用于获得在固体表面上的纳米结构涂层的装置制造方法及图纸

本申请涉及用于形成表面活性化合物的单层和多层的Langmuir‑Blodgett膜的仪器和设备，具体为用于获得在固体表面上的纳米结构涂层的装置，其被用在电子产品、分子电子学元件和其他装置的高科技生产中，其操作是基于量子尺寸效应。本实用新型专利技术的目的在于开发提供用于获得具有特殊物理和化学特征的功能性涂层的连续加工的装置，当产品在使用中该装置保证其长期稳定性和耐磨性。该设定的目的通过使该装置配备提供用于清洁工作液体和将所清洁的工作液体供应到加工槽的连续处理的单元；单层形成系统；输送系统和提供用于由于物理吸附和化学反应而自动活化基片表面以及稳定表面上的层的附加系统。该装置的开发设计提供用于在基片的连续改良工艺中获得高质量的功能性涂层。

Device for obtaining nanostructured coatings on solid surfaces

This application relates to instruments and equipment for the formation of a monolayer and multilayer Langmuir Blodgett film of a surface active compound, specifically a device for obtaining a nano structure coating on a solid surface, which is used in high technology production of electronic products, molecular electronic components and other devices, and its operation is based on a quantum ruler. Inch effect. The purpose of the utility model is to develop a continuous processing device for obtaining a functional coating with special physical and chemical characteristics. When the product is used, the device guarantees its long-term stability and wear resistance. The purpose of the set is to provide the device with a unit for cleaning the working liquid and supplying the clean working liquid to the continuous processing unit of the processing tank; a single layer forming system; the delivery system and an additional system for automatically activating the surface of the substrate and stabilizing the surface layer on the basis of physical adsorption and chemical reactions. . The development and design of the device provide high quality functional coatings for continuous improvement of substrates.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于获得在固体表面上的纳米结构涂层的装置
本技术涉及用于在固体表面上形成表面活性剂(SA)的单层和多层的Langmuir-Blodgett膜的仪器和设备，其将被用在电子产品、分子电子学元件和其他装置的高科技制造中，其操作是基于量子尺寸效应。当制造耐磨涂层、光子晶体、超薄绝缘导电膜、钝化保护涂层、传感层、各向异性光学涂层、干扰和极化滤光器等时，该装置能够用于产生具有特殊结构和可控层数的功能性复合涂层。
技术介绍
