透明耐磨薄膜材料的研究进展
透明导电薄膜的制备方法及性能研究
透明导电薄膜的制备方法及性能研究引言透明导电薄膜作为一种具有重要应用前景的材料，在电子器件、光伏领域等方面具有广泛的应用。
因此，对透明导电薄膜的制备方法及性能进行研究具有重要意义。
本文将围绕透明导电薄膜的制备方法和性能进行详细探讨，旨在提供相关研究的最新进展和未来发展方向。
一、透明导电薄膜的制备方法1. 喷雾法喷雾法是制备透明导电薄膜的一种常用方法。
通过将导电材料以溶胶或乳液形式喷雾于基底表面，随后利用高温烧结、烘干或光照处理等方法制备薄膜。
这种方法具有操作简单、成本较低的优势，能够制备大面积的透明导电薄膜。
2. 溅射法溅射法是一种物理气相沉积技术，可通过在真空环境下将固态导电材料溅射于基底上制备薄膜。
该方法具有高控制性和高纯度的优点，能够制备出优异的透明导电薄膜。
然而，溅射法制备薄膜过程中的高温或离子轰击可能对基底材料造成损伤，需要进一步改进。
3. 热原子层沉积法热原子层沉积法是采用化学反应来制备透明导电薄膜的一种方法。
该方法利用原子层沉积技术，通过将导电材料的前体物质分子在基底上进行表面反应沉积，形成均匀的薄膜。
这种方法具有较高的晶格质量和较好的导电性能，并且对基底的伤害较小。
二、透明导电薄膜的性能研究1. 透明性能透明导电薄膜的透明性能是其重要的性能指标之一。
透明性能主要取决于薄膜的可见光透过率和红外透过率。
高透过率可以提高光伏器件的光电转换效率，因此，提高透明性能是制备高效透明导电薄膜的关键。
2. 导电性能透明导电薄膜的导电性能与其电阻率直接相关。
低电阻率意味着更好的导电性能。
导电性能的好坏取决于导电薄膜的化学成分、晶体结构以及杂质含量等因素。
提高导电性能可以使透明导电薄膜在电子器件等领域具有更广泛的应用。
3. 机械性能透明导电薄膜的机械性能直接影响其在实际应用中的稳定性和可靠性。
优异的机械性能可以提供薄膜的耐磨、耐划伤和抗拉伸等特性。
因此，针对透明导电薄膜的机械性能进行研究，对于材料的实际应用具有重要意义。
透明导电薄膜材料的制备及其应用研究
透明导电薄膜材料的制备及其应用研究透明导电薄膜材料是具有优异的透明性和导电性的材料，主要用于触摸屏、智能手机、液晶显示屏、太阳能电池等领域。
在近年来，随着新一代智能物联网和智能制造的发展，透明导电薄膜材料的应用需求不断增加，迫切需要开展相关研究。
本文旨在介绍透明导电薄膜材料的制备及其应用研究最新进展。
一、透明导电薄膜材料的制备方法目前，透明导电薄膜材料的制备主要有四种方法，分别为物理方法、化学方法、生物法以及复合方法。
1. 物理方法物理方法是通过物理作用从材料中去除杂质、提高电子迁移速率等方式来制备透明导电薄膜材料，主要包括蒸发法、溅射法、离子束法等。
其中，蒸发法是以高温下将材料加热至蒸发状态，通过气相沉积的方式进行材料沉积；溅射法是利用惰性气体离子轰击靶材，使靶材表面产生材料离子，然后通过扩散源向基底材料进行沉积；离子束法则是利用离子束束流轰击材料表面，使表面发生置换反应，从而形成透明导电薄膜。
2. 化学方法化学方法是通过化学反应从溶液中控制自组装，形成透明导电薄膜材料，主要包括溶剂热法、水热法、溶胶-凝胶法等。
其中，溶剂热法利用溶剂在高温或高压下的变化，形成自组装现象，从而得到透明导电薄膜。
水热法则是通过溶剂中的水形成水合物，进行自组装，从而形成透明导电薄膜。
溶胶-凝胶法则是通过在溶胶体系中形成凝胶粒子，进行自组装，形成透明导电薄膜。
3. 生物法生物法是通过生物技术手段制备透明导电薄膜，主要包括生物小分子材料、生物体内外骨架、生物合成纳米材料等。
其中，生物小分子材料是自然生物体中能够随机配位，形成透明导电材料的小分子材料；生物体内外骨架是基于蛋白质、细胞等形成的骨架结构进行制备；生物合成纳米材料则是采用生物合成方法得到的纳米材料，具有生物特性与透明导电材料性质相结合的优点。
4. 复合方法复合方法是将两种或以上的材料通过物理或化学反应结合，形成透明导电薄膜材料，主要包括汽相沉积-电沉积、共沉淀-电沉积、化学气相沉积-氟离子注入等。
ITO透明导电薄膜的研究现状及应用
ITO透明導電薄膜的研究現狀及應用透明導電薄膜的研究現狀及應用2004-2-18透明導電薄膜的研究現狀及應用李世濤喬學亮陳建國（武漢華中科技大學模具技術國家重點實驗室）摘要：綜述了當前透明導電薄膜的最新研究和應用狀況，重點討論了ITO膜的光電性能和當前的研究焦點。
指出了目前需要進一步從材料選擇、工藝參數制定、多層膜光學設計等方面來提高透明導電膜的綜合性能，使其可見光平均透光率達到92%以上，從而滿足高尖端技術的需要。
關鍵字：透明導電，薄膜，平均透光率，ITO，電導率1前言透明導電薄膜的種類有很多，但氧化物膜占主導地位（例如ＩＴＯ和ＡＺＯ膜）。
氧化銦錫（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ簡稱爲ＩＴＯ）薄膜、氧化鋅鋁（Ａｌ－ｄｏｐｅｄＺｎＯ，簡稱ＡＺＯ）膜都是重摻雜、高簡並ｎ型半導體。
就電學和光學性能而言，它是具有實際應用價值的透明導電薄膜。
金屬氧化物透明導電薄膜（ＴＣＯ：Ｔｒ［ｎｓｐ［ｒｅｎｔ［ｎｄＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＯｘｉｄｅ的縮寫）的研究比較早，Ｂ［ｋｄｅｋｅｒ於１９０７年第一個報道了ＣｄＯ透明導電薄膜。
從此人們就對透明導電薄膜産生了濃厚的興趣，因爲從物理學角度看，透明導電薄膜把物質的透明性和導電性這一矛盾兩面統一起來了。
１９５０年前後出現了硬度高、化學穩定的ＳｎＯ２基和綜合光電性能優良的Ｉｎ２Ｏ３基薄膜，並製備出最早有應用價值的透明導電膜ＮＥＳＡ（商品名）－ＳｎＯ２薄膜。
ＺｎＯ基薄膜在２０世紀８０年代開始研究得火熱。
ＴＣＯ薄膜爲晶粒尺寸數百納米的多晶；晶粒取向單一，目前研究較多的是ＩＴＯ、ＦＴＯ（Ｓｎ２Ｏ：Ｆ）。
１９８５年，Ｔ［ｋｅ［ＯｊｉｏＳｉｚｏＭｉｙ［ｔ［首次用汽相聚合方法合成了導電的ＰＰＹ－ＰＶＡ複合膜，從而開創了導電高分子的光電領域，更重要的是他們使透明導電膜由傳統的無機材料向加工性能較好的有機材料方面發展。
透明導電膜以其接近金屬的導電率、可見光範圍內的高透射比、紅外高反射比以及其半導體特性，廣泛地應用於太陽能電池、顯示器、氣敏元件、抗靜電塗層以及半導體／絕緣體／半導體（ＳＩＳ）異質結、現代戰機和巡航導彈的窗口等。
透明导电薄膜材料的制备及其性能研究
透明导电薄膜材料的制备及其性能研究近年来，随着电子工业的不断发展，透明导电薄膜材料在各种电子器件中扮演着越来越重要的角色。
透明导电薄膜材料具有良好的导电性和透明性，可以应用于太阳能电池板、液晶显示器、触摸屏、电热器、电器剪、电子纸、智能玻璃等多个领域。
本文将介绍透明导电薄膜材料的制备方法和性能研究进展。
一、透明导电薄膜材料的制备方法1. 溅射法溅射法是制备透明导电薄膜的主要方法之一。
该方法的原理是将两种或多种金属制成薄膜，使它们在热点上扰动或冲击，使金属离子得到激发，进而形成等离子体。
随着副反应的发生，等离子体离子可以被加速至高速，直到它们撞击底部的晶体衬底。
这样，金属薄膜就被沉积在衬底上，并形成透明导电薄膜。
溅射法制备的透明导电薄膜具有良好的光学性能和电学性能，但成本较高。
因此，目前工业上生产透明导电膜的主要方法还是化学气相沉积法和溶液法。
2. 化学气相沉积法化学气相沉积法（CVD）是利用气相反应制备薄膜的一种方法。
它基于气态前体在固体表面发生化学反应的原理制备薄膜。
通过CVD方法制备透明导电薄膜可以在常温下进行，并且可以制备大面积的薄膜。
但CVD方法也有一些局限性，如在反应过程中如果选择不适当的前体，可能会导致副产物的生成，影响薄膜的生长质量，同时CVD方法的成本也较高。
3. 溶液法溶液法是一种利用透明导电涂料来制备透明导电薄膜的方法。
透明导电涂料是由透明导电材料和粘结剂等成分组成的溶液。
通过涂覆透明导电涂料到基板上，然后在一定的条件下制备透明导电薄膜。
该方法制备透明导电薄膜的过程简单易行，成本较低，是目前应用最广泛的制备透明导电薄膜的方法。
但是由于涂料的制备过程和涂覆的条件会对薄膜的质量产生影响，所以目前该方法的应用仍存在一定的局限性。
二、透明导电薄膜的性能研究进展1. 电学性能透明导电薄膜材料的电学性能是制备透明导电薄膜时需要考虑的最重要因素之一。
常用的评价指标包括电阻率和透过率等。
为了提高透明导电薄膜的电阻率，研究者通常采用掺杂法和合金化等方法来改善电学性能。
ITO透明导电薄膜的制备方法及研究进展
ITO透明导电薄膜的制备方法及研究进展ITO（Indium Tin Oxide）透明导电薄膜是一种具有高透明性和导电性能的功能材料，广泛应用于平板显示器、太阳能电池、触摸屏等领域。
本文将从方法和研究进展两个方面介绍ITO透明导电薄膜的制备方法及其研究进展。
首先，ITO透明导电薄膜的制备方法主要包括物理蒸发法、溅射法、溶胶凝胶法、电化学法等。
物理蒸发法是将ITO材料以高温蒸发形成薄膜，常用的物理蒸发方式有电子束蒸发、溅射蒸发等。
优点是制备的薄膜具有较高的导电性能和传输率，但其成本较高，且设备复杂。
溅射法是最常用的ITO透明导电薄膜制备方法，利用高能量的离子轰击靶材，将靶材粒子气化并沉积在基底上形成薄膜。
溅射法制备的ITO薄膜具有良好的光电性能和机械稳定性，适用于大面积薄膜的制备。
溶胶凝胶法是将金属盐溶液加入胶体溶剂中，通过溶胶的胶凝和固化过程形成ITO薄膜。
溶胶凝胶法具有简单、可控性强等优点，适用于大面积薄膜的制备。
然而，溶胶凝胶法制备的ITO薄膜在导电性能和透明性方面相对较差。
电化学法是将ITO前驱体溶液通过电解沉积的方式制备薄膜。
电化学法制备的ITO薄膜具有均匀性好、成本低等优点，但其导电性能和机械性能仍需进一步提高。
目前，有许多研究注重改善ITO薄膜的导电性能和光学透明性。
一方面，研究人员通过掺杂、纳米颗粒掺杂、多层薄膜等手段提高ITO薄膜的导电性能。
例如，掺杂氮使得ITO薄膜的电导率提高了许多倍。
另外，通过掺杂稀土元素或金属纳米颗粒，可以进一步改善薄膜的导电性能。
另一方面，人们还在研究如何提高ITO薄膜的透明性。
一种方法是通过控制薄膜的厚度和晶粒的尺寸来改善光学透明性。
研究表明，薄膜的晶粒尺寸减小可以有效减少散射光，从而提高薄膜的透明性。
除此之外，还有一些研究关注ITO薄膜的机械性能和稳定性。
例如，研究人员通过控制薄膜表面的形貌和厚度来提高其抗刮擦性能和耐久性。
另外，利用纳米材料改善薄膜的耐氧化性也是一个研究热点。
透明导电薄膜最新进展
透明导电薄膜最新进展透明导电薄膜最新进展透明导电薄膜是一种具有广泛应用前景的材料，它可以在保持透明度的同时，具备良好的导电性能。
近年来，透明导电薄膜领域取得了一系列令人瞩目的进展，为其在电子设备、光电器件、触摸屏、太阳能电池等领域的应用打开了新的可能性。
首先，新型透明导电薄膜材料的研究取得了重要突破。
过去常用的透明导电薄膜材料如氧化锡、氧化铟锡等具有一定的导电性能，但其透明度较低，限制了它们在高端领域的应用。
近年来，研究人员开发出了许多新型材料，如氧化铟锌、氧化铟锌锡等，这些材料在保持较高透明度的同时，具备优异的导电性能，为透明导电薄膜的应用提供了更多选择。
其次，透明导电薄膜的制备技术也得到了显著改进。
传统的制备方法如物理气相沉积、溅射法等存在成本高、生产效率低的问题，限制了透明导电薄膜的大规模应用。
近年来，研究人员开发出了一系列新的制备技术，如溶液法、喷雾法、激光印刷等，这些技术具有低成本、高效率的特点，能够大规模制备高质量的透明导电薄膜，进一步推动了其应用的发展。
此外，透明导电薄膜在电子设备领域的应用也有了长足的进展。
触摸屏、柔性显示器、有机发光二极管等设备对高透明度和良好导电性能的要求很高，透明导电薄膜的出现满足了这些需求。
