1、溶膠-凝膠技術,Sol-Gel technique,1,學習課堂,一、溶膠-凝膠法的基本概念和特點,二、 溶膠-凝膠法采用的原料,三、 溶膠-凝膠過程的主要反應,四、 溶膠-凝膠法制備薄膜及涂層材料,2,學習課堂,一、 溶膠-凝膠法的基本概念和特點,溶膠-凝膠法基本名詞術語,1.前驅物(precursor)：所用的起始原料。,2.金屬醇鹽(metal alkoxide)：有機醇-OH上的H為金屬所取代的有機化合物。它與一般金屬有機化合物的差別在于金屬醇鹽是以MOC鍵的形式結合，金屬有機化合物則是MC鍵結合。,3,學習課堂,3. 溶膠(sol)：又稱膠體溶液。指在液體介質（主要是液體）中分散了1

2、100 nm粒子(基本單元)，且在分散體系中保持固體物質不沉淀的膠體體系。溶膠也是指微小的固體顆粒懸浮分散在液相中，并且不停地進行布朗運動的體系。 溶膠(sol)特點： （1）溶膠不是物質而是一種“狀態(tài)”。 溶膠中的固體粒子大小常在15nm，也就是在膠體粒中的最小尺寸，因此比表面積十分大。,（2）最簡單的溶膠與溶液在某些方面有相似之處： 溶質+溶劑溶液 分散相+分散介質溶膠(分散系),4,學習課堂,(3)溶膠態(tài)的分散系由分散相和分散介質組成 1)分散介質:氣體，即為氣溶膠； 水，即水溶膠； 乙醇等有機液體； 也可以是固體。 2)分散相:可以是氣體、液體或固體，,3)表1-1說明溶膠態(tài)分散系情況

3、：,5,學習課堂,4.凝膠(gel)：亦稱凍膠，是溶膠失去流動性后，一種富含液體的半固態(tài)物質，其中液體含量有時可高達99.5%，固體粒子則呈連續(xù)的網絡體。 （1）凝膠是一種柔軟的半固體，由大量膠束組成三維網絡，膠束之間為分散介質的極薄的薄層 所謂“半固體”是指表面上是固體、而內部仍含液體。后者的一部分可通過凝膠的毛細管作用從其細孔逐漸排出。,6,學習課堂,（2）凝膠與溶膠是兩種互有聯系的狀態(tài)。 1)乳膠冷卻后即可得到凝膠；加電解質于懸膠后也可得到凝膠。 2)凝膠可能具有觸變性：在振搖、超聲波或其他能產生內應力的特定作用下，凝膠能轉化為溶膠。 3)溶膠向凝膠轉變過程主要是溶膠粒子聚集成鍵的聚合過

4、程。 4)上述作用一經停止，則凝膠又恢復原狀，凝膠和溶膠也可共存，組成一更為復雜的膠態(tài)體系。 5)溶膠是否向凝膠發(fā)展，決定于膠粒間的作用力是否能夠克服凝聚時的勢壘作用。因此，增加膠粒的電荷量，利用位阻效應和利用溶劑化效應等，都可以使溶膠更穩(wěn)定，凝膠更困難；反之，則更容易形成凝膠。,7,學習課堂,5.膠凝時間(gel point time)：在完成凝膠的大分子聚合過程中最后鍵合的時間。,6.單體(monomer)：一種簡單的化合物，它的分子間通過功能團起聚合反應得到分子量較高的化合物(聚合物)。單體一般是不飽和的或含有兩個或更多功能團的小分子化合物。,7.聚合物(polymer)：從至少含兩個功