目前，存在一些熟知的用于形成Langmuir-Blodgett膜的装置。这样的装置由容纳液体(亚相)的称为LB槽的容器、沿着槽边缘安装的具有运动可能性的表面线性障碍、用于测量单层的表面张力(表面压力)的传感器和用于移动基片的支撑件组成[1]。通常，该装置安装在防振底座上。Langmuir-Blodgett方法包括在界面上形成固体单分子层以及将该层转移到基片表面。为此目的，将一定体积的在挥发性溶剂中的膜形成基片溶液铺开(或分散，涂覆)到亚相表面上。在溶剂挥发之后，在水表面上形成SA的薄单分子膜，通过压缩障碍物的方法使该膜中的分子定向直至获得分子密排的固体膜。在这样的装置中，由于基片穿过单层的竖直运动，单层被转移到基片(表面改性)上，以致由于通过线性障碍物以与改性(modifying)基片面积成比例的值自动压缩单层表面，在沉积处理中膜的压力保持恒定。所描述的装置不能保证所改性层的无缺陷质量，其是由于化合物在液体的弯月面中的聚集(当后者与竖直定向的基片接触时)引起的；这里，适合于形成无缺陷涂层的SA的选择是受限制的，并且待改性的表面积的大小不超过几十平方厘米，它是由基片浸区的大小决定的。此外，由于将形成膜的SA的新部分铺开到液体表面的方法的循环特性，通过所描述的装置来组织连续的沉积处理是不可能的。保证将单分子SA膜沉积到位于带基的基片上的连续处理的装置[2]也是已知的。所述装置由特氟龙贮液槽(cuvette)、将槽分成两个区间的旋转圆柱形形障碍物，两个表面压力传感器、自动化分配器以及由三个辊子(roll)组成的带状运输机械(柔性的带状聚合物基片紧固到其上)组成。这里，其中一个滚筒浸入亚相中。这个装置的操作原理包括用工作液体填充槽，以及来自分配器的SA铺开到没有带-运输机械的区间(铺开区间)中。在溶剂从水表面挥发之后，两性分子转移到具有带-运输机械的区间(沉积区间)并且通过圆柱形障碍物的旋转组织成单层。一旦在物质沉积区间中的表面压力到达与单层的有序状态对应的值，带式运输机械允许待通过SA层的基片自动转换。通过使圆柱形障碍物的旋转伴随来自分配器的分子铺开与带-运输机械的操作(其运动通过表面张力传感器处于反馈控制下)的同步实现单层沉积方法(process)的连续性。已知装置的缺陷在于不可能在连续工艺(process，处理)中使大小超过几百平方厘米的固体平坦表面改性。此外，这个装置不提供固体基片以相对于液面的小角度的自动沉积，其同样不利地影响所沉积涂层的质量。用于形成两亲化合物的单层或多层膜的装置的描述[3]是所要求保护的本技术的技术要素的最接近的现有技术。该已知的装置具有组合式设计(modulardesign)以及包括允许通过标准LB技术和水平沉积方法在固体表面上形成涂层的单元。在后一个情况中，基片设置在特殊支撑件上进入具有工作液体的槽中，使得基片被水平固定，并且亚相通过特殊的排放设备(drainingfacility)排出。该装置包括基片表面活化单元，基片表面活化单元设计为具有含有用于浸渍基片的工作溶液的容器的支撑件的旋转平台。在基片表面上形成LB膜之前通过竖直方法活化基片表面，包括交互吸附相反电荷的化合物，例如来自溶液的聚合物、聚合电解质、蛋白质和纳米颗粒。上述的装置还包括两个表面张力传感器和两个线性特氟龙障碍物，设计成具有对工作液体表面的运动的可能性，自动微型分配器，用于使物质溶液铺开到工作液体(亚相)表面，履行基片移动设备功能的可移动的带-运输机械以及旋转圆柱形障碍物，其使得可能在基片上获得两亲化合物的单分子膜以及形成不同两亲物质的交替层。然而，所描述的装置具有以下缺陷：无法使显著尺寸的固体平坦表面改性；旋转圆柱形障碍物被固定使得当工作液体水平改变的情况下无法调节它的浸渍水平。圆柱形障碍物的固定是阻止连续涂覆-沉积步骤执行的一个关键的弱点。当执行该步骤时，组织SA分子从用于沉积化合物的区域转移到用于沉积单层的水表面是必要的，即，颗粒的分子或组合物将从沉积区间的一侧吸附到旋转圆柱形障碍的表面上并且容易地解吸到用于沉积的区间中的水表面上。然而，当圆柱形障碍物的旋转轴位于工作液面之上时，液体的弯月面能够从沉积区间的一侧变成负的。在这种情况下，分子将粘附到旋转障碍物上，其将导致在圆柱形障碍物表面上物质的额外吸附，并且从沉积区间的一侧携带(carry-over，遗留)单层物质。在这样的情况下，无法保证所获得涂层的特定性能的恒定性。
技术实现思路
