[發(fā)明專利]一種基于抽氣方法的納米涂層沉積裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510544088.8
• 申請(qǐng)日: 2015-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN105154868B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊權(quán)三;郝鵬飛;何楓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C24/08
• 分類號(hào): C23C24/08
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11327
• 代理人: 邸更巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用抽氣方法實(shí)現(xiàn)納米顆粒蒸發(fā)沉積的裝置，從而獲得更均勻的納米顆粒涂層。

背景技術(shù)

利用液滴蒸發(fā)沉淀的方法將溶液中的納米顆粒沉積在固體基底上，這在印刷、液晶、涂層、生物自組裝及微陣列等領(lǐng)域都有廣泛用途。但當(dāng)溶液自然蒸發(fā)后，沉積下來的粒子厚度并不是均勻的，液滴邊緣位置沉積下來的顆粒濃度比中間區(qū)域的濃度要高得多，這就是著名的“咖啡環(huán)”效應(yīng)。其原因是蒸發(fā)過程中液滴內(nèi)部的流體向邊緣流動(dòng)將大部分的顆粒帶到液滴邊緣并被釘扎住，從而形成顆粒濃度比內(nèi)部高很多的環(huán)形構(gòu)型。在很多應(yīng)用場(chǎng)合人們希望溶質(zhì)顆粒能夠均勻的沉積，避免出現(xiàn)咖啡環(huán)。已有的方法包括添加試劑或施加電場(chǎng)作用，但這些方法只對(duì)某些特定的納米顆粒有作用，而且會(huì)改變?cè)蓄w粒的性質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

為了消除溶液蒸發(fā)沉淀中的“咖啡環(huán)”現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)顆粒的均勻沉積，本發(fā)明提供一種利用抽氣方法的納米顆粒蒸發(fā)沉淀裝置。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種基于抽氣方法的納米涂層沉積裝置，其特征在于：所述裝置包括穩(wěn)定基座、控溫平臺(tái)、緩沖平臺(tái)和抽氣系統(tǒng)；控溫平臺(tái)設(shè)置在穩(wěn)定基座上；所述的抽氣系統(tǒng)包括抽氣管、抽氣緩沖腔、連接短管、導(dǎo)氣管、真空泵和調(diào)速器；抽氣緩沖腔設(shè)置在抽氣管上，抽氣緩沖腔通過連接短管和導(dǎo)氣管與真空泵連接，真空泵和調(diào)速器固定在緩沖平臺(tái)上；抽氣管的底端位于控溫平臺(tái)上方5～10mm處。

本發(fā)明的技術(shù)特征還在于：所述裝置還包括抽氣管調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述的抽氣管調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括豎直導(dǎo)軌、第一活動(dòng)卡具、連接桿和第二活動(dòng)卡具；所述的豎直導(dǎo)軌固定在穩(wěn)定基座上，第一活動(dòng)卡具設(shè)置在豎直導(dǎo)軌上，第一活動(dòng)卡具和第二活動(dòng)卡具通過連接桿固定連接，抽氣管固定在第二活動(dòng)卡具上。

本發(fā)明提供的一種基于抽氣方法的納米涂層沉積方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

1)將基底放置在控溫平臺(tái)上，然后將納米溶液滴到基底上；

2)使抽氣管的底端對(duì)準(zhǔn)液滴，并使抽氣管的底端位于控溫平臺(tái)上方5～10mm處，設(shè)置控溫平臺(tái)的加熱溫度為40～60℃；

3)開啟控溫平臺(tái)及真空泵，調(diào)節(jié)調(diào)速器的轉(zhuǎn)速范圍為500～1000r/min，在加熱和氣流的共同作用下液滴開始蒸發(fā)，并最終形成均勻的納米涂層。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性的技術(shù)效果：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，無需加入添加劑或施加電場(chǎng)，只是利用簡(jiǎn)單的物理抽氣方法，通過改變液滴內(nèi)部流動(dòng)方向，從而可以有效避免液滴蒸發(fā)時(shí)出現(xiàn)的“咖啡環(huán)”現(xiàn)象，使納米顆粒在基底上沉積的更加均勻。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的一種基于抽氣方法的納米涂層沉積裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1－穩(wěn)定基座；2－控溫平臺(tái)；3－基底；4－抽氣緩沖腔；5－第一活動(dòng)卡具；6－緩沖平臺(tái)；7－調(diào)速器；8－真空泵；9－導(dǎo)氣管；10－連接短管；11－連接桿；12－抽氣管；13－第二活動(dòng)卡具；14－豎直導(dǎo)軌。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體的結(jié)構(gòu)、原理和工作過程作詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供的裝置包括所述裝置包括穩(wěn)定基座1、控溫平臺(tái)2、導(dǎo)管調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、緩沖平臺(tái)6和抽氣系統(tǒng)；導(dǎo)管調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和控溫平臺(tái)2設(shè)置在穩(wěn)定基座1上；所述的抽氣系統(tǒng)包括抽氣管12、抽氣緩沖腔4、連接短管10、導(dǎo)氣管9、真空泵8和調(diào)速器7；抽氣緩沖腔4設(shè)置在抽氣管12上，抽氣緩沖腔4通過連接短管10和導(dǎo)氣管9與真空泵8連接，真空泵8和調(diào)速器7固定在緩沖平臺(tái)6上。

圖1為本發(fā)明提供的一種基于抽氣方法的納米涂層沉積裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置還包括抽氣管調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括豎直導(dǎo)軌14、第一活動(dòng)卡具5、連接桿11和第二活動(dòng)卡具13；所述的豎直導(dǎo)軌固定在穩(wěn)定基座1上，第一活動(dòng)卡具5設(shè)置在豎直導(dǎo)軌上，第一活動(dòng)卡具和第二活動(dòng)卡具通過連接桿11固定連接，抽氣管固定在第二活動(dòng)卡具上。第一活動(dòng)卡具5和第二活動(dòng)卡具13可以沿豎直導(dǎo)軌14上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)抽氣管上下移動(dòng)。

本發(fā)明的工作過程如下：先將基底放置在控溫平臺(tái)上，然后將納米溶液滴到基底3上；將抽氣管12調(diào)節(jié)到液滴上方5～10mm處；設(shè)置控溫平臺(tái)2的加熱溫度為40～60℃，調(diào)速器7的轉(zhuǎn)速范圍為500～1000r/min，開啟控溫平臺(tái)2及真空泵8，在加熱和氣流的共同作用下液滴開始蒸發(fā)，并最終形成均勻的納米涂層。