5、能團的單體經聚合反應成為很大分子的化合物，它至少含有幾百乃至幾百萬個單體，故常常又稱它為大分子。,5.溶膠-凝膠法：是制備材料的濕化學方法中一種嶄新的方法。 （包括化學共沉淀法，水熱法，微乳液法等）,8,學習課堂,9.溶膠-凝膠技術：是一種由金屬有機化合物、金屬無機化合物或上述兩者混合物經過水解縮聚過程，逐漸凝膠化及相應的后處理，而獲得氧化物或其它化合物的新工藝。,流程：利用液體化學試劑(或將粉末溶于溶劑)為原料(高化學活性的含材料成分的化合物前驅體)在液相下將這些原料均勻混合 進行一系列的水解、縮合(縮聚)的化學反應 在溶液中形成穩(wěn)定的透明溶膠液體系 溶膠經過陳化 膠粒間緩慢聚合，形成以前驅

6、體為骨架的三維聚合物或者是顆?？臻g網絡，網絡中其間充滿失去流動性的溶劑，形成凝膠 凝膠再經過干燥，脫去其間溶劑而成為一種多孔空間結構的干凝膠或氣凝膠 最后，經過燒結固化制備所需材料。,9,學習課堂,溶膠一凝膠法起源,古代中國人做豆腐可能是最早的且卓有成效地應用Sol-Gel技術之一。 溶膠一凝膠法起源于十八世紀，但由于干燥時間太長而沒有引起人們的興趣 現代溶膠凝膠技術的發(fā)展在于，得到凝膠材料干燥時間是以天來計算，而不象從前那樣以年計算。,10,學習課堂,1846年J.J.Ebelmen首先開展這方面的研究工作， 20世紀30年代W.Geffcken利用金屬醇鹽水解和膠凝化制備出了氧化物薄膜，從

7、而證實了這種方法的可行性； 1971年德國聯邦學者H.Dislich利用Sol-Gel法成功制備出多組分玻璃之后，Sol-Gel法才引起科學界的廣泛關注，并得到迅速發(fā)展。 從80年代初期，Sol-Gel法開始被廣泛應用于鐵電材料、超導材料、冶金粉末、陶瓷材料、薄膜的制備及其它材料的制備等。,11,學習課堂,溶膠-凝膠法的應用領域,溶膠凝膠技術目前已經廣泛應用于電子、復合材料、生物、陶瓷、光學、電磁學、熱學、化學以及環(huán)境處理等各個科學技術領域和材料科學的諸多領域。,1、材料學方面的應用,高性能粒子探測器； 隔熱材料； （7）納米級氧化物薄膜材料； 聲阻抗藕合材料； （8）橡膠工業(yè)的應用 ； 電介

8、質材料； （9）在生物材料方面的應用 有機/無機雜化材料；,（6）金屬陶瓷涂層耐蝕材料；,12,學習課堂,表1-3 溶膠-凝膠法制備產品的化學組成,13,學習課堂,表1-4溶膠-凝膠法的應用,14,學習課堂,15,學習課堂,四、溶膠-凝膠法的基本過程,1.醇鹽水解方法,16,學習課堂,（1）首先制取含金屬醇鹽和水的均相溶液，以保證醇鹽的水解反應在分子的水平上進行。由于金屬醇鹽在水中的溶解度不大，一般選用醇作為溶劑，醇和水的加入應適量，習慣上以水/醇鹽的摩爾比計量。催化劑對水解速率、縮聚速率、溶膠凝膠在陳化過程中的結構演變都有重要影響，常用的酸性和堿性催化劑分別為HCl和NH4OH，催化劑加入量

9、也常以催化劑/醇鹽的摩爾比計量。為保證前驅溶液的均相性，在配制過程中需施以強烈攪拌。,17,學習課堂,（2）第二步是制備溶膠。制備溶膠有兩種方法：聚合法和顆粒法，兩者間的差別是加水量多少。所謂聚合溶膠，是在控制水解的條件下使水解產物及部分未水解的醇鹽分子之間繼續(xù)聚合而形成的，因此加水量很少；而粒子溶膠則是在加入大量水，使醇鹽充分水解的條件下形成的。金屬醇鹽的水解反應和縮聚反應是均相溶液轉變?yōu)槿苣z的根本原因，控制醇鹽的水解、縮聚的條件如：加水量、催化劑和溶液的pH值以及水解溫度等，是制備高質量溶膠的前提；,18,學習課堂,（3）第三步是將溶膠通過陳化得到濕凝膠。溶膠在敞口或密閉的容器中放置時，由