同时，透明导电薄膜还被应用于太阳能电池领域，用于提高电池的光吸收效率和电子传输能力，进一步提高太阳能电池的转换效率。
综上所述，透明导电薄膜的最新进展为其在电子设备、光电器件、太阳能电池等领域的应用提供了更多可能性。
随着材料研究、制备技术的不断发展，透明导电薄膜有望在更多领域展现出其巨大的潜力。
相信未来会有更多创新的突破，推动透明导电薄膜的应用进一步发展。
薄膜材料的制备和应用研究进展
薄膜材料的制备和应用研究进展薄膜材料是一种在日常生活中用途广泛的材料。
它的应用范围涉及光学、电子、生物医学，甚至涂层等很多领域。
制备和应用研究方面也有很多成果，本文将从几个方面介绍薄膜材料的制备方法以及应用研究进展。
一、制备方法1、物理气相沉积法物理气相沉积法是指利用热能或者电子束激励的方式使材料蒸发并沉积在基底上形成薄膜。
这种方法可以制备高质量、高结晶度的薄膜材料。
其中分子束蒸发技术和反蒸发方法属于物理气相沉积法的一种，依靠非常高的真空和完整的分子束，可以制备出高质量的薄膜材料，但是设备成本也非常高。
2、化学气相沉积法化学气相沉积法是指在较低的气压环境下，将材料前驱体分子通过热解、裂解或者还原等化学反应，制备出薄膜材料。
这种方法成本较低，操作简单，可以制备大面积、高质量的薄膜，因此尤其适合大规模生产。
3、物理涂敷法物理涂敷法是指利用物理过程，将材料沉积在基底上形成薄膜。
常见的物理涂敷法有磁控溅射、电子束蒸发、激光蒸发等。
这种方法可以制备出膜层均匀、结构紧密的薄膜，但是缺点是沉积速度较慢，不能用于大面积生产。
4、化学涂敷法化学涂敷法是指利用化学反应将材料前驱体分子沉积在基底上形成薄膜。
常见的化学涂敷法有溶胶凝胶法、自组装法等。
这种方法可以制备出薄膜材料的更多形式，如多孔薄膜、纳米结构薄膜等。
但是化学反应的复杂度和化学材料的不稳定性也增加了制备过程的难度。
二、应用研究进展1、光电材料在光电领域，薄膜材料的应用非常广泛。
其中，一些透明导电薄膜材料如氧化铟锡、氧化镓锌、氧化铟和氧化钙、锡等材料已成为制作 OLED 光电器件的重要材料。
此外，半导体材料如氧化物和硫化物薄膜也被广泛应用于光电器件中，如可见光光伏器件、光传感器等。
因此，随着该领域的发展，薄膜材料在光电设备中的应用前景不断向好。
2、生物医学薄膜材料在生物医学领域的应用也越来越广泛。
其中，一种叫做生物基薄膜的材料能够在各种生物医学应用中发挥重要作用。
透明耐磨薄膜材料的研究进展
透明耐磨薄膜材料的研究进展摘要：透明耐磨薄膜材料性能优良，应用广泛。
本文简述了透明耐磨薄膜的性能，种类和制备方法及研究重点和发展方向。
关键词：耐磨薄膜杂化材料有机-无机复合薄膜一、透明耐磨薄膜材料的性能介绍透明塑料具有很多优良的性能，如加工性能、耐候性、电绝缘性好，光学性能优异，且质轻性韧，广泛应用各个领域。
不足之处就是使用温度低、耐热性差、吸水率高、耐磨及耐有机溶剂性差。
人类为扩大透明塑料的应用范围，对透明塑料进行改性处理，使薄膜即就有以上优点，又能克服上述不足之处。
二、透明耐磨薄膜的种类和制备方法能作为透明耐磨薄膜改善透明塑料耐磨性的材料很多，根据组成和结构，透明耐磨薄膜分成三类：无机薄膜、有机薄膜和有机-无机复合薄膜。
第一类薄膜主要有无机氧化物和非氧化物两大类材料。
这两大类材料以晶态和非晶态形式存在，主要通过PVD和CVD技术沉积在塑料基板上。
目前虽然在塑料基板上有多种无机薄膜在应用，但还是存在一些不足之处：设备所能生产的材料的尺寸和形状有限制，沉积塑料板温度过高引起塑料变形或软化，无机薄膜和塑料板之间易剥落。
第二类是有机薄膜，与透明塑料结合性能良好，不会对塑料基板产生不良影响，但抗划伤、耐磨性能较差，其中聚甲醛（POM）、全芳族聚酯（PET，PBT）、（PA）、聚四氟乙烯（FTFE）耐磨性较好，同时具有低摩擦系数，自润滑等摩擦学性能，在涂料中应用较为常见。
第三类是有机-无机复合薄膜。
目前大多数抗划伤透明有机-无机薄膜材料都是基于聚合有机硅或别的无机多聚体等具有网状结构的物质作为骨架，同时掺入有机组成以提高与有机基板的附着力，它综合拥有上述两类薄膜的优点，同时又抗划伤、耐磨性强，是目前研究的重点。
三、当前研究的重点和发展方向随着技术的进步，研究的深入，复合材料的性能越来越强。
下面就成膜材料、耐磨增强材料和添加剂、溶剂、薄膜制备与固化工艺等方面进行介绍1.成膜材料为获得具有所需性能的薄膜材料，科研人员对薄膜中相互贯穿的有机-无机网状结构方面作了深入研究。
TCO
透明导电氧化物(transparentconductiveoxide简称TCO)薄膜主要包括In、Sb、Zn 和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料，具有禁带宽、可见光谱区光透射率高和电阻率低等共同光电特性，广泛地应用于太阳能电池、平面显示、特殊功能窗口涂层及其他光电器件领域。
透明导电薄膜以掺锡氧化铟(tindopedindiumoxide简称ITO)为代表，研究与应用较为广泛、成熟，在美日等国已产业化生产。
近年来ZnO薄膜的研究也不断深入，掺铝的ZnO薄膜(简称AZO)被认为是最有发展潜力的材料之一。
同时，人们还开发了Zn2SnO4、In4Sn3O12、MgIn2O4、CdIn2O4等多元透明氧化物薄膜材料。
TCO薄膜的制备工艺以磁控溅射法最为成熟，为进一步改善薄膜性质，各种高新技术不断被引入，制备工艺日趋多样化。
本文综述以ITO和AZO为代表的TCO薄膜的研究进展及应用前景。
一、TCO薄膜的发展TCO薄膜最早出现于20世纪初，1907年Badeker首次制成了CdO透明导电薄膜，引起了人们的较大兴趣。
但是，直到第二次世界大战，由于军事上的需要，TCO薄膜才得到广泛的重视和应用。
1950年前后出现了SnO2基和In2O3基薄膜。
ZnO基薄膜兴起于20世纪80年代。
相当长一段时间，这几种材料在TCO薄膜中占据了统治地位。
直到上世纪90年代中期，才有新的TCO薄膜出现，开发出了多元TCO薄膜、聚合物基体TCO薄膜、高迁移率TCO薄膜以及P型TCO薄膜。
而SnO2基和In2O3基材料也通过掺加新的元素而被制成了高质量TCO薄膜。
最近，据媒体报导，美国俄勒冈大学研究人员对TCO材料的研究取得重大突破，他们研制出一种便宜、可靠且对环境无害的透明导电薄膜材料。
该材料可用于制作透明晶体管，用来制造非常便宜的一次性电子产品、大型平面显示器和可折叠又方便携带的电器。
科学家称，这项研究成果将引导新产业和消费领域的发展。
透明导电薄膜技术的研究进展
透明导电薄膜技术的研究进展透明导电薄膜是一种功能性材料，具有透明、导电等特性，广泛应用于电子信息、能源、光电等领域。
随着技术的不断进步，透明导电薄膜的研究也越来越深入，不断推动着相关领域的发展。
一、传统透明导电薄膜技术传统的透明导电薄膜技术主要包括ITO薄膜、ITO替代材料以及微纳技术制备透明导电薄膜等。
ITO薄膜是一种广泛使用的透明导电薄膜材料，具有优异的电学性能及光学性能，但是存在价格昂贵、稀有性元素，且易碎易氧化等缺陷。
因此，人们发展了多种替代ITO的透明导电薄膜材料，如氧化锌、氧化铟、氧化镓等，这些材料的价格相对较低，但是仍存在一些缺陷，如电学性能不佳、制备条件苛刻等。
微纳技术制备透明导电薄膜则是利用半导体工艺制造技术，在材料表面构筑纳米级微结构来实现透明导电薄膜。
该技术具有制备工艺简单、制备周期短、制备成本低等优点，但是材料的稳定性和成膜性等仍存在问题。
二、新型透明导电薄膜技术的研究随着电子信息及新能源等领域的发展，对透明导电薄膜的需求越来越高，因此人们在传统技术的基础上，继续进行深入的研究，提出了一些新型的透明导电薄膜技术。
1.有机导电薄膜有机导电薄膜是近年来新兴的材料，具有低成本、易加工等优点，而且能够通过化学方法来调控材料性能。
有机导电薄膜的导电性能取决于材料内部的共轭结构和电子云的重叠程度。
目前，有机透明导电薄膜已经广泛应用于OLED、OPV、OTFT等领域。
2.稳定的金属网格透明导电薄膜金属网格透明导电薄膜使用金属线形成微小的网格结构，以实现透明导电薄膜。
与传统透明导电薄膜相比，金属网格透明导电薄膜具有高导电性、低透射率损失等优点，而且材料稳定性和成膜性较高，应用潜力巨大。
3.氧化物导电薄膜除了传统的ITO薄膜和其它替代材料，近年来人们开始研究新型氧化物导电薄膜的制备。
氧化物导电薄膜一般是通过物理蒸发、溅射等方法制备而成，具有优异的导电性能、光学透射率等。
三、透明导电薄膜技术的应用透明导电薄膜技术的应用非常广泛，主要应用于以下几个领域：1.触摸屏和数字显示器件透明导电薄膜广泛应用于触摸屏和数字显示器件上，为人们提供了更加方便、实用的交互方式，并且取代了传统的机械按键。
北京航空航天大学科技成果——超疏水透明耐磨涂层
北京航空航天大学科技成果——超疏水透明耐磨涂层
成果简介
由于疏水和超疏水表面独特的表面特性使其在自清洁表面、微流体系统和生物相容性等方面存在着潜在的应用，在国防、日常生活和众多工业领域有着广泛的市场前景，现已成为各大行业公司的研究热点。
目前材料表面疏水技术仍未能实现大规模化应用，究其原因在于超疏水涂层中存在大量的低表面能纳米颗粒无法与整体涂层起化学反应，导致在保证超疏水效果的同时涂层强度不够高，通常在玻璃基材中应用的涂层材料对透光性又提出了更高的要求。
如何在保证超疏水涂层性能的前提下，实现涂层的高透光性，对研发人员提出了更高的要求。
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种紫外光固化超疏水透明耐磨涂层及其制备方法，所述制备方法具有高效、适应性广、经济、节能和环境友好等特点，同时制备所得到的紫外光固化超疏水透
明耐磨涂层具有表面自清洁、表面防腐、疏水、防雾性、抗结冰等特点，具有对基材有良好的附着力。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明中的活性稀释剂、活性纳米颗粒、硅氧烷之间通过互相交叉反应形成共价键，有效提高超疏水涂层的耐磨性和硬度，克服传统超疏水涂层方法在直接喷涂到透明基材后，由于纳米颗粒在受到外力冲击后，从涂层表面脱落，导致超疏水效果失效的问题。
2、本发明构筑的微纳结构由于涂层体系中不含大分子树脂成分，得到的膜层厚度可以有效控制，保证了涂层的光学透明性。
3、本发明研究和制备的UV固化超疏水透明耐磨涂层推动超疏水涂层在应用化道路上的迈进步伐，市场前景广阔。
2024年纳米银线透明导电薄膜市场发展现状
2024年纳米银线透明导电薄膜市场发展现状概述纳米银线透明导电薄膜是一种在电子器件和太阳能电池等领域中广泛应用的材料。
它具有优异的导电性、透明性和柔韧性，具备替代传统ITO（铟锡氧化物）透明导电膜的潜力。
本文将就纳米银线透明导电薄膜市场的发展现状进行分析和探讨。
市场规模和趋势纳米银线透明导电薄膜市场正在迅速增长。
据市场研究公司的报告显示，从2019年到2025年，该市场的复合年增长率预计将达到XX%。
这主要归因于消费电子产品和光伏产业的快速发展以及对高性能导电材料的需求增加。
同时，纳米银线透明导电薄膜在智能手机、平板电脑、显示器和触摸屏等设备中的广泛应用也推动了市场的增长。
技术进展纳米银线透明导电薄膜的制备技术在过去几年里取得了显著进展。
传统的ITO膜制备过程复杂且成本高昂，而纳米银线薄膜可通过印刷、喷涂等简便的方法制备。
此外，纳米银线材料本身具有极高的导电性和柔韧性，适用于各种基底材料，如玻璃、塑料和纺织物等。
技术进步带来的制备方法简化和生产成本降低将进一步推动市场的发展。
应用领域纳米银线透明导电薄膜在多个领域具有广泛的应用前景。
在消费电子领域，它可用于智能手机和平板电脑的触摸屏、显示器和传感器等设备。
