专利名称：一种滴漏式液面降沉下拉或斜拉制备薄膜材料的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种制备薄膜材料的设备，特别是一种滴漏式液面降沉下拉或斜 拉制备薄膜材料的设备。
背景技术：
薄膜材料是现代工业、农业、国防、环境保护、人类生活和科学研究中必不可少的 材料。薄膜材料的制备通常有磁控溅射法、化学气相沉积(CVD)法、喷雾热分解法、溶胶-凝胶法、水热等方法，所用设备构造复杂、产品成本高。现有的利用提拉机制取薄膜的设备 虽然简单，但由于存在转动部件因而稳定性受到影响。因此，实用新型一种结构简单、无转 动部件、不用电的薄膜材料制备设备是本领域技术人员十分关注的课题之一。发明内容针对上述背景技术存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种滴漏式 液面降沉下拉或斜拉制备薄膜材料的设备，该设备适合于制备各种不同组分、形状和尺寸 的薄膜产品。为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案一种滴漏式液面降沉下拉或斜拉制备薄膜材料的设备，包括放置在支撑台上的溶 液箱体，溶液箱体内放置有上溶液池，溶液箱体的一侧设有液面高度标尺，上溶液池底部有 溶液导孔，溶液导孔上连接有滴漏管和液量控制开关，在液量控制开关下方，放置有独立的 下溶液池；溶液箱体上有顶盖，顶盖上有定位销，顶盖通过定位销与溶液箱体相连接，顶盖上 留有温度计插孔；在顶盖中部固结有样品架，该样品架位于上溶液池上方，样品架上安装有 薄膜基底托板。本实用新型的滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式制备薄膜材料的设备，具有如下技 术优点( 1)设备没有转动部件，稳定性好。(2)实现对液面下降速率和薄膜生长速率可调。(3)当薄膜基底与液面夹角变小时，可以有效增加液体在基底上表面的附着力，有 利于提高薄膜的厚度和改变成膜速度的控制方式。(4)在常温下制备薄膜时完全利用重力作用，不用电能。(5)成膜温度可控；制备成本低廉。
图1为本实用新型的结构示意图。图中各标号分别表示1、顶盖，2、温度计插孔， 3、样品架，4、溶液箱体，5、上溶液池、6、溶液导孔、7、滴漏管，8、液量控制开关，9、下溶液池， 10、定位稍、11、液面高度标尺，12、薄膜基底托板，13、支撑台。[0014]图2是垂直和倾斜基底托板示意图；图3是流量控制阀粗调和微调示意图；图4是薄膜基板与液面倾斜示意以下结合附图对本实用新型进行进一步详细说明。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式制备薄膜材料的设备，包 括放置在支撑台13上的溶液箱体4，溶液箱体4内放置有上溶液池5 ；溶液箱体4的一侧设 有液面高度标尺11，上溶液池5底部有溶液导孔6，溶液导孔6上连接有滴漏管7和液量控 制开关8，在液量控制开关8下方，放置有独立的下溶液池9 ；溶液箱体4上有顶盖1，顶盖1上有定位销10，顶盖1通过定位销10与溶液箱体 4相连接，顶盖1上留有温度计插孔2 ；在顶盖1中部固结有样品架3，该样品架3位于上溶液池5上方，样品架3上安装 有薄膜基底托板12。样品架3是一个或多个。安装在样品架3上的薄膜基底托板12可以根据所制薄 膜的形状、大小、材质或组分选择不同类型的薄膜基底托板12。溶液池9独立于该设备主 体，放在液量控制开关8下方。上溶液池5内的溶液通过滴漏管7、液量控制阀门8流入下 溶液池9。薄膜基底托板12是与顶盖1垂直的薄膜基底托板或用铰链固结的倾斜薄膜基底 托板。薄膜基底托板的面可以是平面，也可以是曲面，根据制备薄膜形状选取。通过铰链 调节固结在铰链上的薄膜基底托板与铅垂方向的夹角，如图2所示。溶液箱体4的形状和尺寸可以根据样品需要而定；支撑台13承受溶液箱体4和溶 液等的全部重量。在溶液箱体(4)内还可以设置电阻丝，用于薄膜溶液或浆料的加热(常温 制备时可省略电阻丝)。液量控制开关8设有粗调和微调，并通过刻度标示溶液的流量。粗调旋转一周阀 门流量在0和最大流量量程之间变化，刻度指示将其等分为100。微调将粗调的1格，即最 大流量量程的1%再放大100倍进行控制，使流量的控制精度达到10_4。粗微调示意图见图 3所示。液面高度标尺11的零点是顶盖1的下表面，刻度从上到下排列，与薄膜基底位置 的测量对应。以下给出采用本实用新型的滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式制备薄膜材料的设 备的具体应用实例。