10、于溶劑蒸發(fā)或縮聚反應繼續(xù)進行而導致向凝膠的逐漸轉變，此過程往往伴隨粒子的ostward熟化，即因大小粒子溶解度不同而造成的平均粒徑增加。在陳化過程中，膠體粒子逐漸聚集形成網絡結構，整個體系失去流動特性，溶膠從牛頓型流體向賓漢型流體轉變，并帶有明顯的觸變性，制品的成型如成纖、涂膜、澆注等可在此期間完成。,19,學習課堂,（4）第四步是凝膠的干燥。濕凝膠內包裹著大量溶劑和水，干燥過程往往伴隨著很大的體積收縮，因而很容易引起開裂，防止凝膠在干燥過程中至關重要而又較為困難的一環(huán)，特別對尺寸較大的塊狀材料，為此需要嚴格控制干燥條件，或添加控制干燥的化學添加劑，或采用超臨界干燥技術。,（5）最后對干凝結膠

11、進行熱處理。其目的是消除干凝膠中的氣孔，使制品的相組成和顯微結構能滿足產品性能要求。在熱處理時發(fā)生導致凝膠致密化的燒結過程，由于凝膠的高比表面積、高活性，其燒結溫度比通常的粉料坯體低數百度，采用熱壓燒結等工藝可以縮短燒結時間，提高制品質量。,20,學習課堂,1990年Sangeeta.D等人以ZrO(NO3)2為源物質，采用這種溶膠-凝膠方法成功的制備了46nm的ZrO2粉體，其主要反應如式1-1所示。 ZrO(NO3)2H2O2NH3ZrO22NH4NO3 （1-1） 他們在制備ZrO2凝膠過程中加入了一種表面活性劑，并在溶膠-凝膠轉變過程中施加超聲波作用，成功地阻止了顆粒的團聚。 1983

12、年，Cobe等人以無機鹽FeCl2和FeCl3作為源物質，采用上述溶膠-凝膠方法也成功制備出了35nm的Fe3O4磁性超細粉體。,21,學習課堂,溶膠-凝膠法的特點,溶膠-凝膠法：是一種可以制備從零維到三維材料的全維材料濕化學制備反應方法。 該法的主要特點：利用是用液體化學試劑(或將粉狀試劑溶于溶劑中)或溶膠為原料，而不是用傳統的粉狀物體，反應物在液相下均勻混合并進行反應，反應生成物是穩(wěn)定的溶膠體系，經放置一定時間轉變?yōu)槟z，其中含有大量液相，需借助蒸發(fā)除去液體介質，而不是機械脫水，在溶膠或凝膠狀態(tài)下即可成型為所需制品，在低于傳統燒成溫度下燒結。,22,學習課堂,（1）該方法的最大優(yōu)點是制備過

13、程溫度低。 通過簡單的工藝和低廉的設備，即可得到比表面積很大的凝膠或粉末，與通常的熔融法或化學氣相沉積法相比，鍛燒成型溫度較低，并且材料的強度韌性較高。燒成溫度比傳統方法約低400500，因為所需生成物在燒成前已部分形成，且凝膠的比表面積很大。利用Sol-Gel制備技術在玻璃和陶瓷方面可以制得一些傳統方法難以得到或根本無法制備的材料，材料制備過程易于控制。在相圖中用制備一般玻璃的熔融法將產生相分離的區(qū)域，用溶膠-凝膠法卻可以制得多組分玻璃，不會產生液相分離現象。,1.溶膠-凝膠法的優(yōu)點,23,學習課堂,（2）溶膠-凝膠法增進了多元組分體系的化學均勻性。 若在醇溶膠體系中，液態(tài)金屬醇鹽的水解速度