在光伏领域，纳米银线透明导电薄膜可用于柔性太阳能电池的制备，具备良好的可弯曲性和适应性。
此外，纳米银线透明导电薄膜在汽车、航空航天和医疗器械等领域也有着广泛的应用。
挑战与机遇纳米银线透明导电薄膜市场仍面临一些挑战。
首先，纳米银线材料的成本相对较高，限制了其在大规模生产中的应用。
其次，与传统ITO薄膜相比，纳米银线薄膜的稳定性和耐久性仍需进一步提升。
此外，纳米银线的导电性能在柔性基底上的稳定性也需要改善。
然而，这些挑战也带来了机遇。
随着纳米银线透明导电薄膜制备技术的不断进步，成本将逐渐下降；同时，对高性能导电材料需求的增加也将促使相关技术的研发。
此外，消费电子和光伏等行业的快速增长为纳米银线透明导电薄膜市场带来了巨大的市场潜力和机遇。
无色透明聚酰亚胺薄膜的研究进展
无色透明聚酰亚胺薄膜的研究进展李智杰ꎬ虞鑫海∗(东华大学化学化工与生物工程学院ꎬ上海㊀２０１６００)㊀㊀摘㊀要:本文综述了无色透明聚酰亚胺(ＰＩ)薄膜的研究进展及其应用ꎬ首先分析了聚酰亚胺薄膜产生颜色的原因ꎬ并从分子结构设计的角度ꎬ介绍了几种制备无色透明聚酰亚薄膜的方法:分子主链上引入含氟基团㊁脂环结构和非共平面结构等ꎬ并分析了各种方法的不足ꎮ此外ꎬ还介绍了无色透明聚酰亚胺薄膜在光电器件中的应用ꎮ关键词:聚酰亚胺㊀薄膜㊀无色透明㊀分子结构设计㊀应用中图分类号:ＴＱ３２３.８㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００６３３４Ｘ(２０１９)０４００２６０５收稿日期:２０１９０５１６作者简介:李智杰(１９９６ )ꎬ江苏镇江人ꎬ在读硕士研究生ꎬ研究方向为无色透明聚酰亚胺薄膜ꎮ∗通讯作者:虞鑫海ꎬｙｕｘｉｎｈａｉ＠ｄｈｕ.ｅｄｕ.ｃｎꎮ㊀㊀高分子材料是工业生产中应用十分广泛的一类材料ꎬ种类繁多ꎬ发展前景广阔ꎮ聚酰亚胺是综合性能极其优异的一种有机高分子材料ꎬ其主链上含有特征结构 酰亚胺环(－ＣＯ－Ｎ－ＣＯ)ꎮ聚酰亚胺材料具有优良的耐低温性㊁耐辐射性㊁介电性能和机械性能ꎬ热膨胀系数低ꎬ无毒可自熄ꎬ可用于制造薄膜㊁涂料㊁先进复合材料㊁纤维㊁工程塑料㊁电－光材料㊁光刻胶等ꎬ其中聚酰亚胺薄膜是当今电子㊁微电子以及航天航空等工业中不可或缺的材料之一ꎬ其优异的耐热性能和可弯曲的柔韧特性使其成为柔性封装以及柔性光电器件中的重要材料ꎬ受到了学者的重点研究ꎮ然而ꎬ传统的聚酰亚胺薄膜一般属于全芳香族ꎬ且一般由二胺和二酐通过缩聚反应制得预聚物ꎬ再经过亚胺化处理制得ꎮ二胺残基的给电子性和二酐残基的吸电子性导致了分子内电荷的运动ꎬ形成电子转移络合物(ＣＴＣ)ꎬ从而透光率低ꎬ薄膜显示出特征黄色或棕黄色ꎬ大大限制了其在光学领域的应用ꎮ目前国内外学者通过在聚酰亚胺主链上引入含氟基团㊁脂环结构㊁非共平面结构㊁间位取代结构㊁砜基等抑制ＣＴＣ的形成ꎬ从而提高聚酰亚胺薄膜的透光性ꎬ降低薄膜的黄色指数ꎮ据此而制备的ＰＩ薄膜可分为含氟类㊁脂环类㊁非共平面类等[１３]ꎮ１㊀不同类型ＰＩ薄膜研究进展１.１㊀含氟类ＰＩ薄膜氟原子电负性较大ꎬ可降低二胺的给电子性ꎬ以此抑制ＣＴＣ的形成ꎻ同时氟原子体积较大ꎬ可增加分子间的自由体积ꎬ继而提高聚酰亚胺材料的介电性能[４]ꎮ虞鑫海[５]将等摩尔比的１ꎬ３－双(２－三氟甲基－４－氨基苯氧基)苯(ＤＡＲｅｓ－２ＴＦ)和２ꎬ２－双[４－(２－三氟甲基－４－氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(ＢＡＰＦＰ－２ＴＦ)作为二胺与双酚Ａ型二醚二酐(ＢＰＡＤＡ)缩聚ꎬ通过流延机成膜及热亚胺化制得全芳型含氟ＰＩ薄膜ꎮ该薄膜热分解温度为５１２.４ħꎬ最大透光率高达９５％ꎮ张丽娟等[６]将１ꎬ３－双(２－三氟甲基－４－氨基苯氧基)苯(ＤＡＲｅｓ－２ＴＦ)与芳香族二酐在ＮꎬＮ－二甲基乙酰胺(ＤＭＡｃ)溶剂中进行缩聚反应制得预聚体ꎬ通过热亚胺化制得ＰＩ薄膜ꎮ该薄膜紫外截止波长为３６５ｎｍꎬ最大透光率超过９０％ꎬ但玻璃化转变温度只有１８５.２ħꎬ拉伸断裂强度仅９８.５２ＭＰａꎬ表明含氟基团的引入在提高此薄膜光学性能的同时ꎬ也带来薄膜的玻璃化转变温度与力学性能降低的问题ꎮ韩青霞等[７]以双酚ＡＦ和２－氯－５－硝基三氟甲苯为原料制备含氟二胺２ꎬ２－双[４－(４－氨基－２－三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷(ＢＡＰＦＰ－２ＴＦ)ꎬ以３ꎬ３ᶄꎬ４ꎬ４ᶄ－联苯四酸二酐(ＢＰＤＡ)为二酐单体ꎬ分别与上述含氟二酐㊁２ꎬ２－双[４－(４－氨基－２－三氟甲基苯氧基)苯基]丙烷及二苯醚二胺通过缩聚㊁热亚胺化处理得到三种ＰＩ薄膜ꎮ其中ＢＡＰＦＰ－２ＴＦ型ＰＩ薄膜的耐热性和溶解性良好ꎬ５００ｎｍ处透过率为９０.８％ꎬ初始分解温度高达５１９ħꎬ较其他两种薄膜ꎬ尤其是无氟薄膜ꎬＢＡＰＦＰ第３４卷第４期２０１９年１２月合成技术及应用ＳＹＮＴＨＥＴＩＣＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＶｏｌ.３４㊀Ｎｏ.４Ｄｅｃ.２０１９－２ＴＦ型ＰＩ薄膜的无色透明性得到了较大的提升ꎮ张明艳等[８]将以４ꎬ４ᶄ－(六氟异丙烯)二酞酸酐(６ＦＤＡ)㊁４ꎬ４ᶄ－二氨基－２ꎬ２ᶄ－双三氟甲基联苯(ＴＦＭＢ)及不同比例的３ꎬ３ᶄꎬ４ꎬ４ᶄ－联苯四羧酸二酐(ＢＰＤＡ)进行共聚制备了一系列聚酰亚胺薄膜ꎮ结果表明加入ＢＰＤＡ的系列薄膜在失重５％时的温度都大于５２５ħꎬ玻璃化转变温度都高于３０３ħꎬ表明热性能优良ꎮ加入ＢＰＤＡ的摩尔分数不大于２０％时ꎬ４５０ｎｍ处的透光率均超过９０％ꎬ介电常数小于２.５ꎬ可满足实际应用的要求ꎮ但系列薄膜的拉伸断裂强度为８４.２７~１００.７４ＭＰａꎬ机械强度不足ꎮ陈颖等[９]分别将９ꎬ９－双(３－氟－４－氨基苯基)芴(ＦＦＤＡ)㊁４ꎬ４ᶄ－二氨基二苯醚(ＯＤＡ)和环丁烷四甲酸二酐(ＣＢＤＡ)进行缩聚ꎬ并以等摩尔比的ＦＦＤＡ和ＯＤＡ作为二胺与ＣＢＤＡ共聚ꎬ采用梯度升温的热亚胺法制得了三种聚酰亚胺薄膜ꎮ性能测试表明ꎬ共聚所得ＰＩ薄膜的光学性能最佳ꎬ４５０ｎｍ处透光率高达９２％ꎬ紫外截止波长低至２８７ｎｍꎬ１０ｋＨｚ时介电常数只有２.２９ꎬ同时薄膜还有较好的耐热稳定性和机械强度ꎮ这说明该配方中脂环结构㊁氟原子㊁含芴大侧基及醚键的引入对薄膜光学性能的提高起到了较好的协同作用ꎬ且没有牺牲薄膜的热学和力学性能ꎮＣｈｏＨＭ等[１０]以４ꎬ４ᶄ－(六氟异丙烯)二酞酸酐(６ＦＤＡ)和４ꎬ４ᶄ－二氨基－２ꎬ２ᶄ－双三氟甲基联苯(ＴＦＭＢ)为二胺ꎬ以３ꎬ３ᶄꎬ４ꎬ４ᶄ－联苯四羧酸二酐(ＢＰＤＡ)为二酐ꎬ通过ＰＡＡ前驱体制备共聚物ꎬ通过ＰＡＡｓ的化学亚胺化反应制备凝胶状ＰＡＡ膜或可溶性ＰＩ树脂ꎮ然后用这些中间产物在３００ħ的高温下制备了具有柔韧性的低色㊁高透明度ＰＩ薄膜ꎮＳｉｎｇＪＹ等[１１]以２ꎬ２ᶄ－双(三氟甲基)－４ꎬ４ᶄ－二氨基联苯(ＴＦＭＢ)为二胺ꎬ一定摩尔比的４ꎬ４ᶄ－(六氟异丙烯)二酞酸酐㊁均苯四甲酸二酐㊁氢化均苯四甲酸二酐为二酐制备的聚酰亚胺薄膜具有优异的光学性能ꎬ在可见光范围内透光率超过９０％ꎬ黄色指数小于２ꎬ玻璃化转变温度高于２７０ħꎬ且具有较低的热膨胀系数ꎮ综上ꎬ含氟基团的引入可以有效地提高薄膜的光学和介电性能ꎬ一般不会影响薄膜的耐热稳定性ꎬ但氟元素的引入可能会导致薄膜机械强度的降低以及玻璃化转变温度的下降ꎮ此外ꎬ含氟二胺相对来说价格较高ꎬ这也会使得薄膜的成本进一步上升ꎮ１.２㊀脂环类ＰＩ薄膜脂环化合物指的是分子中含有除苯环及稠苯体系以外的碳环结构的化合物ꎬ在聚酰亚胺主链中引入脂环结构可有效抑制链内或链间的电荷转移ꎬ从而改善ＰＩ薄膜的光学性能ꎮ虞鑫海等[１２]以等摩尔比的３ꎬ３ᶄ－二甲基－４ꎬ４－二氨基二环己基甲烷(ＤＭＤＣ)和２ꎬ２－双[４－(２－三氟甲基－４－氨基苯氧基)苯基]丙烷(ＢＡＰＰ－２ＴＦ)为二胺ꎬ与双酚Ａ型二醚二酐(ＢＰＡＤＡ)反应ꎬ再通过流延机成膜及热亚胺化反应得到的ＰＩ薄膜具有极佳的光学性能ꎬ可见光最大透过率为９７ ５％ꎬ热分解温度为４７９.１ħꎮ徐永芬等[１３]将两种二胺３ꎬ３ᶄ－二甲基－４ꎬ４－二氨基二环己基甲烷(ＤＭＤＣ)和４ꎬ４ᶄ－二氨基二苯醚(ＯＤＡ)按照不同的比例与３ꎬ３ᶄꎬ４ꎬ４ᶄ－四羧基二苯醚二酐(ＯＤＰＡ)反应ꎬ制得了一系列ＰＩ薄膜ꎮ只以ＯＤＡ为二胺的ＰＩ薄膜最高透过率为８５ ５％ꎬ其他ＰＩ薄膜的最高透过率为８８.４％~９０ ３％ꎮ表明脂环结构明显提高了薄膜的光学性能ꎬ然而随着ＤＭＤＣ用量的增加ꎬ玻璃化转变温度和耐热稳定性略有所下降ꎮ张玲等[１４]以１ꎬ１ᶄ－双(４－氨基苯基)环己烷(ＢＡＰＣ)和２ꎬ２ᶄ－双(三氟甲基)－４ꎬ４ᶄ－二氨基联苯(ＴＦＭＢ)为二胺分别与３ꎬ３ᶄꎬ４ꎬ４ᶄ－二苯醚四酸二酐(ＯＤＰＡ)㊁３ꎬ３ᶄꎬ４ꎬ４ᶄ－二苯酮四酸二酐(ＢＴＤＡ)通过两步法制备了两种脂环类ＰＩ薄膜ꎬ与只以ＴＦＭＢ为二胺及同样的二酐为原料且采用相同工艺制备的ＰＩ薄膜相比ꎬ脂环类薄膜的光学性能有了较大的提升ꎮ然而ꎬ由于脂环结构的存在增加了分子链的柔性ꎬ两种薄膜的拉伸断裂强度并不高ꎬ分别为１０４ ７９ＭＰａ和９９.６１ＭＰａꎮ刘金刚等[１５]将１ꎬ２ꎬ３ꎬ４－环丁烷四酸二酐㊁１ꎬ２ꎬ４ꎬ５－环戊烷四酸二酐和１ꎬ２ꎬ４ꎬ５－环己烷四酸二酐与含三氟甲基的芳香族二胺通过两步法制得了一系列ＰＩ薄膜ꎬ结果表明半脂环结构与三氟甲基的协同作用使薄膜具有较高的透光率ꎬ系列薄膜中４５０ｎｍ处大部分透光率都在９０％以上ꎬ失重５％温度在４３８~４６３ħꎮ王大可等[１６]用自制的功能二胺与１－亚甲基双(４－氨基合环己烷)㊁１ꎬ３－环己二甲胺作为二胺ꎬ与羧酸二酐反应制得的聚酰亚胺薄膜在３８５ｎｍ处的透光率高达９３.１％且该薄膜具有优良的疏水性能ꎬ在液晶显示及光波导材料等光学领域有巨大的应用潜力ꎮ鲁云华等[１７]将１ꎬ４－双(４－氨基－２－三氟甲基苯氧基)苯与两种脂环二酐发生共聚反应ꎬ先在７２第４期李智杰等.无色透明聚酰亚胺薄膜的研究进展氮气气氛中制得聚酰胺酸ꎬ再按照一定的工艺热亚胺化ꎬ最高升温至２８０ħꎬ所制得的ＰＩ薄膜在４５０ｎｍ处的透光率高达９５％ꎬ玻璃化转变温度为２８５ħꎮ他还将１ꎬ４－双(４－氨基－２－三氟甲基苯氧基)苯㊁上述脂环二酐中的一种以及不同的含三氟甲基的二胺共聚ꎬ制得的ＰＩ薄膜４５０ｎｍ处的透光率在９０％以上ꎮ胡知之等[１８]用含有三氟甲基的芳香族二胺与脂环二酐１ꎬ２ꎬ３ꎬ４－环丁烷四羧酸二酐㊁１ꎬ２ꎬ４ꎬ５－环戊烷四羧酸二酐㊁１ꎬ２ꎬ３ꎬ４－环丁烷－对称(３ꎬ６－氧桥)－１ꎬ２ꎬ３ꎬ６－四氢苯－１ꎬ２－二甲基甲酸酐通过两步法制备了一系列ＰＩ薄膜ꎬＰＩ薄膜在４５０ｎｍ处的透光率在９１％~９５％ꎬ紫外截止波长在２８０~３０６ｎｍ之间ꎬ玻璃化转变温度２５２~２８８ħꎬ并且薄膜在非质子强极性溶剂中溶解性良好ꎮＯｇｕｒｏＨ等[１９]以１ꎬ２ꎬ４ꎬ５－环己四羧基二氢化物和芳香二胺为原料ꎬ采用一步高温缩聚法制备了可溶性ＰＩ薄膜ꎮ薄膜在２５０ħ和氮气流下进行双轴和横向拉伸ꎬ吹干后薄膜的厚度为２００μｍꎬ透光率达８９.８％ꎬ黄色指数１.９ꎮＨｉｄｅｏＳ等[２０]通过脂环二酐１ꎬ２ꎬ３ꎬ４－环丁烷四酸二酐将脂环结构引入聚酰亚胺主链中ꎬ并与芳香族二胺制备了ＰＩ薄膜ꎮ相比于以均苯四甲酸二酐为二酐及相同的芳香族二胺为原料制备的ＰＩ薄膜ꎬ脂环结构明显地提高了薄膜的综合性能ꎬ５０μｍ厚度的薄膜透光率在８１.５％~８５.５％ꎬ厚度较小ꎬ２μｍ时几乎无色ꎮ由此可见ꎬ脂环结构的引入对于ＰＩ薄膜的透光率有明显的改善作用ꎬ但由于分子链中柔性的脂环结构代替了部分刚性结构ꎬ使得薄膜的耐热性能和机械强度有所降低ꎮ因此ꎬ脂环类ＰＩ薄膜在分子链的设计中要注意脂环结构与刚性结构的搭配ꎬ不可过多地牺牲薄膜的力学和耐热性能ꎮ１.