[發明專利]靜電噴涂裝置及采用該靜電噴涂裝置制備大面積薄膜的方法

在審

• 申請號: 202110539374.0
• 申請日: 2021-05-16
• 公開（公告）號: CN113275173A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 徐亞東;郭珺;介萬奇
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B05B16/20
• 分類號: B05B16/20;B05B5/00;B05B5/16;B05B12/08;B05B12/12;B05B13/04;B05D3/02;B05D5/12;B05D7/24;B05D1/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 屠沛

1.一種靜電噴涂裝置，用于在待噴涂襯底(10)上制備大面積薄膜，其特征在于：包括噴涂單元、高壓發生單元、加熱單元以及移動單元；

所述噴涂單元包括噴頭和注射泵(6)；

所述噴頭包括助推注射器(7)和雙頭注射器(8)；

所述雙頭注射器(8)的腔室內設置雙向推桿，將腔室分為上腔室和下腔室；其中，上腔室與助推注射器(7)連通，用于盛裝助推液體(72)；下腔室用于盛裝噴涂前驅體溶液(81)，且下腔室的下端豎直安裝有噴涂針頭(86)；所述注射泵(6)通過助推注射器(7)向雙向推桿提供推力，進而調節噴涂前驅體溶液(81)的流量；

所述高壓發生單元用于為噴涂針頭(86)提供電場，將經噴涂針頭(86)噴射出的帶電液滴破碎成彌散帶電微滴，并使微滴在靜電力的作用下運動至接地的待噴涂襯底(10)上；

所述加熱單元用于支撐并加熱待噴涂襯底(10)；

所述移動單元用于調節噴涂針頭(86)在待噴涂襯底(10)上的噴涂位置，實現三個方向的循環往復運動。

2.根據權利要求1所述靜電噴涂裝置，其特征在于：

所述雙頭注射器(8)包括尾部相連的上儲液針筒和下儲液針筒，兩個儲液針筒的尾部通過緊固件連接，雙向推桿密封設置在兩個儲液針筒的腔室內；

所述助推注射器(7)的尾部與注射泵(6)相連，頭部與上儲液針筒的頭部通過導流管連接；所述助推液體(72)為水。

3.根據權利要求2所述靜電噴涂裝置，其特征在于：

所述高壓發生單元包括高壓電源(14)、以及套設在噴涂針頭(86)外的導電銅環，所述導電銅環與高壓電源(14)通過高壓輸出線相連。

4.根據權利要求1-3任一所述靜電噴涂裝置，其特征在于：

所述加熱單元包括加熱臺(13)以及位于加熱臺(13)上的由鋁箔(12)包覆的導熱玻璃板(11)；噴涂前及噴涂過程中，所述由鋁箔(12)包覆的導熱玻璃板(11)均接地。

5.根據權利要求4所述靜電噴涂裝置，其特征在于：

所述移動單元包括移動平臺控制器(1)、三維移動平臺以及夾持裝置(5)；

所述三維移動平臺包括第一直線導軌滑臺(2)、第二直線導軌滑臺(3)以及第三直線導軌滑臺(4)；每個直線導軌滑臺上均設置有電機，分別為第一電機(21)、第二電機(31)以及第三電機(41)；

其中，第一直線導軌滑臺(2)水平設置；第二直線導軌滑臺(3)豎直設置在第一直線導軌滑臺(2)上，在第一電機(21)的驅動下，沿第一直線導軌滑臺(2)水平滑動；第三直線導軌滑臺(4)水平設置在第二直線導軌滑臺(3)上，在第二電機(31)的驅動下，沿第二直線導軌滑臺(3)豎直滑動；夾持裝置(5)設置在第三直線導軌滑臺(4)上，在第三電機(41)的驅動下，沿第三直線導軌滑臺(4)水平滑動；所述夾持裝置(5)用于豎直夾持雙頭注射器(8)；

所述移動平臺控制器(1)用于控制夾持裝置(5)的運動軌跡。

6.根據權利要求5所述靜電噴涂裝置，其特征在于：

所述襯底為FTO襯底、ITO襯底、PI襯底或者PET襯底；

所述注射泵為單通道數顯注射泵；

所述噴涂針頭采用平頭的點膠針頭。

7.一種采用權利要求1～6任一靜電噴涂裝置制備大面積薄膜的方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)將待噴涂襯底置于加熱裝置上，蓋上防塵罩，進行預熱；

2)吸取助推液體和噴涂前驅體溶液，并調節噴涂距離；

3)在移動單元上設置噴涂軌跡，

4)打開注射泵，設置注射泵的流量和液量，開始噴涂，當噴涂針頭出現液滴時，打開高壓發生單元，逐步增加電壓至10～20kV，并測試液滴分散是否均勻；

5)啟動移動單元，移走防塵罩，開始靜電噴涂；

6)待噴涂結束后，用防塵罩蓋上樣品，依次關掉移動單元、高壓發生單元、噴涂單元和加熱單元，襯底上得到大面積薄膜。