14、與縮合速度基本上相當，則其化學均勻性可達分子水平。在水溶膠的多元組分體系中，若不同金屬離子在水解中共沉積，其化學均勻性可達到原子水平。由于Sol-Gel工藝是由溶液反應開始的，從而得到的材料可達到原子級、分子級均勻。這對于控制材料的物理性能及化學性能至關重要。通過計算反應物的成分可以嚴格控制最終合成材料的成分，這對于精細電子陶瓷材料來說是非常關鍵的。,24,學習課堂,（3）溶膠-凝膠反應過程易于控制，可以實現過程的完全而精確的控制，可以調控凝膠的微觀結構。 影響溶膠-凝膠材料結構的因素很多，包括前驅 體、溶劑、水量、反應條件、后處理條件等等通過對這些因素的調節(jié)，可以得到一定微觀結構和不同性質的

15、凝膠。,（4）該法制備材料摻雜的范圍寬(包括摻雜的量和種類)，化學計量準確且易于改性。,（5）Sol-Gel制備技術制備的材料組分均勻、產物的純度很高。 因為所用的原料的純度高，而且溶劑在處理過程中易被除去。人們己采用Sol-Gel方法制備出各種形狀的材料，包括塊狀、圓棒狀、空心管狀、纖維、薄膜等。,25,學習課堂,（6）在薄膜制備方面，Sol-Gel工藝更顯出了獨特的優(yōu)越性。與其它薄膜制備工藝(濺射、激光閃蒸等)不同，Sol-Gel工藝不需要任何真空條件和太高的溫度，且可在大面積或任意形狀的基片上成膜。 用溶膠采取浸涂、噴涂和流延的方法制備薄膜也非常方便，厚度在幾十埃到微米量級可調，所得產物

16、的純度高。,（7）在一定條件下，溶膠液的成纖性能很好，因此可以用以生產氧化物，特別是難熔氧化物纖維。,26,學習課堂,（8）可以得到一些用傳統方法無法獲得的材料。 有機無機復合材料兼具有機材料和無機材料的特點，如能在納米大小或分子水平進行復合，增添一些納米材料的特性，特別是無機與有機界面的特性特使其有更廣泛的應用。但無機材料的制備大多要經過高溫處理，而有機物一般在高溫下都會分解，通過溶膠-凝膠法較低的反應溫度將阻止相轉變和分解的發(fā)生，采用這種方法可以得到有機無機納米復合材料。,（9）溶膠-凝膠法從溶膠出發(fā)，從同一種原料出發(fā)，通過簡單反應過程，改變工藝即可獲得不同的制品。 最終產物的形式多樣制，

17、可得到纖維、粉末、涂層、塊狀物等?？梢?，溶膠-凝膠法是一種寬范圍、亞結構、大跨度的全維材料制備的濕化學方法。,27,學習課堂,溶膠-凝膠法的缺點,（1）所用原料可能有害。由于溶膠-凝膠技術所用原料多為有機化合物，成本較高，而且有些對人們的健康有害（若加以防護可消除）。,（2）反應影響因素較多。反應涉及大量的過程變量，如PH值、反應物濃度比、溫度、有機物雜質等會影響凝膠或晶粒的孔徑(粒徑)和比表面積，使其物化特性受到影響，從而影響合成材料的功能性。,（3）工藝過程時間較長。有的處理過程時間長達12月。,28,學習課堂,（4）所得到半成品制品容易產生開裂。這是由于凝膠中液體量大，干燥時產生收縮引起

18、。 （5）所得制品若燒成不夠完善，制品中會殘留細孔及OH或C，后者易使制品帶黑色。,（6）采用溶膠-凝膠法制備薄膜或涂層時，薄膜或涂層的厚度難以準確控制，另外薄膜的厚度均勻性也很難控制。,（7）在凝膠點處粘度迅速增加。如何維持粘度始終保持在成型所要求的粘度下是十分重要的，而事實上在凝膠點處粘度迅速增加是溶膠固有的一個特性。,29,學習課堂,（8）通常要獲得沒有絮凝的均勻溶膠，對于含有許多金屬離子的體系來講，也是一件困難的事倩。,（9）對制備玻璃陶瓷材料而言溶膠-凝膠方法不能擴大玻璃的形成范圍，反而多少有些限制。 這過程似乎完全可能與其產生不均勻催化核化有關，由于精確的動力學研究表明，殘留OH族

