本(běn)文從係統結構、參數控製和鍍膜(mó)方式等(děng)綜述(shù)了真空卷繞鍍膜技術研(yán)究進展。按結構可分為單室、雙室(shì)和多室真空卷繞係(xì)統,後兩者可解決開(kāi)卷放氣(qì)問(wèn)題並分別控製卷繞和鍍膜(mó)室各自真空度。卷繞張力控製分錐度、間接和直接控製模型,錐度控製模型可解決薄膜褶皺和徑向力分布(bù)不均的問題;間接張力控製無需(xū)傳感(gǎn)器,可用內置張力控製模塊的(de)矢量變頻(pín)器代替;直接張力控製(zhì)通過張力傳感器(qì)精確測量張力(lì)值,但需(xū)慣性矩(jǔ)和角(jiǎo)速度等多種參數。真空卷繞(rào)鍍膜主要有真空蒸(zhēng)發、磁控濺射等方式,可用於(yú)製備新型高折射率薄膜、石墨烯等納米材料和柔性太陽(yáng)能電池等半導體器件。針對真空卷繞鍍膜技術研(yán)究現狀及向產業化過渡存在的問(wèn)題,最後作了簡(jiǎn)要分析與展望。
真空卷繞鍍膜(mó)(卷對卷(juàn))是在真空下應用不同(tóng)方法在柔性基體上實現連續鍍膜的(de)一種技術。它(tā)涵蓋真空(kōng)獲得、機電控製、高精傳動(dòng)和表麵分析等多方麵內容。其重點是,在保證鍍膜質量(liàng)前提(tí)下(xià)提高卷繞速(sù)率、控製鍍膜穩定性及(jí)實施在(zài)線監控(kòng)。卷對卷技術成本低、易操作、與柔性基(jī)底相容、生產率高及(jí)可連續鍍多層膜等優(yōu)點。第一台真空蒸發卷繞(rào)鍍膜機1935年製成,現可鍍幅(fú)寬由500 至2500mm。卷對卷技術應(yīng)用由包裝和裝飾用膜,近年(nián)逐漸擴大至激光(guāng)防偽(wěi)膜、導電等功能薄膜方麵,是(shì)未來柔性電子等行業的主流技術之(zhī)一。
目前,國際前沿是研究不同製備工藝(yì)下(xià)功能薄膜特性並完善(shàn)複合膜層製備(bèi)。卷繞鍍膜機有向大型工業化和小型科研化方向(xiàng)發展的兩種趨勢,國內蘭(lán)州真空設備、廣(guǎng)東中環真空設備等公司多生產大型工業卷繞設備, 國外如TW Graphics 和(hé)Intellivation 公司等,主要為(wéi)科(kē)研機構提(tí)供小(xiǎo)型或微型卷繞鍍膜機。
真空卷繞鍍膜設備分類 真空(kōng)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,可分單室、雙室和多(duō)室結構。單室的收放卷輥和鍍膜(mó)輥(gǔn)在同(tóng)一室中,結(jié)構簡單但開卷時放氣(qì)會汙染真空(kōng)環境。雙室結構(gòu)將係統用擋板隔成卷繞和鍍膜室(shì),卷輥與擋板間(jiān)隙約1.5mm,避免了類似開(kāi)卷放氣問題。多室(shì)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(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間(jiān),板兩側塗覆50μm 的銅層。
分隔擋板與真空室壁狹(xiá)縫越(yuè)小越好。據鍍膜時輥筒作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(sì)電機驅動係統。
總結與展望 真空卷(juàn)繞鍍膜因(yīn)其大麵積、低成本、連續性等(děng)特點,比間歇式鍍膜有很大(dà)優勢,廣受國內外研究者和(hé)企業關注。當(dāng)前卷(juàn)繞鍍膜技術進展較快(kuài),解決了鏤空線、白條、褶皺等問題,開始用於製備石墨烯(xī)、有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(chōu)速擴散泵(bèng)發(fā)展到無油超高(gāo)真(zhēn)空分子泵和低溫泵(bèng),開發出了大包角雙冷卻輥鍍膜(mó)機以減小薄膜拉伸變形。張力控製(zhì)多用考慮夾感應張力的收卷模型和單跨非線性動力學的放卷模型。
目前卷繞鍍膜的(de)精密控製(zhì)有待提(tí)高,例如轉印石(shí)墨烯時(shí),難(nán)以徹底去除基底和石墨烯間(jiān)的(de)熱解膠,且卷繞速度過快或基底較硬引發的切應力會使石墨烯層(céng)形成裂縫(féng)或孔洞。又如(rú),真空卷繞發製(zhì)備的有機薄膜(mó)表麵缺陷多(duō),載流子遷移率較(jiào)低,進而嚴重影響其器件的光電特性。未來應增設薄膜(mó)應力等測控單元,融合CVD、離子鍍、高壓靜電紡絲、真空噴射和原位聚合等成膜技術,為開發(fā)新型有機及其無機複合功能薄(báo)膜和器件提(tí)供保障。