一种用于离心制膜的成膜液体注入装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及薄膜材料和器件制造领域，具体是一种用于离心制膜设备的成膜液注入装置。该装置包括：旋转滚筒、成膜基体、针头、针头沿滚筒旋转轴向移动装置、针头注入角度调整装置、针头伸缩装置、成膜液增压组件，旋转滚筒内表面设置成膜基体，针头沿滚筒旋转轴向移动装置上安装滑杆一，滑杆一与针头沿滚筒旋转轴向移动装置呈滑动配合，针头注入角度调整装置的一端安装在滑杆一尾端，针头注入角度调整装置的另一端安装针头伸缩装置，针头伸缩装置上安装针头，针头通过管路连接成膜液增压组件。本实用新型专利技术装置主要用于将不同物质的成膜液以液柱的形式注入到旋转基体表面，实现薄膜结构的精确控制制备。

【技术实现步骤摘要】
一种用于离心制膜的成膜液体注入装置
本技术涉及薄膜材料和器件制造领域，具体是一种用于离心制膜设备的成膜液注入装置，该装置主要用于将不同物质的成膜液以液柱的形式注入到旋转基体表面，实现薄膜结构的精确控制制备。
技术介绍
柔性大面积均匀纳米薄膜材料可以广泛应用于光电器件、储能器件、防护功能涂层、催化合成、复合材料等
，而实现厚度均匀一致的纳米级厚度薄膜材料的高效控制制备是实现上述应用的关键工艺基础。目前工业上常用的纳米级厚度薄膜材料制备技术主要有蒸镀、磁控溅射、喷涂、旋涂、刮涂、喷墨打印等。其中蒸镀和磁控溅射可以实现均匀厚度的材料沉积，但是其操作复杂，设备成本高，对靶材的要求极高。旋涂和喷墨打印作用面积小，效率低，因此无法大面积制备薄膜材料，且大面积均匀性较差；喷涂和刮涂工艺可以实现大面积薄膜材料的制备，但通常难以制备出纳米级厚度的薄膜材料。中国专利技术专利申请(公开号CN108568926A)提出一种高效制备高定向、高致密二维材料薄膜的方法，该方法采用内表面光滑的圆型管作为浇铸模具，模具高速沿圆周方向旋转时将含有二维材料的溶液倒入模具中，利用离心力将二维材料组装成薄膜。该方法即为离心制膜技术，利用该技术可以得到高度定向、高致密的有序微观结构薄膜材料。中国专利技术专利申请(公开号CN109177010A)提出基于该技术实现薄膜制备的设备的基本构造；同时该设备利用雾化喷涂工艺将成膜液沉积到旋转的基体膜表面，可以制备出纳米级厚度的连续膜材料，但存在均匀性较差、对成膜液要求苛刻以及存在爆燃危险等问题。为了解决这些问题，申请号为：201910460855.5的中国专利技术专利申请提供一种新的基于微细打印喷头或针头注射成膜液进行薄膜制备的新方法，可以实现厚度均匀一致的纳米级厚度薄膜材料的高效控制制备。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于离心制膜技术的成膜液体注入装置的基本结构和使用方法，控制离心制膜过程中的成膜液体注入方式，从而实现基体膜表面纳米薄膜结构的厚度和成膜区域的控制。本技术的技术方案是：一种用于离心制膜的成膜液体注入装置，该装置包括：旋转滚筒、成膜基体、针头、针头沿滚筒旋转轴向移动装置、针头注入角度调整装置、针头伸缩装置、成膜液增压组件，具体结构如下：旋转滚筒内表面设置成膜基体，针头沿滚筒旋转轴向移动装置上安装滑杆一，滑杆一与针头沿滚筒旋转轴向移动装置呈滑动配合，针头注入角度调整装置的一端安装在滑杆一尾端，针头注入角度调整装置的另一端安装针头伸缩装置，针头注入角度调整装置带动针头伸缩装置进行360度旋转；针头伸缩装置上安装针头，针头通过管路连接成膜液增压组件，所述管路依次穿过针头伸缩装置和滑杆一。所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，针头形状为直线型或曲线形，其长度范围为0.1mm～1000mm；针头针孔的截面形状为圆形、椭圆形、正方形、长方形、多边形、基于上述形状变换而成的各种规则或不规则形状；针孔的孔径或孔截面内部连接线的最长尺寸范围为：1μm～10cm；针头材质包括但不限于金属、无机非金属材料或有机聚合物材料。所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，优选的，针头的长度范围为5mm～100mm；针孔的孔径或孔截面内部连接线的最长尺寸范围为：10μm～2mm；金属采用不锈钢、镍、铜、金或银，无机非金属材料采用玻璃、石英、陶瓷或石墨，有机聚合物材料采用聚四氟乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、ABS塑料、聚氯乙烯或聚乙烯对苯二甲酸酯。所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，针头注入角度调整装置包括但不限于步进电机、直流电机或伺服电机；在不调整基体旋转速度情况下，通过针头注入角度调整装置，使针头指向逆向基体旋转方向或使针头指向顺向基体旋转方向。所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，针头伸缩装置包括但不限于手动伸缩杆、电动滑轨模组或气动伸缩杆，针头沿滚筒旋转轴向移动装置包括但不限于手动滑台、电动滑台或气动滑台，成膜液增压组件采用注射器、注射泵、蠕动泵、隔膜泵或液体泵。所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，还包括成膜液体注入前后残液收集组件，包括但不限于固定残液收集槽、可移动残液收集槽、残液吸收棉或残液回收管。所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，固定残液收集槽为两个平行排布的半圆形收集槽，固定残液收集槽的两端通过两个直角形的固定残液收集槽支架固定在旋转滚筒内，固定残液收集槽的圆心与旋转滚筒同心，固定残液收集槽与成膜基体之间的缝隙为1～5mm。所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，可移动残液收集槽为一个半圆形收集槽，可移动残液收集槽与成膜基体之间的缝隙为1～5mm；收集槽移动装置上安装滑杆二，滑杆二与收集槽移动装置呈滑动配合，可移动残液收集槽安装于滑杆二尾端，可移动残液收集槽在滑杆二的带动下伸至旋转滚筒内。所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，残液吸收棉为中空圆柱状，残液吸收棉套在针头上，其一端与针头的针尖齐平。所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，残液回收管形状为具有小孔和大孔组合阶梯孔的管状，残液回收管通过一端的小孔套在针头上，残液回收管另一端为大孔，针头的针尖向残液回收管另一端面内缩0.3～1mm，大孔形成残液回收管的空腔，所述空腔的外侧上部通过管路与吸收泵相连通。本技术的设计思想是：本技术是一种用于离心制膜的成膜液体针头注射系统的基本结构，其构造包含四个基本组件：针头组件、针头注入角度及位置调整组件、成膜液增压组件、成膜液注入前后残液收集组件。其中，针头注入角度及位置调整组件，包含但不限于针头旋转装置、针头伸缩装置和针头沿滚筒旋转轴向移动装置等基本零件，可实现液体注入时液体与成膜基体表面的剪切力可任意调节的功能。在不调整基体旋转速度情况下，即保持固定离心力场的情况下，需要加大液体注入剪切力，可以将针头指向逆向基体旋转方向；需要减小液体注入剪切力的时候，可以将针头指向顺向基体旋转方向。针头伸缩装置可调控针头与成膜基体表面之间的距离，由于不同液体流量、不同液体成分和粘度等，因此从针头射出的液柱弧线长度和形状也不相同，通过调整针头伸缩装置，可获得最佳的针头注入距离；针头沿滚筒旋转轴向移动装置可控制针头在成膜基体表面注入的位置，从而控制液体在旋转基体上的液膜分布，最终调控基体上的成膜区域。成膜液增压组件，将液体加压通入针头，从而使针头流出的液体形成细柱状。液体增压组件通过调整液体压力，可以调整液体注入的速度和针口液柱的弧线。成膜液体注入前后残液收集组件，在成膜液体注入开始阶段，由于液体管路和针头内液体流动在启动时需要一定时间才能达到稳定的流动状态，在这段时间，针头注出的液体不稳定，如果直接注入或者滴入成膜基体表面，会导致薄膜分布不均匀；同样在液体停止注入阶段，由于液体管路和针头内液体流动在停止时需要一定时间才能达到完全停止流动状态，在这段时间，针头容易出现滴液现象，如果直接滴入成膜基体表面，同样造成薄膜分布不均匀，因此需要成膜液体注入前后残液收集组件。成膜液体注入前后残液收集组件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于离心制膜的成膜液体注入装置，其特征在于，该装置包括：旋转滚筒、成膜基体、针头、针头沿滚筒旋转轴向移动装置、针头注入角度调整装置、针头伸缩装置、成膜液增压组件，具体结构如下：/n旋转滚筒内表面设置成膜基体，针头沿滚筒旋转轴向移动装置上安装滑杆一，滑杆一与针头沿滚筒旋转轴向移动装置呈滑动配合，针头注入角度调整装置的一端安装在滑杆一尾端，针头注入角度调整装置的另一端安装针头伸缩装置，针头注入角度调整装置带动针头伸缩装置进行360度旋转；针头伸缩装置上安装针头，针头通过管路连接成膜液增压组件，所述管路依次穿过针头伸缩装置和滑杆一。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于离心制膜的成膜液体注入装置，其特征在于，该装置包括：旋转滚筒、成膜基体、针头、针头沿滚筒旋转轴向移动装置、针头注入角度调整装置、针头伸缩装置、成膜液增压组件，具体结构如下：
旋转滚筒内表面设置成膜基体，针头沿滚筒旋转轴向移动装置上安装滑杆一，滑杆一与针头沿滚筒旋转轴向移动装置呈滑动配合，针头注入角度调整装置的一端安装在滑杆一尾端，针头注入角度调整装置的另一端安装针头伸缩装置，针头注入角度调整装置带动针头伸缩装置进行360度旋转；针头伸缩装置上安装针头，针头通过管路连接成膜液增压组件，所述管路依次穿过针头伸缩装置和滑杆一。