19、導致大量干凝膠的界面，從而使成核加速，對析晶加速起到重要的作用。,30,學習課堂,三、溶膠-凝膠過程的主要反應,溶膠-凝膠過程通常分為兩類： (1)金屬鹽在水中水解成膠粒含膠粒的溶膠經凝膠化后形成凝膠。 (2)金屬醇鹽在溶劑中水解縮合形成凝膠。,31,學習課堂,前驅體溶液的水解反應 （一）水-金屬鹽體系的水解反應,1. 金屬陽離子水解，形成溶膠：,2.溶膠制備：濃縮法和分散法。 濃縮法：在高溫下，控制膠粒慢速成核和晶體生長。分散法：使金屬在室溫下過量水中迅速水解。 兩法最終都使膠粒帶正電荷。,32,學習課堂,33,學習課堂,(二)醇-金屬醇鹽體系的水解反應,34,學習課堂,脫水凝膠化：膠粒脫水

20、，擴散層中電解質濃度 包括 增加，凝膠化能壘逐漸減小。 堿性凝膠化：,溶膠的縮聚反應,（一）水-金屬鹽體系的縮聚反應,其中：A為膠溶過程中所加入的酸根離子。 當x=1時，形成單核聚合物；當x1時，形成多核聚合物。可通過、或與配體橋聯。,35,學習課堂,堿性凝膠化的影響因素：主要是pH值(受x和y影響)。其次還有溫度、濃度及的性質。 簡言之，隨著pH值的增加，膠粒表面正電荷減少，能壘高度降低。,（二）醇-金屬醇鹽體系的縮聚反應,反應通式：,36,學習課堂,此外，羥基與烷氧基之間也可以縮合：,潤濕凝膠體的干燥過程變化,（一）凝膠干燥的幾個階段 通過對Al2O3凝膠的干燥進行研究，發(fā)現孔徑大于20n

21、m的Al2O3凝膠在80干燥時，干燥速率與凝膠含水量關系如下圖所示。,37,學習課堂,干燥速率與凝膠含水量關系,38,學習課堂,凝膠體燒結過程的變化,凝膠的結構是一個非常復雜的問題，如就一個理想的單一分散系(球狀膠態(tài)微粒的組合體)作一理論上的考察，可出現3種情況： (1)在微粒之間存在長程強斥力；從而組成有序的類晶體結構； (2)在網絡的相鄰微粒之間存在短程強范德華引力； (3)在網絡的相鄰微粒之間存在長程范德華引力，從而由聚集程度甚弱的微粒組成動態(tài)彈性網絡。,39,學習課堂,凝膠包含了很多種物質構造，Flory把它們分成四種： (1)短程有序結構，非常有序的層狀結構；長程均一結構； (2)完

22、全無序的共價聚合物網絡； (3)主要是無序的以物理聚集形成的高分子網絡；(4)特殊的無序結構。,40,學習課堂,凝膠經干燥、燒結轉變成固體材料的過程是溶膠-凝膠法的重要步驟，由多孔疏松凝膠轉變成致密玻璃至少有四個歷程：毛細收縮、縮合一聚合、結構弛豫和粘滯燒結。,41,學習課堂,四、溶膠-凝膠法制備薄膜及涂層材料,Sol-Gel法制備薄膜優(yōu)點：不需要PVD和CVD那樣復雜昂貴設備，具有工藝簡便、設備要求低以及適合于大面積制膜，而且薄膜化學組成比較容易控制，能從分子水平上設計、剪裁等特點，特別適于制備多組元氧化物薄膜材料。,42,學習課堂,（一）非醇鹽法制備薄膜的溶膠-凝膠工藝特征,溶膠-凝膠法制