３㊀非共平面类ＰＩ薄膜引入非共平面结构使得分子链的共平面性遭到破坏ꎬ分子链之间距离增大ꎬ降低了分子链的堆积密度ꎬ从而减少了电荷转移络合物ꎬ改善聚酰亚胺薄膜的光学性能ꎮ裴响林[２１]用３ꎬ３ᶄ－二叔丁基－４ꎬ４ᶄ－二氨基苯基－４ᶄ－叔丁基甲苯及３ꎬ３ᶄ－二叔丁基－４ꎬ４ᶄ－萘基甲烷与芳香二酐反应制得了含有大侧基和大吊环结构的聚酰亚胺ꎬ同时用以４－苯基苯甲醛及２－异丙基苯胺合成的非共平面二胺与芳香二酐在高温条件下反应得到聚酰亚胺ꎬ用溶液浇注法共制得两类非共平面聚酰亚胺薄膜ꎬ薄膜均具有较好的光学㊁介电和力学性能ꎬ其中最大透光率在８８％~９０％之间ꎮ莫鑫等[２２]将非共平面结构３ꎬ３ᶄꎬ５ꎬ５ᶄ－四甲基及甲苯基结构引入聚酰亚胺的主链ꎬ由溶液浇注法制备的ＰＩ薄膜具有优异的光学性能ꎬ５００ｎｍ处的透光率高于８５％ꎬ玻璃化转变温度高于３３３ħꎮ刘金刚等[２３]以３ꎬ３ᶄꎬ４ꎬ４ᶄ－联苯四甲酸二酐(ｓ－ＢＰＤＡ)及２ꎬ３ꎬ３ᶄꎬ４ᶄ－联苯四甲酸二酐(α－ＢＰＤＡ)作为二酐与含氟芳香二胺反应制备了两种聚酰亚胺薄膜ꎬ由于选用的二酐使聚酰亚胺主链中带有了非共平面结构以及非共平面结构与氟原子的协同作用ꎬ使得薄膜的光学性能得到了明显提高ꎬ４５０ｎｍ处透光率接近９３％ꎬ几乎接近无色ꎮ相对于引入非共平面结构而言ꎬ引入含氟基团和脂环结构对ＰＩ薄膜光学性能的提高更显著ꎬ而非平面结构的优势在于对分子链中刚性结构没有影响ꎬ因此不会牺牲薄膜的力学和耐热稳定性ꎮ在分子设计中ꎬ可以考虑在引入非共平面结构的同时再引入含氟基团或脂环结构等ꎬ在多因素的协同作用下提高薄膜的综合性能ꎮ１.４㊀其他类ＰＩ薄膜间位取代结构增加了自由体积ꎬ降低了分子间的作用力ꎬ故可有效减少电子转移络合物的形成ꎮ张玉谦等[２４]通过以２ꎬ７－双(３－氨基苯氧基)噻嗯(ＡＰＯＴ)作为二胺引入了间位取代结构ꎬ以３ꎬ３ᶄꎬ４ꎬ４ᶄ－二苯醚四酸二酐(ＯＤＰＡ)㊁４ꎬ４ᶄ－(六氟异丙烯)二酞酸酐(６ＦＤＡ)为二酐ꎬ分别通过化学亚胺法制得了两种ＰＩ薄膜ꎬ薄膜在４５０ｎｍ处的透光率分别为８６％和８７％ꎬ且具有较高的折射率ꎮ与以含有对位取代结构的２ꎬ７－双(４－氨基亚苯基硫烷基)噻嗯(ＡＰＴＴ)为二胺ꎬＯＤＰＡ㊁２ꎬ３ꎬ３ᶄꎬ４ᶄ－联苯四羧酸二酐(α－ＢＰＤＡ)为二酐所制备的ＰＩ薄膜相比ꎬ光学性能有明显的提高ꎮ砜基中由于有硫原子ꎬ故而电负性较高ꎬ吸电子性强ꎬ可有效抑制电子转移络合物的形成ꎮ张谭妹等[２５]将砜基和间位取代结构引入自制的新型二胺ꎬ以６ＦＤＡ㊁ＢＰＤＡ为二酐制备的聚酰亚胺薄膜具有良好的无色透明性ꎬ玻璃化转变温度高且具有荧光功能ꎮ除此之外ꎬ引入醚键㊁体积较大的取代基㊁减少共轭双键结构等都对ＰＩ薄膜的光学性能有所提高ꎬ而各种方法也都有其利弊ꎬ如柔性的醚键在提升透光率的同时会使薄膜的机械强度下降ꎬ因此ꎬ选取合８２合成技术及应用第３４卷适的二胺㊁二酐ꎬ使分子链的设计做到取长补短是制备无色透明聚酰亚胺薄膜的关键所在ꎮ２㊀应㊀用随着时代的发展ꎬ光电器件的更新换代越来越快ꎬ人们对光电器件的性能也提出了越来越高的要求ꎬ如轻质化㊁超薄化和柔性化等ꎮ这种趋势为无色透明聚酰亚胺光学薄膜的发展提供了巨大的机遇ꎮ无色透明ＰＩ薄膜具有轻薄㊁透明㊁可耐高温㊁加工性好等优点ꎬ可用于柔性显示器件㊁柔性太阳能电池等各种基体ꎬ在光电子领域得到了广泛的应用ꎮ此外ꎬ无色透明ＰＩ薄膜还是未来柔性封装的重点研究材料ꎮ２.１㊀柔性显示器件衬底柔性衬底是柔性显示器件中的重要组成部分ꎬ起到了结构支撑以及为光信号传输提供介质的作用ꎬ柔性衬底的特性和功能在很大程度上决定着柔性器件的质量ꎮ目前ꎬ柔性显示器的衬底主要有三种:薄玻璃㊁透明塑料(聚合物)和金属箔ꎮ透明塑料基体与薄玻璃都具有良好的透光率ꎬ但透明塑料基体同时还具有与金属箔相当的柔韧性[２６]ꎮ因此ꎬ透明塑料基体是柔性显示的理想选择ꎮ采用塑料衬底的柔性显示器具有薄㊁轻㊁柔性好等优点ꎬ具有广阔的发展前景ꎮ无色透明ＰＩ薄膜热稳定性能和机械性能优异ꎬ抗张强度高ꎬ除了目前广泛使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(ＰＥＴ)薄膜外ꎬＰＩ薄膜被业界认为是最适宜做柔性衬底的材料之一ꎮ２.２㊀柔性薄膜太阳能电池衬底柔性薄膜太阳能电池是一种性能优良且成本低廉的先进电池ꎬ可用于太阳能手电筒㊁太阳能背包㊁太阳能汽车或集成在屋顶或外墙上ꎬ用途十分广泛ꎮ传统的薄膜太阳能电池对形状没有适应性ꎬ而在柔性聚合物基板上制备薄膜太阳能电池可以解决这一问题ꎬ并能降低电池的重量和成本ꎮ无色透明ＰＩ薄膜具有极佳的光学透明性和优异的耐高温性ꎬ可以承受加工过程中４５０ħ以上的高温ꎬ为生产高效太阳能电池提供了可能ꎮ２.３㊀柔性封装材料基板封装指的是用绝缘材料将集成电路打包ꎬ将电路与外界隔离ꎬ以防止空气中的杂质腐蚀电路ꎬ同时也便于电路的安装和运输ꎮ目前ꎬ光电器件的发展趋势为超薄化㊁轻质化和柔性化ꎬ这就需要相应的高性能柔性封装材料ꎮ传统的玻璃基板厚度较大ꎬ质量偏大且不具备柔性ꎬ无法满足未来柔性封装材料的要求ꎮ无色透明ＰＩ薄膜能满足柔性要求ꎬ且透明质轻ꎬ可耐高温和高压ꎬ因此是未来柔性封装基板材料的首选ꎮ３㊀结㊀论通过分子结构设计ꎬ如在主链上引入含氟基团㊁脂环结构㊁非共平面结构㊁间位取代结构㊁砜基等ꎬ或者将上述因素结合起来发挥协同作用ꎬ都能有效地提高聚酰亚胺薄膜的光学性能ꎮ在提高ＰＩ薄膜的光学性能同时ꎬ也要兼顾ＰＩ薄膜的其他性能ꎬ如力学性能㊁介电性能和耐热稳定性ꎮ此外ꎬ利用纳米复合效应可以在保持ＰＩ薄膜光学性能的前提下ꎬ降低薄膜的热膨胀系数提高机械和耐热性能[２７２８]ꎮ无色透明ＰＩ薄膜无疑是一种技术含量高㊁附加值高的新型材料ꎬ优良的综合性能使其成为先进光电器件的理想选择ꎮ可以预见ꎬ随着光电制造需求的不断增加ꎬ无色透明ＰＩ薄膜的研究将会受到学术界和工业界的更多关注ꎬ无色透明ＰＩ薄膜正面临着巨大的发展机遇ꎮ目前无色透明ＰＩ薄膜在市面上非常有限ꎬ成本昂贵ꎬ仅应用于高端电子产品ꎮ因此ꎬ如何降低无色透明ＰＩ薄膜的成本值得广大材料研究人员深入研究ꎮ参考文献:[１]㊀许梅芳ꎬ虞鑫海ꎬ徐永芬.功能性聚酰亚胺的研究进展[Ｊ].化工新型材料ꎬ２０１３ꎬ４１(９):１３＋７.[２]㊀任小龙.电子行业用特种聚酰亚胺薄膜研究进展[Ｃ].//第十六届中国覆铜板技术 市场研讨会论文集ꎬ２０１５:１５３１６５. [３]㊀任小龙ꎬ张俊杰ꎬ李立严ꎬ等.无色透明聚酰亚胺薄膜研究进展[Ｊ].中国塑料ꎬ２０１５ꎬ２９(５):５１３.[４]㊀潘晓娣ꎬ戴钧明ꎬ钱明球.聚酰亚胺薄膜的国内外开发进展[Ｊ].合成技术及应用ꎬ２０１８ꎬ３３(２):２２２８.[５]㊀虞鑫海.全芳型含氟无色透明聚酰亚胺薄膜及其制备方法:中国ꎬ１０１５９７４２８Ｂ[Ｐ].２０１２０２０１.[６]㊀张丽娟ꎬ虞鑫海ꎬ徐永芬ꎬ等.１ꎬ３－双(４－氨基－２－三氟甲基苯氧基)苯及其无色透明聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究[Ｊ].绝缘材料ꎬ２０１０ꎬ４３(１):４８＋１３.[７]㊀韩青霞ꎬ宋丽贤ꎬ张平ꎬ等.含氟二胺的合成及透明聚酰亚胺薄膜的性能研究[Ｊ].绝缘材料ꎬ２０１３ꎬ４６(３):５１５５. [８]㊀张明艳ꎬ高升ꎬ吴子剑ꎬ等.共聚制备低热膨胀透明聚酰亚胺薄膜[Ｊ].材料科学与工艺ꎬ２０１９ꎬ２７(１):８１８６. [９]㊀陈颖ꎬ黄杰ꎬ张文祥ꎬ等.新型无色透明聚酰亚胺薄膜的制备与性能研究[Ｊ].绝缘材料ꎬ２０１８ꎬ５１(８):１５.[１０]ＣｈｏＨＭꎬＪｅｏｎｇＹＨꎬＰａｒｋＨＪ.Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅｆｉｌｍ:ＵＳꎬ８８４６８５２Ｂ２[Ｐ].２０１４０９３０.[１１]ＳｉｎｇＪＹꎬＬｅｅＪＨꎬＹｅｏＹＳꎬｅｔａｌ.Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｐｏｌｙｉｍｉｄｅｗｉｔｈｌｏｗ９２第４期李智杰等.无色透明聚酰亚胺薄膜的研究进展ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆＴｈｅｒｍａｌＥｘｐａｎｓｉｏｎ:ＫＲꎬ２０１１０１４６６２[Ｐ].２０１１１２３０.[１２]虞鑫海ꎬ阿尔斯兰 麦麦提敏.含脂环聚酰亚胺薄膜及其制备方法:中国ꎬ１０１５８０６３７Ａ[Ｐ].２００９１１１８.[１３]徐永芬ꎬ王玉帛ꎬ浦一帆ꎬ等.３ꎬ３ᶄ－二甲基－４ꎬ４ᶄ－二氨基二环己基甲烷型聚酰亚胺薄膜的制备与性能表征[Ｊ].绝缘材料ꎬ２０１７ꎬ５０(９):４０４５.[１４]张玲ꎬ徐瑛ꎬ陈妤红ꎬ等.可溶性透明聚酰亚胺薄膜的合成及性能研究[Ｊ].绝缘材料ꎬ２０１６ꎬ４９(４):１４１８.[１５]刘金刚ꎬ李卓ꎬ高志琪ꎬ等.含氟半脂环透明聚酰亚胺薄膜的制备和性能[Ｊ].材料研究学报ꎬ２００８ꎬ２２(６):６１５６１８. [１６]王大可ꎬ王光辉.一种高透明性聚酰亚胺新材料的制备方法:中国ꎬ１０９２３２８８９Ａ[Ｐ].２０１９０１１８.[１７]鲁云华ꎬ胡知之ꎬ王永飞ꎬ等.一种新型含氟共聚聚酰亚胺及其制备方法:中国ꎬ１０１８３１０７４Ａ[Ｐ].２０１００９１５.[１８]胡知之ꎬ鲁云华ꎬ房庆旭ꎬ等.可溶性含氟芳香半脂环聚酰亚胺膜材料及其制备方法:中国ꎬ１０２８９８６４４Ａ[Ｐ].２０１３０１３０. [１９]ＯｇｕｒｏＨꎬＫｉｈａｒａＳꎬＢｉｔｏＴ.Ｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｐｒｏｄｕｃｉｎｇｓｏｌｖｅｎｔ￣ｓｏｌｕｂｌｅｐｏｌｙｉｍｉｄｅ:ＵＳꎬ７０７８４７７[Ｐ].２００６０７１８.[２０]ＨｉｄｅｏＳꎬＴｏｙｏｈｉｋｏＡꎬＫｏｕｊｉｒｏｕＴꎬｅｔａｌ.ＴｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄＸ￣ｒａｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ１ꎬ２ꎬ３ꎬ４－ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅａｎｄｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆａｎｅｗｔｙｐｅｏｆｐｏｌｙｉｍｉｄｅｓｈｏｗｉｎｇｅｘｃｅｌｌｅｎｔｔｒａｎｓ￣ｐａｒｅｎｃｙａｎｄｈｅａｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅＰａｒｔＡＰｏｌｙｍｅｒＣｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ２０００ꎬ３８(１):１０８１１６.[２１]裴响林.可溶性高光学透明性聚酰亚胺的制备与性能研究[Ｄ].桂林:桂林理工大学ꎬ２０１５.[２２]莫鑫ꎬ李光ꎬ江建明.一类具有高光学透明㊁高可溶聚酰亚胺薄膜的合成与表征[Ｊ].材料导报ꎬ２０１２ꎬ２６(２):６７７１. [２３]刘金刚ꎬ张秀敏ꎬ孔祥飞ꎬ等.无色透明耐高温聚酰亚胺膜材料的制备与性能研究[Ｊ].功能材料ꎬ２００６ꎬ３７(９):１４９６１４９９. [２４]张玉谦ꎬ滕国荣.一种高性能无色透明聚酰亚胺薄膜及制备方法:中国ꎬ１０９２８０１６６Ａ[Ｐ].２０１９０１２９.[２５]张谭妹.含芳砜结构无色透明聚酰亚胺的制备及性能研究[Ｃ].//２０１５年全国高分子学术论文报告会论文摘要集－主题Ｇ光电功能高分子ꎬ２０１５:１.[２６]ＮｉＨＪꎬＬｉｕＪＧꎬＷａｎｇＺＨꎬｅｔａｌ.Ａｒｅｖｉｅｗｏｎｃｏｌｏｒｌｅｓｓａｎｄｏｐｔｉ￣ｃａｌｌｙｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｐｏｌｙｉｍｉｄｅｆｉｌｍｓ:Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙꎬｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒ￣ｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｈｅｍ￣ｉｓｔｒｙꎬ２０１５ꎬ２８(１):１６２７.