[發明專利]用于膜沉積的方法和裝置

無效

• 申請號: 200880010411.1
• 申請日: 2008-03-25
• 公開（公告）號: CN101646496A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: C·R·費克特;W·劉;T·P·圣克萊爾
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: B01J37/02
• 分類號: B01J37/02;B01J35/04;C04B38/00;B01D29/00;B05D1/00;B05D7/22
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 沙永生;周承澤

相關申請交叉引用

本申請要求2007年3月29日提交的美國申請序列第11/729732號的優先權，該申請以其全部內容通過參考作為本文的基礎并結合于此。

發明領域

本發明涉及在孔道中沉積涂層。較具體地說，本發明涉及在具有小直徑的蜂窩孔道中沉積膜涂層。更具體地說，本發明涉及用于在具有小直徑的蜂窩孔道中沉積膜涂層的方法和裝置。

發明背景

已經使用多種涂布方法(包括浸涂、粉漿澆注和旋涂)在多孔基材或支撐結構上沉積材料層，尤其是膜材料。這些方法在涂布平坦表面、管狀結構的外表面或大直徑管的內表面方面表現良好。

但是，使用上述方法向單塊基材或支撐物中的多個小尺寸(≤3毫米直徑)孔道施涂膜涂層遇到難以克服的困難的挑戰。這些挑戰包括將粘性涂料溶液引入小孔道中，沿著孔道的長度以及環繞其周邊提供均勻的涂層，以及控制沉積條件例如停留時間。另外，以上方法無法使用反應過程(例如無電鍍覆、水熱合成等)有效涂布這些孔道。

盡管已經使用修補基面涂層在具有小孔道和高密度的蜂窩基材上沉積催化劑層，但是該方法不適合膜涂布工藝，有以下幾個原因。首先，修補基面涂層通常形成具有許多裂紋并且厚度大于膜期望厚度的涂層。其次，可以通過修補基面涂層進行涂布的蜂窩結構的長度限于約6英寸(約15厘米)。

目前可用的涂布技術不能為較長的蜂窩結構的小孔道提供均勻的膜涂層。因此，需要一種向這種蜂窩結構的孔道施涂均勻膜涂層的方法。還需要一種能夠向具有小孔道的蜂窩結構施涂這種膜涂層的裝置。

發明概述

本發明通過提供用于向具有多個貫穿孔道的基材(例如蜂窩結構)施涂均勻膜涂層的方法和裝置，滿足了這些和其它的需求。該方法包括向基材提供包含成膜材料的液體前體，并且施加跨基材的壓差。這種壓差使得液體前體均勻地行進通過貫穿孔道，將成膜材料沉積在貫穿孔道的壁上，并且在貫穿孔道的壁上形成膜。該裝置包括向基材的蜂窩結構均勻分布液體前體的進口，能夠固定基材并且保持跨多個貫穿孔道的壓差的室，以及出口。

因此，本發明一方面提供一種用于沉積膜的裝置。該裝置包括：適合于容納液體前體的液體前體源；室；以及與室相連的加壓系統。該室包括：適合于支撐基材的中央部分，該基材具有第一端、第二端以及從第一端延伸通過基材至第二端的多個貫穿孔道；與接觸基材第一端的中央部分相鄰的進口部分，其中該進口與液體前體源和基材第一端流體連通，該進口部分能夠向基材第一端提供液體前體的均勻分布；以及與基材第二端相鄰并流體連通的出口部分，其中該出口部分能夠從基材第二端提供流體的均勻排出，從而從該室中移出流體。加壓系統通過多個貫穿孔道在基材第一端和第二端之間提供壓差。

本發明第二方面提供一種用于沉積膜的室。該室包括：適合于支撐基材的中央部分，該基材具有第一端、第二端、以及從第一端延伸通過基材至第二端的多個貫穿孔道；與接觸基材第一端的中央部分相鄰的進口部分，其中該進口部分與基材第一端流體連通，該進口部分能夠向基材第一端提供液體前體的均勻分布；以及與基材第二端相鄰且流體連通的出口部分，其中，該出口能夠從基材第二端提供流體的均勻排出，從而從該室中移出流體；其中該室能夠通過多個貫穿孔道在第一端和第二端之間保持壓差。

本發明第三方面提供一種用于沉積膜的裝置，該裝置包括：適合于容納液體前體的液體前體源；垂直取向的室；與室相連的加壓系統。該室包括：適合于支撐基材的中央部分，該基材具有第一端、第二端、以及從第一端延伸通過基材至第二端的多個貫穿孔道；位于室底部且低于中央部分的進口部分，其中該進口部分與基材第一端接觸并與液體前體源和基材第一端流體連通，該進口部分能夠向基材第一端提供液體前體的均勻分布；位于室頂部且高于中央部分的出口部分，其中該出口部分與基材第二端流體連通，該出口部分能夠從基材第二端提供流體的均勻排出，從而從該室移出流體。該加壓系統通過多個貫穿孔道在第一端和第二端之間提供壓差。

本發明另一方面提供一種在設置于基材內的多個貫穿孔道中形成膜的方法。該方法包括以下步驟：將基材提供至室中，該基材具有第一端、第二端、以及從第一端至第二端延伸通過基材的多個貫穿孔道，其中該室具有進口部分、中央部分和出口部分，該基材設置在中央部分中，使得第一端與進口部分相鄰且流體連通，第二端與出口部分相鄰且流體連通；向進口部分提供液體前體，其中該液體前體包含成膜材料；在進口部分和出口部分之間提供壓差，其中該壓差使得液體前體均勻地流過多個貫穿孔道；在多個貫穿孔道的表面上形成薄膜。

通過以下詳細描述、附圖和所附權利要求，本發明的這些和其它方面、優點和特點將是顯而易見的。

附圖簡要說明