23、備薄膜的工藝特征,1.反應體系的確定,反應體系的確定主要考慮以下幾個因素： （1）以當前先進功能燒結陶瓷主成分為依據選擇相應的無機前驅體； （2）合成初期的化學現象具有代表性； （3）涉及單組分和多組分氧化物。 其目的在于一方面使最初的研究具有一定應用背景；另一方面則是便于擴大研究范圍。,以十種薄膜材料為例來說明各反應體系特點。 反應體系的組成如表7-1所示。,43,學習課堂,表7-1 反應體系的組成,44,學習課堂,（1）氧化鋁系列,（2）氧化鋯系列：,（3）鎂尖晶石系列：,（4）磷酸鹽系列：,45,學習課堂,2.成膜促進劑的作用和組成原則,（1）成膜促進劑的骨干成分為線型高分子溶液，在薄膜

24、與涂層制備過程中其主要有三個方面的作用,l）起到高分子的位阻作用。在溶膠制備階段，在高分散固相粒子間形成“物理屏障”，阻止粒子團聚，使溶膠在涂膜前后保持足夠長時間的穩(wěn)定； 2）延緩溶劑揮發(fā)作用。在薄膜成膜過程中，使凝膠中的溶劑緩慢揮發(fā)以促使固相粒子逐漸形成均勻密堆積； 3）帶不同長度支鏈和極性基團的高分子對最終材料的微結構有控制作用。其能夠獲得致密膜或孔徑可調整的微孔膜。在成膜促進劑的參與下，無機前驅體Sol-Gel膜的成膜機制如圖7-1所示。,46,學習課堂,47,學習課堂,（2）對于成膜促進劑成分的一般要求如下 1）根據最終材料的結構要求和溶膠粒子表面電荷性質選擇主成分和表而活性劑； 2）

25、各組分之間不應有強的化學作用，以免影響各自的功能； 3）主成分應具有較高的固化點。使固相粒子在初期干燥階段(120)充分靠近以形成密堆積； 4）各組分在后期干燥和熱處理早期(350)能夠逐漸并完全分解。,3.影響成膜性和膜結構的主要因素,48,學習課堂,（1）溶膠穩(wěn)定性 1）獲得具有一定濃度的高穩(wěn)定溶膠是制備無裂紋、結構均勻陶瓷膜的首要條件。 2）穩(wěn)定性差主要是固相粒子較大或團聚程度不同造成粒子尺寸分布過大引起的。 3）其直接結果是膜開裂，結構不均勻，甚至完全粉化。 4）而影響溶膠穩(wěn)定性的因素主要有： 沉淀劑種類，沉淀反應速度和溫度； pH值； 膠溶劑種類，膠溶溫度和時間； 成膜促進劑加入后的

26、分散方式與時間等。 因此在材料制備初期必須嚴格控制這些參數。,49,學習課堂,（二）醇鹽法制備薄膜的溶膠-凝膠工藝特征,1.反應體系的確定,包含金屬醇鹽、溶劑（甲醇、乙醇等）、水、催化劑（酸、弱堿）、水解速度控制劑（乙酰丙酮等）、以及成膜控制劑（如聚乙烯醇（PVA）、二甲基甲酰胺（DMF）以及聚乙二醇等）。 表7-2列出了采用幾種典型醇鹽法制備薄膜的溶膠-凝膠反應體系的組成,50,學習課堂,表7-2 幾種典型醇鹽法制備薄膜的溶膠-凝膠反應體系的組成,51,學習課堂,以制備Li2B4O7薄膜為例,52,學習課堂,2.影響成膜性和膜結構的主要因素,主要因素仍然是溶膠的配比、溶膠的穩(wěn)定性、干燥制度、