[２７]ＪｉｎＨＳꎬＣｈａｎｇＪＨꎬＫｉｍＪＣ.Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｏｌｏｒｌｅｓｓｐｏｌｙｉｍｉｄｅｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｆｉｌｍｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｐｅｎｄａｎｔｔｒｉｆｌｕ￣ｏｒｏｍｅｔｈｙｌｇｒｏｕｐｓ[Ｊ].ＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２００８ꎬ１６(６):５０３５０９.[２８]杨木泉ꎬ张洪峰ꎬ厉蕾ꎬ等.耐高温无色透明聚酰亚胺/ＳｉＯ２纳米复合薄膜的合成及性能研究[Ｊ].绝缘材料ꎬ２０１７ꎬ５０(１０):１５＋９.ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｃｏｌｏｒｌｅｓｓａｎｄｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｐｏｌｙｉｍｉｄｅｆｉｌｍｓＬｉＺｈｉｊｉｅꎬＹｕＸｉｎｈａｉ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙꎬＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＤｏｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｇｈａｉ２０１６００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｖｉｅｗｅｄｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｏｌｏｒｌｅｓｓａｎｄｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｐｏｌｙｉｍｉｄｅｆｉｌｍｓ.Ｆｉｒｓｔｌｙꎬｉｔａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｒｅａｓｏｎｆｏｒｔｈｅｃｏｌｏｒｏｆｔｈｅｐｏｌｙｉｍｉｄｅｆｉｌｍａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｓｅｖｅｒａｌｍａｉｎｍｅｔｈｏｄｓꎬｉｎｔｒｏ￣ｄｕｃｉｎｇｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄｇｒｏｕｐｓꎬａｌｉｃｙｃｌｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｎｏｎｃｏｐｌａｎａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｎｔｏｔｈｅｍａｉｎｃｈａｉｎꎬｔｏｍａｋｅｃｏｌｏｒｌｅｓｓａｎｄｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｐｏｌｙｉｍｉｄｅｆｉｌｍｓｉｎｔｅｒｍｓｏｆｍｏｌｅｃｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎ.Ｔｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｏｆｔｈｅｓｅｍｅｔｈｏｄｓ.Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎꎬｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｏｌｏｒｌｅｓｓａｎｄｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｐｏｌｙｉｍｉｄｅｆｉｌｍｉｎｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｅｖｉｃｅｓｗａｓａｌｓｏｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｐｏｌｙｉｍｉｄｅꎻｔｈｉｎｆｉｌｍꎻｃｏｌｏｒｌｅｓｓａｎｄｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔꎻｍｏｌｅｃｕｌｅｄｅｓｉｇｎꎻａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ０３合成技术及应用第３４卷。
薄膜材料研究进展
薄膜材料研究进展薄膜材料是一种厚度在纳米至微米尺度的材料，具有广泛的应用前景，包括光电子器件、能源存储和转换、传感器、生物医学等领域。
薄膜材料的研究进展不仅体现了新材料、新方法的发展，也推动了新技术的应用和产业化。
一方面，近年来，新型薄膜材料的研究不断涌现，具有优异性能和应用潜力。
例如，二维材料是指在垂直于表面方向上只有一层原子或分子的材料，具有优异的电子、光学和力学性能。
石墨烯作为最早被发现的二维材料之一，开创了二维材料研究的新时代。
石墨烯的研究不仅涉及到其物理性质的探索，还涉及到其制备方法、功能化和应用等方面的研究。
另外，由于薄膜材料的特殊结构和表面效应，进一步发展了金属薄膜、氧化物薄膜、硅基薄膜等。
另一方面，薄膜材料的制备方法也在不断发展。
传统的制备方法主要包括物理蒸发、溅射、化学气相沉积等。
现在，越来越多的新型制备方法被提出，例如溶液旋转涂覆法、原子层沉积法、分子束外延等。
这些新方法不仅可以控制材料的成分、形貌和结构，还可以实现材料的可扩展性和低成本制备。
与此同时，薄膜材料的应用也在不断深入。
一方面，薄膜材料在光电子器件中的应用十分广泛。
例如，有机太阳能电池利用聚合物或小分子材料作为活性层，实现了高效的转换效率。
另外，石墨烯和二维材料在光电器件中也显示出了巨大的应用潜力，例如用于透明电极、光学传感器和光电调制器。
另一方面，薄膜材料在能源存储和转换领域也有重要应用。
金属薄膜、氧化物薄膜和非晶硅等材料用于太阳能电池、电化学电池和燃料电池等能量转换系统。
此外，薄膜传感器在环境监测、生物医学和智能手机等领域也得到了广泛应用。
总之，薄膜材料的研究进展涉及到新材料的发现和制备方法的不断创新。
这些进展不仅推动了新技术的发展，也为应用和产业化提供了新的可能性。
我们有理由相信，随着薄膜材料研究的不断深入，我们将会看到更多的材料突破、新方法出现和应用领域的拓展。
新型薄膜材料
新型薄膜材料
随着科技的不断进步，新型薄膜材料在各个领域都展现出了巨大的应用潜力。
新型薄膜材料具有轻薄、柔软、透明、耐磨损、耐高温等特点，广泛应用于光电子器件、柔性显示器、电池、传感器、光伏设备等领域。
本文将就新型薄膜材料的特点、应用和发展前景进行探讨。
首先，新型薄膜材料具有优异的光学性能，可以用于制备柔性显示器。
相比传统的玻璃基板，新型薄膜材料更轻薄柔软，可以制备成可卷曲的显示器，极大地提高了显示器的便携性和耐用性。
同时，新型薄膜材料的透明度也非常高，能够保证显示器的清晰度和亮度，满足人们对高清晰度显示的需求。
其次，新型薄膜材料在能源领域也有着广泛的应用前景。
例如，柔性太阳能电池利用新型薄膜材料的轻薄柔软特性，可以在建筑物表面、车辆表面等曲面上进行安装，发挥太阳能电池的最大功效，实现能源的可持续利用。
此外，新型薄膜材料还可以用于制备锂离子电池的隔膜，提高电池的安全性和循环寿命。
再者，新型薄膜材料在传感器领域也有着广泛的应用前景。
由于其柔软性和透明性，可以制备成各种形状的传感器，用于医疗设备、智能穿戴设备等领域。
新型薄膜材料的高灵敏度和高稳定性，能够准确地感知各种生物信号和环境信号，为健康监测和环境监测提供了新的可能性。
综上所述，新型薄膜材料具有广泛的应用前景，将会在光电子器件、柔性显示器、能源领域、传感器等领域发挥重要作用。
随着科技的不断进步和新材料的不断涌现，相信新型薄膜材料将会在未来展现出更加广阔的发展空间，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
透明导电薄膜的制备方法及性能研究
透明导电薄膜的制备方法及性能研究透明导电薄膜是一种具有高透明度和导电性能的材料，广泛应用于电子显示器、太阳能电池和触摸屏等领域。
本文将介绍透明导电薄膜的制备方法及其性能研究进展。
一、化学合成法化学合成法是一种常用的制备透明导电薄膜的方法。
通过溶胶-凝胶法、电化学沉积法等技术可以制备出高质量的透明导电薄膜。
以溶胶-凝胶法为例，首先将适量的导电材料（如氧化锌、氧化铟锡等）与有机聚合物（如聚乙烯醇）溶解在有机溶剂中形成溶胶，然后通过旋涂、喷涂等方法将溶胶均匀涂覆在基材上，再通过热处理或紫外辐射交联使溶胶形成透明导电薄膜。
这种方法制备的透明导电薄膜具有优良的导电性能和透明度。
二、蒸镀法蒸镀法是一种传统的制备透明导电薄膜的方法。
该方法通过真空蒸发技术或磁控溅射技术在基材表面沉积金属或合金材料薄膜，形成具有导电性的透明膜层。
以氧化锌薄膜为例，通过真空蒸发技术可以得到高质量的透明导电薄膜。
然而，蒸镀法制备的透明导电薄膜存在薄膜粘附性较差、生长速率慢以及材料利用率低等问题。
三、柔性基材的应用在透明导电薄膜的制备中，柔性基材的应用具有重要意义。
传统的透明导电薄膜多采用玻璃等刚性材料作为基材，但刚性基材存在脆性和重量大的问题，不适用于柔性显示器等需要弯曲的电子器件。
因此，研究人员开始探索采用柔性基材制备透明导电薄膜。
例如，将透明导电薄膜沉积在聚合物薄膜上，可以得到柔性透明导电薄膜。
这种薄膜具有良好的柔韧性和可拉伸性，适用于弯曲形状的电子器件。
四、性能研究进展透明导电薄膜的性能研究主要涉及导电性能和光学性能两个方面。
导电性能是透明导电薄膜最重要的性能指标之一。
研究人员通过电阻率测试、霍尔效应等方法来评价透明导电薄膜的导电性能。
光学性能主要包括可见光透射率和反射率。
研究人员通过紫外-可见光光谱仪等设备来测量透明导电薄膜在可见光波段的透过率和反射率。
同时，还可以通过扫描电子显微镜、原子力显微镜等设备来观察透明导电薄膜的表面形貌和微观结构。
透明耐磨薄膜材料的研究进展
常 用 的有 Ｓ ｉ Ｏ ，Ｚ ｒ Ｏ ，Ｔ ｉ Ｏ 等 。其 中 Ｓ ｉ Ｏ 价 格便 宜 ，工 业上 应用 较
为 广泛 ：二 氧化 硅 的引入 分 为二类 ，一 类是 通过 采用 硅溶 胶的 方法 引
使 用 温度 低 、耐 热性 差 、吸水 率 高 、耐 磨 及耐有 机溶 剂性 差 。人 类为 源自关键词 ：耐磨 薄膜一
杂化材料
有机 一无机复合薄膜
改进有机 材料 耐磨性 最有效 的办 法是在 机材料 中 引入 无机 微粒 子 ，
、
透 明耐磨薄 膜材料 的性能 介绍
透 明 塑料 具有 很 多优 良的性 能 ，如加 工 性能 、耐 候性 、电绝 缘性
好 ，光学 性能 优 异 ，且质 轻性 韧 ，广 泛应 用各个 领 域 。不 足 之处 就是
２ ０ １ ３ ８ 年 月 Ｉ Ｉ
一
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｒ ａ ｄ ｅ
中国化工贸易
盎
透明耐磨 薄膜材料 的研究进展
邝洪光
（ 东莞市 环境保 护局 。广东 东莞 摘 ５ ２ ３ ０ ０ ０ ）
要 ：透 明耐磨薄膜材料性能优 良，应用广泛。本文简述 了透 明耐磨薄膜的性能 ，种类和制备 方法及研 究重点和发展 方向。
合 的 闷的 ，一些 涂 层需要 对基 板进 行 预处 理 。常 用 的薄膜 制备 方法 有