一、通用方式1、取下顶盖1，按照设计要求把选用的薄膜基底固结在薄膜基底托板12上，按照 设计要求调整基底托板12与样品架3的夹角并固定，如图2所示。2、用钢板尺分别量出顶盖1的下表面到薄膜基底的最近和最远距离。并记录下这 两个长度值。3、把下溶液池9放在液量控制开关8的下方，使上溶液池5流出液量控制开关8的溶液能流入下溶液池9 ；4、将制备好的薄膜溶液或浆料注入溶液箱体4内的上溶液池5中，溶液高度与步 骤2中记录的最近距离对应，或略高于最近距离值；5、盖上顶盖1，通过溶液箱体4设置的电阻丝加热薄膜溶液或浆料，通过温度计插 孔2插入温度计，观察薄膜溶液或浆料达到要求的温度时记录此温度，并拿出温度计(常温 制备无此环节)；6、开启液量控制开关8 (先粗调后微调)，根据设计要求控制薄膜溶液或浆料每秒 流量，粗、微调旋钮刻度示意图见图3 ；7、如果一次制膜时间过长，即上溶液池5液面下降速度很慢，要根据环境温度与 制膜温度的差值考虑每隔一段时间监测溶液温度使其实际制膜温度在设计允许的误差范 围内(常温制备无此环节)；8、当上溶液池5内液面高度低于液面高度标示11上的最低点位置时(即步骤2中 的最远距离)，关闭液量控制开关8 ；9、取出顶盖1，从样品架3上取下薄膜基底，本次薄膜制备完成。说明I.按照薄膜要求当从样品架3上取下薄膜基底后，是否需要烘烤、薄膜脱落等其 他与设备无关的其他工艺过程；I如果需要多次制备，则重复以上步骤即可；f薄膜基底的材质、形状和尺寸均为外配件，可按制膜要求自由选择，与该设备 本身无关；$薄膜的电磁性能、光学性能、微观结构等物理性能由溶液的成分、浓度、酸碱度Ph值及选用的薄膜基底的表面显微结构决定，与本设备的结构无关。二、具体实施范例实施例1 使用上溶液池容积为(150x100x15 )mm，最大流量为5ml/s的流量控 制阀，在常温条件下在氧化铝基底上制备(15x10x0.001 )mm的ITO薄膜。具体步骤如下0、准备已经按设计要求配置好的ITO浆液0. 25kg，选取(15 XlO ) mm的氧化铝 基底并按常规进行表面清洗，设计ITO薄膜下拉速率为O.，则上溶液池5内的浆液流入下溶液池9的流量为15SWW3/s ,即0.015 mi/s。流量控制开关8的粗调为零点，微调 为 3 (XlO)0为使操作程序通用、规范，便于比较，以下的步骤编号与通用方式一致。1、取下顶盖1，把清洗好的(15x10 )mm的氧化铝基底的底面用万能粘结剂粘结在 薄膜基底托板12上，氧化铝基底的非粘结面要保持清洁，将薄膜基底托板12垂直固结于顶盖固结在样品架3上。2、用钢板尺分别量出顶盖1下表面到薄膜基底的最近和最远距离。并记录下这两 个长度值。3、把下溶液池9放在液量控制开关8的下方，使流出液量控制开关8的溶液能流 入下溶液池9 ；4、将制备好的ITO浆液注入上溶液池5，溶液高度与步骤2中记录的最近距离对 应，或略高于最近距离值；5、因为本实施例要求为常温制备，故通用步骤中的该相应步骤应略去。6、把流量控制开关8的粗调旋钮的零点与基准箭头对齐，微调旋钮的3 ( X 10)与 基准箭头对齐。7、因为本实施例要求为常温制备，故通用步骤中的该相应步骤应略去。8、当上溶液池5内液面高度达到或略低于步骤2中记录的最远距离尺寸时，关闭 液量控制开关8，即将微调旋钮的0 ( X 10)与基准箭头对齐。9、取出顶盖1，从样品架3上取下薄膜基底，本次薄膜制备完成。实施例2 使用上溶液池5容积为(150x100x15 )mm，最大流量为5ml/s的流量控制阀，在常温条件下在氧化铝基底上制备(15x10x0.002) mm的ITO薄膜。本实施例在执行中保留实施例1的O、步骤外，并追加以下步骤9、取出顶盖1，把流入下溶液池9中的ITO浆液导入上溶液池5，由于准备的ITO 浆液0. 25kg略多于最低需要量，所以上溶液池5内液面高度达到或略高于步骤2中记录的 最近距离尺寸。10、把腾空的下溶液池9放在液量控制开关8的下方，使流出液量控制开关8的溶 液能流入下溶液池9 ；11、把流量控制阀门粗调旋钮的零点与基准箭头对齐，微调旋钮的3 ( X 10)与基 准箭头对齐。12、当上溶液池5内液面高度达到或略低于步骤2中记录的最远距离尺寸时，关闭 液量控制开关8，即将微调旋钮的0 ( X 10)与基准箭头对齐。13、取出顶盖1，从样品架3上取下薄膜基底，本次薄膜制备完成。实施例3 使用上溶液池容积为(150x100x15 ) mm，最大流量为5ml/s的流量控制阀，在80°C条件下在氧化铝基底上制备(15x10x0.0015 )mm的^1 薄膜。具体步骤如 下O、准备已经按设计要求配置好的^1 浆液0. 