27、燒結制度和基體的選擇等。,（三）溶膠-凝膠法制膜工藝優(yōu)點,（1）工藝設備簡單，無需真空條件或真空昂貴設備； （2）工藝過程溫度低，這對于制備含有易揮發(fā)組分或在高溫下易發(fā)生相分離的多元系來說尤其重要； （3）可以大面積在各種不同形狀、不同材料的基底上制備薄膜，甚至可以在粉末材料的顆粒表面制備一層包覆膜； （4）易制得均勻多組分氧化物膜，易于定量摻雜，可以有效地控制薄膜成分及微觀結構。,53,學習課堂,二、溶膠-凝膠法制備薄膜的工藝方法,薄膜制備過程有二大關鍵環(huán)節(jié)：溶膠制備和薄膜涂覆。,54,學習課堂,(一)基板性質及清洗方法,1.基板性質,基板的種類與性質會直接影響所制備薄膜的結構和性能 玻璃、

28、Si（100）、Si（111）、藍寶石（Al2O3）、瓷片以及樹脂基板等,55,學習課堂,（二）涂膜,所需溶膠粘度一般在2510-2泊，提拉速度為120cm/min。 薄膜的厚度：取決于溶膠的濃度、粘度和提拉速度。,1.浸漬提拉法,56,學習課堂,浸漬提拉技術通過控制液相粘度可以得到有較高透光性，厚度為20nm300nm的膜。 凝膠需要通過熱處理來密實化，密實化溫度主要取決于凝膠的組成。由于凝膠顆粒非常小，系統表現出非常大的過剩能量，因此在很多情況下，其密實化溫度比塊體相系統低的多。,適用：浸鍍工藝逐漸用于對彎曲表面鍍膜，如眼鏡鏡片，主要增強塑料基體的抗擦傷性。對于瓶體，通過在提拉時旋轉瓶體，

29、發(fā)展了很多種浸鍍方法，其中一種如圖7-10所示。很多浸鍍工藝還被用于光學纖維涂層，在涂液中拉動可以防止纖維受到機械碰撞。,57,學習課堂,大規(guī)模浸鍍的缺點：大的窗體玻璃不容易操作，在空氣中，難以保證涂液的穩(wěn)定性。 優(yōu)點：但其所需設備簡單，容易操作，所以仍被廣泛使用。,58,學習課堂,2.旋轉涂覆法,薄膜的厚度：取決于溶膠的濃度和勻膠機的轉速。,方法：旋轉涂覆技術也稱自旋涂鍍技術，基體繞一根與涂層面垂直的軸轉動；也可以在特制的勻膠機上進行,勻膠機轉速參考表,59,學習課堂,旋轉涂覆法現在已發(fā)展到微電子應用領域，例如：光學透鏡或眼鏡透鏡。 所得涂層的厚度可以在幾百納米到幾十微米間變化，即使基體很不

30、平整，還是可以得到非常均勻的涂層。 涂層的質量取決于溶膠涂液的流變參數。,60,學習課堂,3.噴霧涂層噴涂法,噴涂法也叫噴霧涂層技術，主要廣泛用于工業(yè)中的有機噴漆，還用于給形狀不規(guī)則玻璃(像模壓的玻璃部件)鍍膜。,噴涂法主要由表面準備、加熱和噴涂三部分組成。,薄膜的厚度：取決于溶膠的濃度、壓力、噴槍速度和噴涂時間。,超聲和噴槍是實現涂液霧化的常用手段。,與浸鍍法相比，用噴霧法制備光學涂層有以下幾個優(yōu)點： (1)噴霧的速度可達1m/min，但已是浸鍍法的十倍； (2)溶膠利用率較高； (3)可以使用儲放時間較短的涂鍍溶膠，并可建立生成線。 但是，與浸漬提拉工藝相比，霧化所需設備要求較高，涂液使用率相對較低。,61,學習課堂,6.毛細管涂鍍技術,管狀分配單元從基體下表面移動，其間無物理接觸。一個自生的彎曲液面在空心管(或多孔圓柱體)和基體表面間產生，當滿足層狀沉積條件時，就會在基體表面形成高度均勻的涂層。,62,學習課堂,7.滾動/照相凹版涂鍍技術,滾動涂鍍：是使用一個或多個滾軸，在連續(xù)運動的網或基體上形成薄的液膜 。,典型的涂層厚度為150nm，涂鍍速度可