本技术的目的在于开发一种提供用于连续形成功能性涂层的方法的装置，所述功能性涂层具有特定物理和化学特征，并且当该产品在使用中时能确保其长期稳定性和耐磨性。该设定的目的是通过用于获得在固体表面上的纳米结构涂层的装置的额外装备来达到的，其包括注入有工作液体的加工槽，排液设施；至少一种用于将SA溶液以单层形式铺开到工作液体表面上的自动装置，用于将基片移动并以相对于水平面的一个角度存放基片通过单层的设施；沿着相对的槽侧面设置的具有在水平面中移动可能性的两个线性障碍物以及可旋转的圆柱形障碍物，其轴平行于工作液体表面和所述的线性障碍物，并且设置在所述的线性障碍物之间；两个表面张力传感器，基片表面活化单元和电子控制单元以及至少一个热交换器，用于清洁工作液体和维持其特定水平的系统，和工作液体供应装置；而且，圆柱形障碍物安置成具有竖直移动的可能性以致其轴位于工作液体水平面之下。为了确保该装置的最佳操作，槽的底表面被制成具有斜面，并且线性障碍物安置成具有竖直移动的可能性。此外，圆柱形障碍物由化学惰性材料制成，该化学惰性材料选自，例如，由氟塑料、聚醚酮、聚氧甲烯(聚甲醛)组成的组，用于将SA溶液铺开到工作液体表面的装置被设计成微型气溶胶分配器。在此情况下，基片移动设施能够被设计成带式输送机或者运输辊的至少两个部分，每个部分提供有用于旋转所述辊的自动步进电机。在所提议的装置中，基片活化单元被设计为用于通过物理方法例如在低温等离子体中对基片表面进行活化的加工元件的组合，以及用于清洁工作液体和维持其在槽中的特定水平的系统包括液面传感器和气密封口。该装置所开发的设计提供用于在连续的基片改性工艺中获得高质量的功能性涂层。因此，所要求保护的装置使得可以改善所获得的涂层的平坦性和均匀性，显著改善了在使用中其物理和化学特征的稳定性以及其他性能，并且保证了高生产率。附图说明图1示意性地示出了本技术的装置。具体实施方式本技术的实质由装置的示意图来解释。该装置包括：具有工作液体2的加工槽1；用于从单层4清洁工作液体表面的两个线性障碍物3；设置成具有旋转和竖直移动的可能性的圆柱形障碍物5；位于单层之下的用于冷却工作液体的热交换器6；用于将SA溶液以单层形式铺开到工作液体表面的自动装本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于获得在固体表面上的纳米结构涂层的装置，包括：注入工作液体的加工槽，排液设施；至少一种用于将表面活性剂溶液以单层形式铺开到所述工作液体表面上的自动装置，用于将基片移动并以相对于水平面的一个角度存放基片通过所述单层的设施，沿着相对的槽侧面设置的具有在水平面中移动可能性的两个线性障碍物以及可旋转的圆柱形障碍物，所述圆柱形障碍物的轴平行于所述工作液体表面和所述线性障碍物，并且设置在所述线性障碍物之间；两个表面张力传感器，基片表面活化单元和电子控制单元，其特征在于，所述用于获得在固体表面上的纳米结构涂层的装置还包括至少一个热交换器，用于清洁所述工作液体并维持其特定水平的系统，和工作液体供应装置；并且所述圆柱形障碍物安置成具有竖直移动的可能性以致其轴位于所述工作液体水平面之下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于获得在固体表面上的纳米结构涂层的装置，包括：注入工作液体的加工槽，排液设施；至少一种用于将表面活性剂溶液以单层形式铺开到所述工作液体表面上的自动装置，用于将基片移动并以相对于水平面的一个角度存放基片通过所述单层的设施，沿着相对的槽侧面设置的具有在水平面中移动可能性的两个线性障碍物以及可旋转的圆柱形障碍物，所述圆柱形障碍物的轴平行于所述工作液体表面和所述线性障碍物，并且设置在所述线性障碍物之间；两个表面张力传感器，基片表面活化单元和电子控制单元，其特征在于，所述用于获得在固体表面上的纳米结构涂层的装置还包括至少一个热交换器，用于清洁所述工作液体并维持其特定水平的系统，和工作液体供应装置；并且所述圆柱形障碍物安置成具有竖直移动的可能性以致其轴位于所述工作液体水平面之下。2.根据权利要求1所述的用于获得在固体表面上的纳米结构涂层的装置，其特征在于，所述加工槽的内部底表面是由斜面制成。3.根据权利要求1所述的用于获得在固体表面上的纳米结构涂层的装置，其特征在于，所述线性障碍物安置成具有竖直移动的可能性。4.根据权利要求1所述的用于获得在固体表面上的纳米结构涂层的装置，其特征在于，所述圆柱形障碍物由化学惰性材料制成。5.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉基米尔·杰科夫莱维奇·石里波夫，海纳茨·康斯坦丁诺维奇·扎夫尼尔克，
申请(专利权)人：伊扎维克技术有限责任公司，
类型：新型
国别省市：白俄罗斯,BY