卷繞鍍膜(卷對卷)是在真空下應用不同方(fāng)法在柔性基體上實現連續鍍膜的一種技術。它涵蓋真空獲得、機電控製、高精傳(chuán)動和表麵分(fèn)析等多方(fāng)麵內容。其重(chóng)點是(shì),在保證鍍膜質量前(qián)提下提(tí)高卷繞速率(lǜ)、控製鍍膜穩(wěn)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(shēng)產率高及可連(lián)續鍍多層膜等優點。第一台真空蒸發卷(juàn)繞鍍膜機1935年製成,現可鍍幅寬由500 至2500mm。卷對卷(juàn)技術應(yīng)用由包裝和裝飾用膜,近年逐漸擴大至激(jī)光防偽膜、導電等功能薄膜方麵,是(shì)未來柔性(xìng)電子(zǐ)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(xià)功能薄膜特性並完(wán)善複合膜層(céng)製備。卷繞鍍膜機有向大型工(gōng)業化和小型科研化方向發展的兩種趨勢,國內蘭州真空設備、廣東中環真空(kōng)設備等公司多生產大型工業卷繞設備(bèi), 國外如TW Graphics 和Intellivation 公司等,主要為科研機構(gòu)提供小型或微型卷繞鍍膜機。
真空(kōng)卷繞鍍膜設備分類 真空卷對卷設備由抽真空、卷繞(rào)、鍍膜和電氣控製等係統組成。據真空室有無擋板(bǎn),可(kě)分單室、雙室和多室結構。單室的收放卷輥和鍍膜輥在同一室中,結構簡(jiǎn)單但開卷時放氣會汙染真空環境。雙室結構將係統用(yòng)擋(dǎng)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(cháng)用於製備複合薄(báo)膜(mó),在雙室基礎上將相鄰鍍膜區用擋板隔開避免(miǎn)幹擾。如Krebs 等將Skultuna Flexibles AB 的開普頓擋板固定於兩磁控濺射靶(bǎ)間,板兩側塗(tú)覆50μm 的(de)銅(tóng)層。
分隔擋板與真空室壁狹(xiá)縫越小越好。據鍍膜時輥筒作(zuò)用分為單主輥和多主輥卷繞鍍膜機。據電機個數,則可分為兩電機、三電機和四電(diàn)機驅(qū)動係統。
總結與展望 真(zhēn)空(kōng)卷繞鍍膜因其大麵積、低成本、連續性等特點,比間歇式(shì)鍍膜有很大優(yōu)勢,廣(guǎng)受國內外研究者和企業關注。當前(qián)卷繞鍍膜技術進展較快,解決了鏤空線(xiàn)、白條、褶皺等問題,開(kāi)始用於(yú)製備石墨烯、有機太陽能電池和透明導電(diàn)薄膜等新型(xíng)功能介質與器件。故對製膜過程和成膜質量提出了更高要求,真空機組主泵選擇從大抽速擴散泵發展到無油超高真空分子泵和低溫泵,開發出了大包角雙冷卻(què)輥鍍膜(mó)機以減小薄膜拉伸(shēn)變(biàn)形。張力控(kòng)製多用考慮夾感應張力的收卷模(mó)型和單跨非線性動力學的放卷模型。
目前卷繞(rào)鍍膜的精密控製有待提高,例如轉印石墨烯時,難以徹底去除基底和石墨烯間(jiān)的熱解膠,且卷繞速度過快或(huò)基底較硬引發的(de)切(qiē)應(yīng)力會使石墨烯(xī)層形成裂縫或孔洞(dòng)。又如,真空卷繞發製備的有機薄膜表(biǎo)麵缺(quē)陷多,載(zǎi)流子遷移率較低,進而嚴(yán)重影響其器件的光電特性。未來應增設薄膜應力等測控單元,融合CVD、離子鍍、高壓靜電紡絲(sī)、真空噴射和原位聚合等成膜(mó)技術,為開發(fā)新型(xíng)有機及其無機(jī)複合功能薄膜和器件提供保障。