一種基于抽氣方法的納米涂層沉積裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用抽氣方法實現(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)】
[0002]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作用，但這些方法只對某些特定的納米顆粒有作用，而且會改變原有顆粒的性質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了消除溶液蒸發(fā)沉淀中的“咖啡環(huán)”現(xiàn)象，實現(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。
[0004]本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0005]—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、緩沖平臺和抽氣系統(tǒng)；控溫平臺設(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、真空栗和調(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)氣管與真空栗連接，真空栗和調(diào)速器固定在緩沖平臺上；抽氣管的底端位于控溫平臺上方5?1mm處。
[0006]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)機構(gòu)，所述的抽氣管調(diào)節(jié)機構(gòu)包括豎直導(dǎo)軌、第一活動卡具、連接桿和第二活動卡具；所述的豎直導(dǎo)軌固定在穩(wěn)定基座上，第一活動卡具設(shè)置在豎直導(dǎo)軌上，第一活動卡具和第二活動卡具通過連接桿固定連接，抽氣管固定在第二活動卡具上。
[0007]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:
[0008]I)將基底放置在控溫平臺上，然后將納米溶液滴到基底上；
[0009]2)使抽氣管的底端對準(zhǔn)液滴，并使抽氣管的底端位于控溫平臺上方5?1mm處，設(shè)置控溫平臺的加熱溫度為40?60°C ;
[0010]3)開啟控溫平臺及真空栗，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。
[0011]本發(fā)明具有以下優(yōu)點及突出性的技術(shù)效果:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，無需加入添加劑或施加電場，只是利用簡單的物理抽氣方法，通過改變液滴內(nèi)部流動方向，從而可以有效避免液滴蒸發(fā)時出現(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】
[0012]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施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1 一穩(wěn)定基座；2 —控溫平臺；3 —基底；4 一抽氣緩沖腔；5 —第一活動卡具；6 —緩沖平臺；7 —調(diào)速器；8 —真空栗；9 一導(dǎo)氣管；10 —連接短管；11 一連接桿；12 —抽氣管；13 —第二活動卡具；14 一豎直導(dǎo)軌。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體的結(jié)構(gòu)、原理和工作過程作詳細(xì)說明。
[0015]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2、導(dǎo)管調(diào)節(jié)機構(gòu)、緩沖平臺6和抽氣系統(tǒng)；導(dǎo)管調(diào)節(jié)機構(gòu)和控溫平臺2設(shè)置在穩(wěn)定基座I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、真空栗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與真空栗8連接，真空栗8和調(diào)速器7固定在緩沖平臺6上。
[0016]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施例的結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置還包括抽氣管調(diào)節(jié)機構(gòu)，該機構(gòu)包括豎直導(dǎo)軌14、第一活動卡具5、連接桿11和第二活動卡具13 ;所述的豎直導(dǎo)軌固定在穩(wěn)定基座I上，第一活動卡具5設(shè)置在豎直導(dǎo)軌上，第一活動卡具和第二活動卡具通過連接桿11固定連接，抽氣管固定在第二活動卡具上。第一活動卡具5和第二活動卡具13可以沿豎直導(dǎo)軌14上下移動，從而帶動抽氣管上下移動。
[0017]本發(fā)明的工作過程如下:先將基底放置在控溫平臺上，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?1mm處；設(shè)置控溫平臺2的加熱溫度為40?60°C，調(diào)速器7的轉(zhuǎn)速范圍為500?1000r/min，開啟控溫平臺2及真空栗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。
【主權(quán)項】
1.一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(1)、控溫平臺(2)、緩沖平臺(6)和抽氣系統(tǒng)；控溫平臺(2)設(shè)置在穩(wěn)定基座(I)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)、真空栗(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)與真空栗8連接，真空栗(8)和調(diào)速器(7)固定在緩沖平臺(6)上；抽氣管的底端位于控溫平臺上方5?1mm處。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于抽氣方法的納米涂層沉積裝置，其特征在于:所述裝置還包括抽氣管調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述的抽氣管調(diào)節(jié)機構(gòu)包括豎直導(dǎo)軌(14)、第一活動卡具(5)、連接桿(11)和第二活動卡具(13);所述的豎直導(dǎo)軌固定在穩(wěn)定基座(I)上，第一活動卡具(5)設(shè)置在豎直導(dǎo)軌(14)上，第一活動卡具和第二活動卡具通過連接桿(11)固定連接，抽氣管固定在第二活動卡具上。3.采用如權(quán)利要求1或2所述裝置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(3)放置在控溫平臺(2)上，然后將納米溶液滴到基底上； 2)使抽氣管的底端對準(zhǔn)液滴，并使抽氣管的底端位于控溫平臺上方5?1mm處，設(shè)置控溫平臺的加熱溫度為40?60°C ； 3)開啟控溫平臺及真空栗，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。
【專利摘要】一種基于抽氣方法的納米涂層沉積裝置及方法，用于獲得均勻的納米涂層。所述裝置包括穩(wěn)定基座、控溫平臺、緩沖平臺上和抽氣系統(tǒng)，控溫平臺設(shè)置在穩(wěn)定基座上，基底放置在控溫平臺。抽氣系統(tǒng)包括抽氣管、抽氣緩沖腔、導(dǎo)氣管、真空泵以及調(diào)速器。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，其技術(shù)特點是通過從基底上方抽氣的方法改變蒸發(fā)過程中液滴內(nèi)部流動方向，使壁面液滴內(nèi)部的納米顆粒向邊緣運動，從而可以消除咖啡環(huán)現(xiàn)象，實現(xiàn)顆粒的均勻沉積。
【IPC分類】C23C24/08
【公開號】CN105154868
【申請?zhí)枴緾N201510544088
【發(fā)明人】楊權(quán)三, 郝鵬飛, 何楓
【申請人】清華大學(xué)
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月28日