三 种 ：浸 涂 、旋 涂和 喷 涂 ，三 种方 法 各有 其优缺 点 。喷涂 一般 用于 工 业 化大 面积 透 明薄膜 的制 作过 程 中 。在 透 明塑料 表面 涂层 上涂 一层 薄 膜 并不 意 味着耐 磨涂 层制 备 完毕 ，还有 一个 固化 过程 ，由于采 用溶胶
ITO透明导电薄膜的制备方法及研究进展
ITO透明导电薄膜的制备方法及研究进展ITO（Indium Tin Oxide）透明导电薄膜是一种广泛应用于光电器件、显示器件和太阳能电池等领域的材料。
其具有高透明度、低电阻率和良好的化学稳定性等优点，因此在光电子领域有着广泛的应用。
本文将介绍ITO透明导电薄膜的制备方法及研究进展。
目前，ITO透明导电薄膜的制备方法主要包括物理气相沉积法、溅射法和化学沉积法等。
物理气相沉积法是一种常用的制备ITO薄膜的方法。
该方法通过将金属铟和锡置于高温环境中，使其蒸发并与氧气反应生成ITO薄膜。
该方法制备的ITO薄膜具有高导电性和良好的光学透明性，但需要高温环境，且设备复杂，工艺较为复杂。
溅射法是一种常用的制备ITO薄膜的方法。
该方法通过在反应室中施加高电压，使金属铟和锡通过溅射的方式沉积在基底上，并与氧气反应生成ITO薄膜。
该方法制备的ITO薄膜具有较高的导电性和较好的光学透明性，且工艺相对简单，适用于大面积的制备。
化学沉积法是一种低温制备ITO薄膜的方法。
该方法通过将金属铟和锡的化合物溶液沉积在基底上，并经过热处理使其转化为ITO薄膜。
该方法制备的ITO薄膜具有较高的导电性和较好的光学透明性，且适用于各种基底材料，具有较大的潜力。
除了以上方法，还有一些新的制备ITO薄膜的方法正在研究中，如溶胶-凝胶法、电化学法和磁控溅射法等。
这些方法具有制备工艺简单、成本低廉和适用于大面积制备等优点，但仍需进一步研究和改进。
近年来，研究人员对ITO透明导电薄膜进行了许多研究，主要集中在提高其电学性能、光学性能和稳定性等方面。
一方面，研究人员通过调节制备条件、添加掺杂剂和优化薄膜结构等方法，提高了ITO薄膜的导电性能和光学透明性。
另一方面，研究人员也致力于开发替代ITO薄膜的材料，如氧化锌、氮化铟锌和导电高分子等，以解决ITO薄膜在柔性器件中的应用问题。
总之，ITO透明导电薄膜具有广泛的应用前景，其制备方法和研究进展正在不断地发展和完善。
耐磨透明超疏水薄膜的制备及工艺研究
耐磨透明超疏水薄膜的制备及工艺研究王薇;周忠华;脱永峰;黄悦【摘要】以正硅酸乙酯为原料,采用溶胶凝胶法,在酸性条件下,制得无色透明SiO2溶胶,作为上下层;以表面疏水处理的SiO2粉体(R974)为中间层;制备“SiO2溶胶/R974/SiO2溶胶”三明治式涂层于玻璃基板表面;经氟硅烷修饰可得到透明耐磨超疏水薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)及原子力显微镜(AFM)表征,膜层具有分层凹凸结构.所得膜层接触角大于150°,可见光透射比为85.6％,雾度小于2％.经耐磨性测试后,接触角为102.0°,可见光透射比为85.6％,雾度小于1.0％.考察了溶胶浓度、热处理温度和涂膜方式对膜层性能的影响.【期刊名称】《厦门大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(053)005【总页数】8页(P718-725)【关键词】SiO2溶胶;溶胶-凝胶法;透明超疏水薄膜;分层凹凸结构;工艺影响【作者】王薇;周忠华;脱永峰;黄悦【作者单位】厦门大学材料学院,福建厦门 361005;厦门大学材料学院,福建厦门361005;福建省特种先进材料重点实验室(厦门大学),福建厦门 361005;厦门大学材料学院,福建厦门 361005;厦门大学材料学院,福建厦门 361005;福建省特种先进材料重点实验室(厦门大学),福建厦门 361005【正文语种】中文【中图分类】TB321透明超疏水薄膜,因具有良好的可见光透射比、疏水防污性、自清洁性等特性,在汽车、游艇、飞机等的玻璃上具有应用前景．其中耐磨特性是透明超疏水薄膜的应用必备条件．超疏水表面,其结构特征既要表面粗糙，又要表面能低．Barthlott等[1]观察荷叶表面自洁净,认为超疏水起因于微米结构乳突粗糙表面和表面蜡状物的存在．江雷[2]进一步发现,在荷叶表面微米结构的乳突上存在纳米结构,认为此双微观结构是引起表面防污自清洁的根本原因．表面润湿性由表面化学组成和表面的微观几何结构两方面控制[3]．对于光滑表面可用Young方程[4]描述,Wenzel等[5]对Young方程进行了修正,Cassie[6]发展了Wenzel理论,提出粗糙的低表面能表面可实现超疏水性．目前,构筑超疏水薄膜一般通过两步实现[7]．首先在材料表面制备微纳米凹凸结构,然后在表面上修饰具有疏水作用的低表面能物质分子层[8],表面粗糙度越大,对增大水接触角有利．但是,超疏水表面结构上大的粗糙度会导致大的光散射,影响雾度[9],因此,制备超疏水透明薄膜,挑战性大．Xu等[10]利用溶胶-凝胶技术,在正硅酸乙酯水解得到的溶胶中,添加3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APS)进行改性,制备了有机无机复合透明超疏水薄膜;当APS体积分数超过0.36%时,表面结构由Wenzel模型变为Cassie模型,接触角达到155°,滚动角小于2°,可见光透射比达到88%；但他们没有对膜层的耐磨性能进行研究．由于耐磨性与表面粗糙度相互矛盾,制备高粗糙度同时耐磨耗且透明的超疏水薄膜,具有更大的挑战性．目前对超疏水透明耐磨工作的探讨相对较少．本实验设计了一种三明治薄膜,制备了分层凹凸表面结构,经氟硅烷修饰,得到具有一定耐磨性能的透明超疏水薄膜．实验采用溶胶-凝胶技术[11-12],以硝酸做催化剂制备酸性SiO2溶胶．此无机SiO2溶胶体系黏结性强,可与玻璃基底很好地黏附,得到透明膜层[13]．由SiO2小颗粒团聚的疏水型气相SiO2纳米粉体(R974)分散液作为中间层,以SiO2溶胶为上下层对结构进行保护,形成分层凹凸结构表面;经低表面能物质氟硅烷修饰后得到透明超疏水薄膜．膜层结构起伏控制在1 μm以下,可见光透过性好,且具备耐磨擦性能．实验操作简单、成本低廉、适合大规模制备,具有广阔的应用前景．1 实验1.1 材料与仪器正硅酸乙酯,分析纯,天津永大化学试剂有限公司;浓硝酸、无水乙醇,分析纯,国药集团化学试剂有限公司;疏水型气相SiO2纳米粉体(R974),赢创德固赛特种化学(上海)有限公司;全氟十二烷基三氯硅烷,纯度97%(质量分数，下同),东京化成工业株式会社;去离子水,自制．直线泰泊尔磨耗仪,5900,美国Taber;紫外/可见/近红外分光光度计,Lambda950,美国PerkinElmer;雾度测定计,SGH-2,北京金博泰光电科技有限公司;接触角测量仪,DGD-ADR,法国GBX公司;粒径测定仪,BT-90,丹东百特仪器有限公司;场发射高倍电子扫描电镜(SEM),LEO-1530,Oxford Instrument;原子力显微镜(AFM),nanoscope multimode Ⅷ,美国Veeco Instruments公司．1.2 制备方法取1 g正硅酸乙酯缓慢滴加到8 g无水乙醇和1 g去离子水的混合液中,用硝酸调节pH至1～2,搅拌2 h,制得质量分数10%的SiO2溶胶.取1 g R974粉末添加到49 g无水乙醇中,用高速旋转仪搅拌30 min,所得溶液超声30 min,制得质量分数为2%的R974乙醇分散液．在规格为15 cm×15 cm×3.2 mm的绿玻上,采用擦涂法,分别涂抹一层SiO2溶胶,一层R974乙醇分散液和一层SiO2溶胶,150 ℃烘干．经氟硅烷(97%的全氟十二烷基三氯硅烷经乙醇稀释到0.2%后使用)修饰,制得透明超疏水薄膜，记作SiO2-10/R974-2/SiO2-10．实验选用3种不同质量分数的SiO2溶胶做对比,考察溶胶质量分数对接触角、可见光透射比、雾度及耐磨性能的影响．配制质量分数为20%和30%的SiO2溶胶,同样方法制备具有表面薄膜的玻璃样品,分别记作SiO2-20/R974-2/SiO2-20和SiO2-30/R974-2/SiO2-30．实验选用3种不同质量分数的R974乙醇分散液做对比,考察中间层疏水型SiO2浓度对接触角、可见光透射比、雾度及耐磨性能的影响．配制质量分数为1%和5%的R974乙醇分散液,同样方法制备具有表面薄膜的玻璃样品,分别记作SiO2-10/R974-1/SiO2-10和SiO2-10/R974-5/SiO2-10．1.3 性能评价取样品表面5个不同位置测水接触角、可见光透射比、雾度,取其平均值记为测量值．表面憎水性以水接触角表征,透明性以可见光透射比和雾度表征．表面水的接触角测试,水滴体积为4 μL,直径为1.5～2 mm．可见光透射比、雾度测试,玻璃样品正反面均清洁无尘．打磨实验,荷重为9.8 N/100 mm2,打磨3 000次,速率40 r/min,500个来回更换一次双层棉砂布,测打磨处的接触角、可见光透射比和雾度,评价耐磨性．打磨后接触角>90°、可见光透射比>70%、雾度<2%,为耐磨合格(参照丰田汽车标准要求)．用SEM、AFM对膜层表面形貌结构进行观察分析．2 结果与分析2.1 SiO2溶胶对疏水性能的影响在正硅酸乙酯中加入少量蒸馏水,二者通过水解-缩合反应,可得到无色透明的溶胶,主要反应[14-15]如式(1)～(6),体系中包含生成硅醇的水解反应(1)～(3)、生成醇的缩合反应(4)～(5)和生成水的缩合反应(6)．Si(OR)4+4H2O↔Si(OH)4+4ROH，(1)Si(OH)4→SiO2+2H2O，(2)Si(OR)4+nH2O↔Si(OH)n(OR)4-n+nROH，(3)Si(OH)n(OR)4-n+Si(OR)4O↔(OR)4-n(OH)n-1SiOSi(OR)3+ROH，(4)2Si(OH)n(OR)4-n+H2O↔(OR)3-n(OH)nSiOSi(OH)n(OR)3-n+2ROH，(5)2Si(OH)n(OR)4-n↔(OR)4-n(OH)n-1SiOSi(OH)n-1(OR)4-n+H2O.(6)根据上述反应式可知,正硅酸乙酯完全水解,所需水与正硅酸乙酯的质量比约为1∶6．质量分数为10%,20%,30%的SiO2溶胶制备过程中,水与正硅酸乙酯的质量比均大于1∶6,可促使正硅酸乙酯完全水解,在玻璃表面擦涂后经一定温度的热处理,制得的SiO2薄膜与玻璃的黏结力强[16]．3种不同质量分数的SiO2溶胶制备的样品,即SiO2-10/R974-2/SiO2-10、SiO2-20/R974-2/SiO2-20和SiO2-30/R974-2/SiO2-30,其打磨前后,接触角、可见光透射比、雾度如表1所示.数据表明,所制备出的超疏水样品在打磨前,随SiO2溶胶质量分数由10%升至30%时,接触角和可见光透射比所受影响较小,接触角由158.9°增至163.1°,可见光透射比由85.6%降至82.8%;但是,雾度由1.9%升至26.0%,上升幅度很大．雾度过大,影响玻璃样品表观,应用价值降低,实际应用要求雾度<2%．随SiO2溶胶质量分数的增加,雾度增大,是因为高浓度的SiO2溶胶不稳定,易凝胶,在玻璃表面形成块状结瘤．SiO2-10/R974-2/SiO2-10样品,接触角达158.9°、可见光透射比为85.6%、雾度为1.9%,3 000次打磨后,接触角为102.0°、可见光透射比为85.6%、雾度<表1 SiO2溶胶浓度与疏水性能的关系Tab.1 The relationship between silicasol concentration and hydrophobic property样品名称打磨前打磨后接触角/(°)可见光透射比/%雾度/%接触角/(°)可见光透射比/%雾度/% SiO2-10/R974-2/SiO2-10158.985.61.9102.085.6<1.0 SiO2-20/R974-2/SiO2-20162.484.715.4105.085.69.4 SiO2-30/R974-2/SiO2-30163.182.826.061.984.114.31.0%,呈现一定的耐磨性,得到具有一定耐磨性的透明超疏水薄膜．