Dip-покрытие - Dip-coating

Схема непрерывного процесса нанесения покрытия погружением.
  1. Рулон грубой ткани
  2. Ткань
  3. Баня
  4. Жидкий материал
  5. Ролики
  6. Печь
  7. Скребки
  8. Избыточная жидкость возвращается обратно
  9. На тканевой ткани остается покрытие.

Покрытие погружением промышленный покрытие процесс, который используется, например, для производства объемных продуктов, таких как ткани с покрытием и презервативы и специальные покрытия, например, в области биомедицины. Покрытие окунанием также широко используется в академических исследованиях, где во многих исследовательских проектах в области химии и нанотехнологий используется техника окунания для создания тонких пленок.

Самыми ранними продуктами, покрытыми окунанием, могли быть свечи. Для гибких ламинарных подложек, таких как ткани, покрытие окунанием может выполняться как непрерывный процесс с рулона на рулон. Для нанесения покрытия на 3D-объект его можно просто вставить и вынуть из ванны для нанесения покрытия. Для изготовления презерватива в покрытие окунают формирователь. Для некоторых продуктов, таких как ранние методы изготовления свечей, процесс повторяется много раз, что позволяет серии тонких пленок набухать до относительно толстого конечного объекта.

Конечный продукт может включать субстрат и покрытие, или покрытие может быть отслоено с образованием объекта, который состоит исключительно из высушенного или затвердевшего покрытия, как в случае презерватива.

Как популярная альтернатива Покрытие отжимом, методы нанесения покрытия погружением часто используются для получения тонкие пленки от золь-гель прекурсоры для исследовательских целей, где они обычно используются для нанесения пленок на плоские или цилиндрические субстраты.[1]

Обработать

Процесс нанесения покрытия погружением можно разделить на пять этапов:[2]

  • Погружение: субстрат погружается в решение покрытия с постоянной скоростью (желательно без дрожания).
  • Запуск: субстрат какое-то время оставался в растворе и начинает подниматься.
  • Нанесение: Тонкий слой осаждается на субстрат, когда он поднимается. Отвод осуществляется с постоянной скоростью, чтобы избежать дрожания. Скорость определяет толщину покрытия (более быстрое снятие дает более толстый материал покрытия).[3]
  • Дренаж: лишняя жидкость стечет с поверхности.
  • Испарение: растворитель испаряется из жидкости, образуя тонкий слой. Для летучий растворители, такие как спирты, испарение начинается уже на этапах осаждения и осушения.

В непрерывном процессе шаги выполняются непосредственно друг за другом.

Многие факторы влияют на окончательное состояние покрытия тонкой пленки погружением. Большое разнообразие воспроизводимых пленочных структур с покрытием погружением и толщины может быть изготовлено путем управления многими факторами: функциональностью исходной поверхности подложки, временем погружения, скоростью извлечения, количеством циклов погружения, составом раствора, концентрацией и температурой, количеством растворов при каждом погружении. последовательность и влажность окружающей среды. Техника нанесения покрытия погружением позволяет получать однородные высококачественные пленки даже на объемных и сложных формах.

Приложения в исследованиях

Техника нанесения покрытия погружением используется для изготовления тонких пленок самосборкой и золь-гель техникой. Самостоятельная сборка позволяет получить пленку толщиной ровно в один монослой. Золь-гель метод позволяет создавать пленки увеличенной, точно контролируемой толщины, которая в основном определяется скоростью осаждения и вязкостью раствора. В качестве развивающейся области наночастицы часто используются в качестве материала покрытия. Нанесение покрытия погружением включает:

  • Многослойные сенсорные покрытия
  • Функционалист имплантата
  • Гидрогели
  • Покрытия с наночастицами Sol-Gel
  • Самостоятельно собранные монослои
  • Послойные сборки наночастиц.

Покрытия из наночастиц

Покрытие методом окунания использовалось, например, при производстве биокерамических наночастиц, биосенсоров, имплантатов и гибридных покрытий. Например, покрытие погружением было использовано для создания простого, но быстрого метода нетеплового покрытия для иммобилизации наночастиц гидроксиапатита и TiO2 на полиметилметакрилате.[4]

В другом исследовании пористые нанокристаллы целлюлозы и нанокомпозитные пленки поливинилового спирта CNC / PVA толщиной 25-70 нм были нанесены на стеклянные подложки с использованием покрытия погружением.[5]

Золь-гель техника

Покрытие погружением неорганических золей (или так называемых золь-гель синтез ) - способ создания тонких неорганических или полимерных покрытий. В золь-гель синтезе скорость осаждения является важным параметром, который влияет, например, на толщину слоя, плотность и пористость.

Золь-гель метод - это метод осаждения, который широко используется в материаловедении для создания защитных покрытий, оптических покрытий, керамических покрытий и подобных поверхностей. Этот метод начинается с гидролиза жидкого предшественника (золя), который подвергается поликонденсации с постепенным получением геля. Этот гель представляет собой двухфазную систему, содержащую как жидкую фазу (растворитель), так и твердую фазу (интегрированная сетка, обычно полимерная сетка). Доля жидкости уменьшается ступенчато. Остальная жидкость может быть удалена сушкой и может быть объединена с термической обработкой для адаптации свойств материала твердого тела.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Скривен, Л. (1988). «Физика и применение нанесения покрытий погружением и центрифугирования». Лучшая керамика через химию III. С. 717–729.
  2. ^ Рахаман, М. (2007). Керамическая обработка. Бока-Ратон: CRC Press. С. 242–244. ISBN  978-0-8493-7285-8.
  3. ^ Quéré, Дэвид (1999). «ЖИДКОЕ ПОКРЫТИЕ НА ВОЛОКНОМ». Ежегодный обзор гидромеханики. 31 (1): 347–384. Дои:10.1146 / annurev.fluid.31.1.347. ISSN  0066-4189.
  4. ^ Риау, Андри К .; Мондаль, Дебасиш; Сетиаван, Мелина; Паланиаппан, Алагаппан; Ям, Гэри Х. Ф .; Лидберг, Бо; Venkatraman, Subbu S .; Мехта, Джодхбир С. (28 декабря 2016 г.). «Функционализация полимерной поверхности биокерамическими наночастицами с помощью нового нетермического метода нанесения покрытия погружением». Прикладные материалы и интерфейсы ACS. 8 (51): 35565–35577. Дои:10.1021 / acsami.6b12371. ISSN  1944-8244.
  5. ^ Ширр, Бастьен; Паше, Стефани; Voirin, Гай; Ведер, Кристоф; Саймон, Йоан С .; Фостер, Э. Йохан (13 августа 2014 г.). «Биосенсоры на основе каркасов из пористых нанокристаллов целлюлозы и поли (винилового спирта)». Прикладные материалы и интерфейсы ACS. 6 (15): 12674–12683. Дои:10.1021 / am502670u. ISSN  1944-8244.