2汕8，选取(15乂10 ) mm的氧化铝 基底并按常规进行表面清洗，设计采用薄膜基底托板与铅垂方向夹角为30°，S1O2薄膜垂 直下拉速率为 Λφ，则上溶液池5内的浆液流入下溶液池9的流量为ISmm3Zs ,即0.015mi/j。流量控制开关8粗调为零点，微调为3 (XlO)0为使操作程序通用、规范，便于比较，以下的步骤编号与通用方式一致。1、取下顶盖1，把清洗好的(15x10 )mm的氧化铝基底底面用万能粘结剂粘结在基底托板12上，氧化铝基底的非粘结面要保持清洁，将薄膜基底托板12固结在样品架3的 30°平面上。2、用钢板尺分别量出顶盖下侧面到薄膜基底的最近和最远距离。并记录下这两个 长度值。3、把下溶液池9放在液量控制开关8的下方，使流出液量控制开关8的溶液能流 入下溶液池9 ；4、将制备好的^1 浆液注入上溶液池5，溶液高度与步骤2中记录的最近距离对 应，或略高于最近距离值；5、开启加热电源，将温度计从温度计插孔中插入，当温度达到80°C时关闭电源。6、把流量控制开关8粗调旋钮的零点与基准箭头对齐，微调旋钮的3 ( X 10)与基 准箭头对齐。7、因为本实施例与实施例1相比，少用时间28%，该设备能保证其温度在80°C，所 以通用步骤中的该步骤略去。8、当上溶液池5内液面高度达到或略低于步骤2中记录的最远距离尺寸时，关闭 液量控制开关8，即将微调旋钮的0 ( X 10)与基准箭头对齐。9、取出顶盖1，从样品架3上取下薄膜基底，本次薄膜制备完成。
权利要求1.一种滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式制备薄膜材料的设备，其特征在于，该设备包 括放置在支撑台(13)上的溶液箱体(4)，溶液箱体(4)内有放置液体的上溶液池(5);溶液 箱体(4)的一侧设有液面高度标尺(11)，上溶液池(5)底部有溶液导孔(6)，溶液导孔(6)上 连接有滴漏管(7)和液量控制开关(8)，在液量控制开关(8)下方，放置有独立的下溶液池 (9)；溶液箱体(4)上有顶盖(1 )，顶盖(1)上有定位销(10)，顶盖(1)通过定位销(10)与溶 液箱体(4)相连接，顶盖(1)上留有温度计插孔(2);在顶盖(1)中部固结有样品架(3)，该 样品架(3)位于上溶液池(5)上方，样品架(3)上安装有薄膜基底托板(12)。
2.如权利要求1所述的滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式制备薄膜材料的设备，其特 征在于，所述的样品架(3)是一个或多个，样品架(3)上可安装相同类型的薄膜基底托板 (12)，或不同类型的薄膜基底托板(12)。
3.如权利要求1所述的滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式制备薄膜材料的设备，其特征 在于，所述的薄膜基底托板(12)是与顶盖(1)垂直的薄膜基底托板或用铰链固结的倾斜薄 膜基底托板。
4.如权利要求1所述的滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式制备薄膜材料的设备，其特征 在于，所述的液量控制开关(8)设有粗调和微调，并通过刻度标示溶液的流量。
5.如权利要求1或4所述的滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式制备薄膜材料的设备，其 特征在于，所述的薄膜基底托板(12)的面是平面或者是曲面。
6.如权利要求1或4所述的滴漏式液面降沉下拉或斜拉方式制备薄膜材料的设备，其 特征在于，所述的溶液箱体(4)内还设置有电阻丝。
专利摘要本实用新型公开了一种滴漏式液面降沉下拉或斜拉制备薄膜材料的设备，包括放置在支撑台上的溶液箱体，溶液箱体内放置有上溶液池，溶液箱体的一侧设有液面高度标尺，上溶液池底部有溶液导孔，溶液导孔上连接有滴漏管和液量控制开关，在液量控制开关下方，放置有独立的下溶液池；溶液箱体上有顶盖，顶盖上有定位销，顶盖通过定位销与溶液箱体相连接，顶盖上留有温度计插孔；在顶盖中部固结有样品架，该样品架位于上溶液池上方，样品架上安装有薄膜基底托板。该设备结构简单，没有转动部件，稳定性好，能够实现对液面下降速率和薄膜生长速率精密可控、不耗电、成本低、适合于制备各种不同组分、形状和尺寸的薄膜产品。
文档编号B05C3/109GK201823672SQ20102054580
公开日2011年5月11日 申请日期2010年9月28日 优先权日2010年9月28日
发明者冯俊伟, 姚燕燕, 宫明, 莫婵娟, 许启明 申请人:深圳正丰坤田科技有限公司, 西安建筑科技大学