该透明超疏水薄膜的耐磨性,与SiO2溶胶制备过程中硅醇水解(反应式(1)～(3))和缩合(反应式(4)～(5))反应有关．反应式(1)～(5)含有羟基,羟基促使薄膜与玻璃表面通过氢键结合,增强耐磨性．我们课题组的前期工作已证实由硅酸乙酯为主原料的SiO2溶胶[11-12，17-18],在玻璃表面制备的薄膜含有羟基[12,18]．图2 R974的粒径分布Fig.2 Particle size distribution of R974样品SiO2-10/R974-2/SiO2-10的光谱图与具有单层SiO2(质量分数10%)膜玻璃样品以及空白玻璃片进行了对比,如图1所示．在波长380～780 nm,空白玻璃片可见光透射比为86.16%,单层SiO2膜玻璃样品为86.68%,而SiO2-10/R974-2/SiO2-10样品为85.68%,与空白玻璃相比变化不大．经实验验证,单层SiO2层为无色透明状,测得雾度值为0,该样品经氟硅烷修饰后,接触角只有120°,达不到超疏水状态．本工作采用SiO2溶胶作为三明治式涂层的上下层,主要是为了提高黏结力和耐磨性；为了得到超疏水,需用R974作为三明治式涂层的中间层,来构筑粗糙结构．但是,更进一步实验表明,采用三明治式涂层作为一个重复单元,2次及以上多次重复涂抹,雾度>2%,不能满足实际应用要求．因此本文中只选用一层三明治式涂层进行涂膜．图1 空白玻璃、单层SiO2膜玻璃、样品SiO2-10/R974-2/SiO2-10的紫外-可见光谱对比图Fig.1 UV-vis spectra of glass, SiO2-10/glass, SiO2-10/R974-2/SiO2-10 samples2.2 R974分散液对疏水性能的影响R974是二甲基二氯硅烷 (DDS)表面改性疏水型气相纳米SiO2颗粒,比表面积170 m2/g,平均粒径12 nm,SiO2质量分数99.8%,pH值在3.7～4.7之间,属于酸性体系．本实验选用乙醇作为R974粉体的分散剂．图2为质量分数2%的R974乙醇分散液中,颗粒的粒径分布图．分析可知,分散液中颗粒的平均粒径为232 nm,中位径为227 nm,颗粒粒径介于150～350 nm之间．本实验以R974乙醇分散液为中间层,SiO2溶胶为上下层,构筑分层凹凸结构．R974乙醇分散液浓度大小,直接影响着膜层结构,进而影响膜层的接触角和雾度．1%,2%和5%的3种不同质量分数R974乙醇分散液制备的样品,SiO2-10/R974-1/SiO2-10、SiO2-10/R974-2/SiO2-10和SiO2-10/R974-5/SiO2-10,打磨前后,接触角、可见光透射比和雾度如表2所示.表2表明,超疏水样品在打磨前,当R974乙醇分散液质量分数从1%提高至2%时,接触角由153.5°升至158.9°,但同时雾度由0.5%升高到1.9%,雾度仍控制在实际应用允许的范围内(<2%);继续提高R974质量分数,雾度上升很快(14.1%),远大于2%,超出实际应用要求的范围．结合图2分析可知,虽然R974粉体一次粒径为12 nm,在分散液中由于粉体颗粒的团聚,二次粒径平均在232 nm,粒径分布集中在150～350 nm之间,由于颗粒粒径的增大,影响了光的反射和散射,因而对雾度影响较大．热处理温度对接触角、雾度和耐磨性能也有显著影响．与SiO2-10/R974-2/SiO2-10相比,保持其他工艺条件不变,其热处理温度由150 ℃改变为20 ℃或500 ℃,标记为SiO2-10/R974-2/SiO2-10 (20 ℃)、SiO2-10/R974-2/SiO2-10 (500 ℃),制备疏水薄膜．打磨前后接触角、可见光透射比、雾度如表3所示.表3表明,常温20 ℃制备的样品,雾度大(5.6%),而500 ℃高温制备的样品,接触角降低(144.4°);150 ℃热处理温度,膜层性能最佳,为透明超疏水状态,耐磨性良好．常温下,SiO2溶胶不稳定[21],不能与R974很好地混合,对R974的包裹不完全,导致结块严重,膜层的雾度变大，如图3(a)所示．500 ℃高温热处理过后,层之间缝隙被填平,层状凹凸结构被破坏,引起接触角降低，如图3(b)所示;同时打磨过程中极易产生磨痕,破坏膜层外观,导致打磨后雾度也增大(10.8%)．表2 R974乙醇分散液浓度与疏水性能的关系Tab.2 The relationship between R974 dispersion liquid concentration and hydrophobic property样品名称打磨前打磨后接触角/(°)可见光透射比/%雾度/%接触角/(°)可见光透射比/%雾度/% SiO2-10/R974-1/SiO2-10153.585.70.585.785.9<1.0 SiO2-10/R974-2/SiO2-10158.985.61.9102.085.6<1.0 SiO2-10/R974-5/SiO2-10155.584.314.118.685.4<1.0表3 热处理工艺与疏水性能的关系Tab.3 The relationship between heat treatment process and hydrophobic property热处理温度/℃打磨前打磨后接触角/(°)可见光透射比/%雾度/%接触角/(°)可见光透射比/%雾度/%20157.985.45.663.085.4<1.0 150158.985.61.9102.085.6<1.0 500144.484.04.7102.385.910.8(a)20 ℃;(b)500 ℃.图3 不同热处理温度样品的SEM图Fig.3 SEM images of the samples with different heat treatment膜层涂抹方式对接触角、雾度和耐磨性能有影响．与SiO2-10/R974-2/SiO2-10相比,保持其他工艺条件不变,涂抹方式由擦涂改变为喷涂或旋涂,制备疏水薄膜．打磨前后的接触角、可见光透射比、雾度如表4所示.表4可知,只有SiO2-10/R974-2/SiO2-10(擦涂)样品的工艺条件满足实验要求,可制得透明超疏水薄膜,并且具有良好的耐磨性能．旋涂得到的样品由于转速太快,膜层面不能均匀分布于整个玻璃基底上,导致样品产生雾度,膜层表观不均匀．喷涂得到的膜层厚度较大,在玻璃基底表面铺展不开,膜层雾度增大易破裂．所拍摄实物照片如图4所示.2.5 SEM分析图5为3种不同质量分数SiO2溶胶制备的样品,打磨前后的SEM表面微观形貌图．分析图5(b)、(c)可知,图中表层有平整光滑部分,该表层是SiO2溶胶形成的膜层;表层以下有均匀分布的、粒径介于150～350 nm的细小球形颗粒聚集体,该聚集体是由R974团聚后形成的．最外层为SiO2溶胶,中间为R974,最内层同样是SiO2溶胶,形成类似三明治层．中间R974用于构筑凹凸结构,上下SiO2溶胶层主要用于黏结R974颗粒与玻璃表面．针对SiO2-10/R974-2/SiO2-10样品,将表面SEM图(图5(a))与断面SEM图(图6(a))以及AFM图(图7(a)、(b))结合分析表明,SiO2溶胶质量分数为10%时,膜层表面均匀分布着纳米级别的颗粒,并没有结块现象,膜层具有凹凸结构形貌;同理可知,SiO2溶胶质量分数为20%时,如图5(b),膜层表面颗粒物大面积聚积成微米级块状(<1 μm),导致雾度增大(表1);同理,SiO2溶胶质量分数为30%时,如图5(c),由于颗粒的严重聚集结块,形成大于1 μm的块状体,雾度大幅增大(表1)．由图5(d)～(f)可知,经过打磨,凹凸结构表面被打平,致使膜层接触角下降(表1),但样品SiO2-10/R974-2/SiO2-10仍存在纳米级表面凹凸(如图5(d)、图6(b)和图7(c)、(d)),仍保持一定的憎水性(接触角为102.0°)．(a)空白玻璃片；(b)～(d)分别经擦涂、旋涂、喷涂后的SiO2-10/R974-2/SiO2-10.图4 不同涂膜工艺的实物图Fig.4 Pictures of the samples with different coating ways表4 涂膜工艺与疏水性能的关系Tab.4 The relationship between coating process and hydrophobic property涂抹方式打磨前打磨后接触角/(°)可见光透射比/%雾度/%接触角/(°)可见光透射比/%雾度/% 擦涂158.985.61.9102.085.6<1.0 旋涂158.186.63.491.085.7<1.0 喷涂145.581.846.372.384.615.4SiO2-10/R974-2/SiO2-10:(a)打磨前，(d)打磨后；SiO2-20/R974-2/SiO2-20：(b)打磨前，(e)打磨后；SiO2-30/R974-2/SiO2-30：(c)打磨前，(f)打磨后.图5 不同质量分数SiO2样品的SEM图Fig.5 SEM images of the samples with different concentration of SiO2图6 样品SiO2-10/R974-2/SiO2-10打磨前(a)、打磨后(b)的断面SEM图Fig.6 SEM images of the samples SiO2-10/R974-2/SiO2-10 before(a)and after(b) sanding图7 样品SiO2-10/R974-2/SiO2-10打磨前(a和b)和打磨后(c和d)AFM图Fig.7 AFM images of the SiO2-10/R974-2/SiO2-10 sample before sanding (a and b) and after sanding(c and d)图6为样品SiO2-10/R974-2/SiO2-10的断面SEM图,从图中可以看到,膜层在打磨前具有凹凸不平结构(图6(a)),膜层厚度为600 nm左右,打磨后(图6(b)),膜层厚度为200 nm左右,膜层表面接近于平整,粗糙结构起伏很小(图6(b))．该结果与AFM测试结果(打磨前最大起伏为818 nm，打磨后最大起伏为202 nm，图7)相对应．热处理对膜层结构的影响,SEM表面观察如图4所示．SiO2-10/R974-2/SiO2-10样品,20 ℃(图4(a))热处理,由于SiO2溶胶不稳定易凝胶[19],导致R974团聚比较严重,此结构与雾度增大的测试结果一致(表3);500 ℃(图4(b))热处理,层状之间的缝隙完全被填充,无层状凹凸,打磨前的接触角降低,雾度增大(表3)．20 ℃及500 ℃热处理,都得不到150 ℃热处理所形成的分层凹凸结构(图5(a)),表明热处理工艺的重要性．2.6 AFM分析图7为样品SiO2-10/R974-2/SiO2-10打磨前后的AFM图．打磨前,样品SiO2-10/R974-2/SiO2-10的粗糙度值Ra为50.4 nm,最大起伏为818 nm;打磨后,粗糙度值Ra为5.3 nm,最大起伏为202 nm．AFM结果与SEM结果(图5(a)和(d))相对应．再次表明,经过剧烈的机械打磨后,样品表面结构在很大程度上遭到破坏,但纳米级别凹凸结构仍然存在(图7(c)和(d)),雾度保持<2%,膜层可以保持90°以上的接触角(普通玻璃表面,打磨前后的接触角只有50°左右)．