2.按照权利要求1所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，其特征在于，针头形状为直线型或曲线形，其长度范围为0.1mm～1000mm；针头针孔的截面形状为圆形、椭圆形、正方形、长方形、多边形、基于上述形状变换而成的各种规则或不规则形状；针孔的孔径或孔截面内部连接线的最长尺寸范围为：1μm～10cm；针头材质包括但不限于金属、无机非金属材料或有机聚合物材料。


3.按照权利要求2所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，其特征在于，优选的，针头的长度范围为5mm～100mm；针孔的孔径或孔截面内部连接线的最长尺寸范围为：10μm～2mm；金属采用不锈钢、镍、铜、金或银，无机非金属材料采用玻璃、石英、陶瓷或石墨，有机聚合物材料采用聚四氟乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、ABS塑料、聚氯乙烯或聚乙烯对苯二甲酸酯。


4.按照权利要求1所述的用于离心制膜的成膜液体注入装置，其特征在于，针头注入角度调整装置包括但不限于步进电机、直流电机或伺服电机；在不调整基体旋转速度情况下，通过针头注入角度调整装置，使针头指向逆向基体旋转方向或使针头指向顺向基体旋转方向。
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【专利技术属性】
技术研发人员：裴嵩峰，韦覃伟，任文才，成会明，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：新型
国别省市：辽宁;21