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静电喷雾制备功能化表面膜层的研究进展

2021-10-16陈逢军张肖肖胡天

表面技术 2021年9期

陈逢军,张肖肖,胡天

(1.湖南大学 机械与运载工程学院,长沙 410082;2.湖南艾凯瑞斯智能科技有限公司,长沙 410205)

随着科技的发展进步,自清洁膜层、磁性膜层、电化学膜层等各种多功能膜层应用于现代化工业生产中。静电喷雾是一种先进纳米材料制备技术,它能够在静电场中制备性能优异的膜层。自20 世纪60 年代Kim 等[1]利用绝缘液体产生带电粒子的研究后,静电喷雾作为一种利用静电场效应产生微细粒子的独特方法,在质谱检测、燃料电池、微型推进器、传感器制造、粒子干燥、生物清洗等领域中应用广泛。至今已有大量研究人员对静电喷雾的装置结构、机理、工艺、应用等方面进行研究。

静电喷雾技术(ESP)具有雾滴粒径细小、分布均匀、膜层厚度可控、沉积效率高及工艺简单等特点,与其他膜层制备技术相比,其优缺点如表1 所示。传统磁控溅射成膜技术(MS)存在成膜速度慢、靶材利用率低的问题[2],而静电喷射法适用于不同形状的基底且效率很高,非常适合规模生产[3]。与真空蒸发(VE)制备膜层相比,静电喷雾技术的工作环境要求低,在空气中即可工作,且操作简单。刻蚀法(Etching)、模板法(PUT)、等离子体化学气相沉积(PECVD)或电弧喷涂(HVAS)等技术,虽然也能够制备特定的膜层,但与静电喷雾技术相比,这些方法工艺复杂,且制备成本较高[4]。

表1 相关膜层制备技术优缺点Tab.1 Advantages and disadvantages of relevant coatings preparation technology

本文首先从静电喷雾制备氧化物膜层、聚合物膜层、电池电极膜层以及其他膜层等方面进行介绍,详细总结了膜层的影响因素,并分析研究主要喷雾参数对制备膜层的影响程度,最后对该技术的未来研究及发展趋势做出展望。……

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