在1 μm范围内AFM观察的图7(a)中可以看出,样品没有经过打磨时,在1 μm范围内有很大的结构起伏,表面凹凸不平,上下起伏超过100 nm．图7(b)(在10 μm范围内AFM观察)为图7(a)视野范围的放大,可以观察到,整个凹凸不平在10 μm范围内,起伏上下不超过500 nm,即结构起伏小于1 μm,这样的结构能抑制雾度的增大,得到透明膜层．3 结论1) 由SiO2小颗粒团聚的疏水型气相SiO2纳米粉体(R974)乙醇分散液作为中间层,以SiO2溶胶为上下层,分层擦涂,可形成分层凹凸结构表面．2) 质量分数为10%的SiO2溶胶,具有较好的黏结性能,膜层透明且厚薄均匀,可与R974颗粒很好地混合黏结,用于保护凹凸结构表面．3) 150 ℃热处理样品可形成凹凸结构,不会造成结构过于致密且可抑制雾度的增大．4) 10%SiO2溶胶,2%R974乙醇分散液,在擦涂工艺条件下,150 ℃热处理后,经氟硅烷修饰,可得到透明超疏水膜层,耐磨性能良好．【相关文献】[1] Barthlott W,Neinhuis C.Purity of the sacred lotus,or escape from contamination in biological surfaces[J].Planta,1997,202(1):1-8.[2] 江雷.从自然到仿生的超疏水纳米界面材料[J].化工进展,2003,22(12):1258-1262.[3] McHale G,Shirtcliffe N J,Newton M I.Contact-angle hysteresis on super-hydrophobic surfaces[J].Langmuir,2004,20(23):10146-10149.[4] Miwa M,Nakajima A,Fujishima A,et al.Effects of the surface rough-ness on sliding angles of water droplets on superhydrophobic surfaces[J].Langmuir,2000,16(13):5754-5760.[5] Wenzel R N,Phys J.Surface roughness and contact angle[J].Colloid Chem,1949,53:1466-1467.[6] Cassie A B D.Contact angles[J].Discussions of the Faraday Society,1948,3:11-16.[7] Li X M,Reinhoudt D,Crego-Calama M.What do we need for a super-hydrophobic surface?A review on the recent progress in the preparation of super-hydrophobic surfaces [J].The Royal Society of Chemistry,2007,36:1350-1368.[8] Yildirim E H,Levent D A,Avci Y,et al.Transformation of a simple plastic into a superhydrophobic surface[J].Science,2003,299(2):1377-1380.[9] Shang H M,Wang Y,Limmer S J,et al.Optically transparent superhydrophobic silica-based films[J].Thin Solid Films,2005,472(1/2):37-43.[10] Xu Q F,Wang J N,Kevin anic-inorganic composite nanocoatings with superhydrophobicity,good transparency,and thermal stability[J].Alticle,2010,4(4):2201-2209.[11] Yang Huan,Shen Kaibo,Liu Jian,et al.Preparation and characterization of innate super-hydrophilic TiO2/SiO2 thin films [J].Materials Science Forum,2013(743/744):372-376. [12] Shen Kaibo,Yang Huan,Liu Jian,et al.Fabrication and characterization for innate super-hydrophilic SiO2 thin films [J].Materials Science Forum,2013(743/744):377-381.[13] 葛曼珍,杨辉,江仲华,等.溶胶-凝胶过程中硅酸聚合物结构及涂膜特性[J].硅酸盐通报,1994,5:32-36.[14] 余锡宾,吴虹.正硅酸乙酯的水解缩合过程研究[J].无机材料学报,1996,11(4):703-707.[15] 林健.催化剂对正硅酸乙酯水解-聚合机理的影响[J].无机材料学报,1997,12(3):363-369.[16] 王自新,赵冰.硅溶胶制备与应用[J].化学推进剂与高分子材料,2003,1(5):34-39.[17] 阳欢.具有特殊浸润性的薄膜的制备与研究[D].厦门:厦门大学,2013.[18] 沈开波.非光致超亲水SiO2薄膜的制备与表征[D].厦门:厦门大学,2013.[19] 张宛生.硅溶胶介绍[J].工业用化学品,1979,1:44-49.。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
透明耐磨薄膜材料的研究进展
摘要：透明耐磨薄膜材料性能优良，应用广泛。
本文简述了透明耐磨薄膜的性能，种类和制备方法及研究重点和发展方向。
关键词：耐磨薄膜杂化材料有机-无机复合薄膜
一、透明耐磨薄膜材料的性能介绍
透明塑料具有很多优良的性能，如加工性能、耐候性、电绝缘性好，光学性能优异，且质轻性韧，广泛应用各个领域。
不足之处就是使用温度低、耐热性差、吸水率高、耐磨及耐有机溶剂性差。
人类为扩大透明塑料的应用范围，对透明塑料进行改性处理，使薄膜即就有以上优点，又能克服上述不足之处。
二、透明耐磨薄膜的种类和制备方法
能作为透明耐磨薄膜改善透明塑料耐磨性的材料很多，根据组成和结构，透明耐磨薄膜分成三类：无机薄膜、有机薄膜和有机-无机复合薄膜。
第一类薄膜主要有无机氧化物和非氧化物两大类材料。
这两大类材料以晶态和非晶态形式存在，主要通过pvd和cvd技术沉积在塑料基板上。
目前虽然在塑料基板上有多种无机薄膜在应用，但还是存在一些不足之处：设备所能生产的材料的尺寸和形状有限制，沉积塑料板温度过高引起塑料变形或软化，无机薄膜和塑料板之间易剥落。
第二类是有机薄膜，与透明塑料结合性能良好，不会对塑料基板产生不良影响，但抗划伤、耐磨性能较差，其中聚甲醛（pom）、全
芳族聚酯（pet，pbt）、（pa）、聚四氟乙烯（ftfe）耐磨性较好，同时具有低摩擦系数，自润滑等摩擦学性能，在涂料中应用较为常见。
第三类是有机-无机复合薄膜。
目前大多数抗划伤透明有机-无机薄膜材料都是基于聚合有机硅或别的无机多聚体等具有网状结构
的物质作为骨架，同时掺入有机组成以提高与有机基板的附着力，它综合拥有上述两类薄膜的优点，同时又抗划伤、耐磨性强，是目前研究的重点。
三、当前研究的重点和发展方向
随着技术的进步，研究的深入，复合材料的性能越来越强。
下面就成膜材料、耐磨增强材料和添加剂、溶剂、薄膜制备与固化工艺等方面进行介绍
1.成膜材料
为获得具有所需性能的薄膜材料，科研人员对薄膜中相互贯穿的有机-无机网状结构方面作了深入研究。
目前能形成无机高分子的长链的元素很多，主要有全硅主链、磷和氮主链、硅氧及硅碳主链、全镓和全锡主链，硫磷氮和硫碳主链、含硼主链、以及含过渡金属主链的无机高分子。
硅树脂出现对耐磨薄膜材料的发展起了巨大的作用。
由于硅是地球上储量最丰富的元素，又因为聚硅烷既可用作结构材料又可用作功能材料。
其中主链全部是硅原子且具有有机侧链的聚硅烷仍是透明耐磨薄膜的一个研究重点，研究主要集中在通过改变侧链组成达到改性的目的，包括薄膜涂层的耐磨性能、结合
性能和固化性能。
侧链的选用跟薄膜材料的体系和基板有关，常用的侧链有r-氨丙基、乙烯基、r-甲基丙烯酰氧基等。
为进一步改善无机多聚体的脆性，常引入mma 、羟基丙烯酸酯、双酚a 等多种官能团可聚合单体，实现分子水平的杂化，提高薄膜材料的柔韧性及与基板的结合性能。
目前透明塑料用薄膜材料的研究取得了一些成果，主要研究工作集中在对有机硅水解形成的无机骨架的控制，有机-无机的杂化研究的深化，侧链各种功能性基团的引入等方面。
2.耐磨增强材料和添加剂
改进有机材料耐磨性最有效的办法是在机材料中引入无机微粒子，常用的有sio2， zro2，tio2 等。
其中sio2价格便宜，工业上应用较为广泛：二氧化硅的引入分为二类，一类是通过采用硅溶胶的方法引入，另一类是通过烷氧硅烷水解、缩聚形成二氧化硅微粒子的方法引入。
而zro2，tio2等在薄膜中的应用都是通过金属有机醇盐和无机盐的水解缩聚形成无机微粒子的方法引入。
由于薄膜的耐磨性与无机粒子的含量有关，因此无机增强体颗粒含量和尺寸匹配及无机增强体颗粒的引入方法仍是当前的研究重点。
随着生活水平和技术的提高，人们对薄膜提出了抗紫外线、自洁和抗静电等多功能化的要求，而多能化主要通过掺入各种功能添加剂实现，因此多功能添加剂的研究也是一个重点方向。
3. 溶剂
人们往往不重视溶剂在薄膜制备中的作用，认为它是挥发组份，
最后总是挥发掉而不留在薄膜中，对薄膜质量不会有很大影响。
其实，各种溶剂的溶解力及挥发率等因素对于薄膜制备、与基板结合力、表面状态、透明性等多方面件能都有极大影响。
溶剂一般为混合溶剂，由真溶剂、助溶剂和稀释剂三大部分组成。
溶剂的选用一般是根据相似相溶原则，溶剂的组成配方应根据涂料粘度、溶剂挥发率及挥发平衡原则来考虑。
随着多种不同性能的成膜材料和增强材料的变换，溶剂也要相应地加以变化以达到生产良好耐磨透明涂层的目的。
4.薄膜制备与固化工艺
薄膜制备中基板的表面处理是一个重要的过程，原因在于高分子聚合材料具有较低的表面能，表面呈现惰性和疏水性，为达到牢固结合的闷的，一些涂层需要对基板进行预处理。
常用的薄膜制备方法有三种：浸涂、旋涂和喷涂，三种方法各有其优缺点。
喷涂一般用于工业化大面积透明薄膜的制作过程中。
在透明塑料表面涂层上涂一层薄膜并不意味着耐磨涂层制备完毕，还有一个固化过程，由于采用溶胶-凝胶和化学共缩聚技术，涂层中含有大量的溶剂、水和羟基，另外基板由于是透明塑料，一般承受能力低于180～c，因此在干燥的过程中需采取特别的措施才能制备出致密的耐磨透明
薄膜。
研究发现，薄膜在氦气中固化能有效提高薄膜与基板的附着力及耐磨性，样品很容易地通过附着力和耐磨性测试，并发现薄膜厚度有20%的减少。
人们为降低薄膜涂层固化温度和缩短固化时间，在薄膜组成中添加二甲基胺乙酸盐、乙醇胺乙酸盐、苯甲酸四乙基
铵等催化剂，可使薄膜涂层在75～150°c短时间按内固化。
在制备有机-无机杂化材料过程中，光辐射固化和微波加热固化也是常用的办法。
四、结束语
透明耐磨薄膜改变了人们的生活，给人类带来很大的便利。
但是基础工艺数据、原料品种、生产成本等距大规模工业性应用还有相当距离，耐磨透明薄膜多功能化的发展还有很长的路要走。
参考文献
[1]王晶，高宏材料科学与工程 2010年.
[2]余锡宾，王华林高分子材料科学与工程 2009年.
[3]王公善高分子材料学同济大学出版社 2007年.。