Al制造技术

本发明专利技术公开了一种电热膜，提供了一种制备过程安全环保，成本低，电热膜导电性好、透过率高、膜层厚度均匀且可调，质量高的Al

【技术实现步骤摘要】
Al3+、Ga3+、Ag+掺杂ZnO基电热膜、制备装置及方法
本专利技术涉及一种电热膜，尤其涉及一种制备过程安全环保，成本低，电热膜导电性好、透过率高、膜层厚度均匀且可调，质量高的Al3+、Ga3+、Ag+掺杂ZnO基电热膜、制备装置及方法。
技术介绍
在电加热领域里，有电阻加热、电磁感应加热和微波加热三种类型，其中使用最广泛的是电阻加热方式。电阻加热中有各种加热元件，如电热丝、电热管、电热板、石英管、PTC电热元件等，除PTC电热元件外，其他发热元件均以电热丝作为其内在热源，用电热丝加热的方式已延续了100多年。近几年电热膜作为加热元件的产品不断问世。其实，电热膜技术的开发应用已经有好几十年了，只是由于其进入民用领域比较晚，加上我国对电热膜技术的开发应用也比较晚，所以人们对电热膜及其产品才显得比较陌生。电热膜加热属于电阻加热方法，与其他导电发热材料相比，具有较为明显的优点，如热效率高、节能省电、寿命长、外型可选择性强、适用范围广、加工工艺简单、结构简单、成本低、无明火、安全可靠等。这种加热技术的构想是国外在五十年代初提出并开始研究的，当时一些工业发达国家提出了采用薄膜型电加热材料对石油输油管道、电线电缆等野外设施进行保温防冻。半导体电热膜，又称金属氧化物电热膜，是能紧密地结合在电介质表面上，通电后成为面状热源的薄膜状半导体电热材料，它具有熔点高、硬度大、电阻低、热效率高、化学稳定性好等特点，特别是耐酸和碱，在加热过程中无明火的特性，在电热领域受到人们的重视。半导体电热膜目前在国际上被公认为是工艺控制难度大，不易研制和开发的一种极具应用潜力的电热膜，它有可能靠薄膜自身特性控制温度，成为安全的“智能”型发热材料，它将是未来导电膜发热体的主要研究方向。国内半导体电热膜的研究工作，最早进行的主要是二氧化锡膜。二氧化锡是这种金属氧化物半导体的典型代表，它在国防和工业技术上有着重要的作用。但是目前制备二氧化锡薄膜的原料主要为含锡的盐酸盐，所以在制备过程中会产生大量的盐酸酸雾，不光会加快设备腐蚀，对操作工人的身体健康也有严重危害。同时当前制备二氧化锡薄膜的技术仍然比较粗糙，无法制备出高质量的薄膜，从而导致功率衰减较为严重，也因此无法大规模应用。
技术实现思路
本专利技术主要是提供了一种制备过程安全环保，成本低，电热膜导电性好、透过率高、膜层厚度均匀且可调，质量高的Al3+、Ga3+、Ag+掺杂ZnO基电热膜、制备装置及方法，解决了现有技术中存在的电热膜制备过程会产生大量的酸雾，污染严重，且膜层质量差，功率衰减严重等的技术问题。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种Al3+、Ga3+、Ag+掺杂ZnO基电热膜，所述的电热膜结构式为Zn1-xMxO，其中0＜x≤0.2，M选自Al、Ga、Ag中的一种或多种。一种Al3+、Ga3+、Ag+掺杂ZnO基电热膜的制备装置，包括箱体及设于箱体上的电机，电机带动箱体内的石英管基底转动，在所述箱体内设有加热模块，与石英管基底对应的箱体上设有超声喷头和前驱液入口，超声喷头使来自前驱液入口的前驱液雾化并均匀的涂布在石英管基底表面。石英管基底固定在箱体内的电机输出轴上，与石英管基底对应的箱体上又设置超声喷头和前驱液入口，制备基电热膜时，加热模块使箱体内保持设定温度，超声喷头上的载气入口带动前驱液入口内的前驱液进入箱体内进行雾化，由于电机带动石英管基底转动，因此雾化后的前驱液均匀的涂布在石英管基底表面形成沉积薄膜，沉积薄膜再进一步经过退火热处理即可得到初级的ZnO基电热膜样品，由于制备氧化锌薄膜的原料均为金属的硝酸盐与醋酸盐，因此在制备过程中不会产生严重的酸雾，即不会对设备产生腐蚀以及对人体造成危害，制备过程安全环保；采用超声喷雾热解的方式制备薄膜，获得的膜层结构更加均匀，质量更高，而且薄膜厚度容易控制，从而制备的电热膜功率可调节；采用Al3+、Ga3+、Ag+掺杂的ZnO基薄膜，具有优异的导电性是未掺杂ZnO薄膜导电性的300倍；采用的基底为石英管基底，同时薄膜本身对可见光也有极高的透过率，因此可普及应用于汽车除雾玻璃等更多领域。作为优选，在所述箱体两侧的外壁面上同轴设有两个电机，石英管基底同轴夹持在两个电机的输出轴间。石英管基底两端通过电机夹持固定，稳定性好，装夹方便可靠。作为优选，所述加热模块包括主加热模块和辅助加热模块，其中主加热模块设于与超声喷头相对的箱体内壁面上，辅助加热模块设于与电机对应的箱体内壁面上。通过设置主加热模块和辅助加热模块可保证箱体内的整体环境温度，并使温度保持均衡一致。一种Al3+、Ga3+、Ag+掺杂ZnO基电热膜的制备装置的制备方法，包括如下顺序步骤：1)设定电机转速V、沉积时间T1和退火热处理时间T2；2)装夹石英管基底，并将前驱液接入前驱液入口；3)启动加热模块至设定温度；4)启动电机和超声喷头，同时开始计算沉积时间T1；5)当沉积时间T1达到设定值时，关闭电机和超声喷头，同时进行退火热处理；6)当退火热处理时间T2达到设定值时，关闭加热模块，拆夹石英管基底成品件。作为优选，所述石英管基底在装夹前需先后置于丙酮、无水乙醇、去离子水中进行超声清洗，每种试剂清洗8min至15min，最后用无水乙醇冲洗后在干燥箱中烘干。作为优选，所述主加热模块的设定温度为：300-600℃，辅助加热模块的设定温度为：200-300℃。作为优选，所述电机转速V为：5转/min至100转/min，沉积时间T1为：10min-60min，退火热处理的时间T2为：30min-60min。作为优选，所述步骤2)前驱液制备方法为：将Zn(Ac)2与M(NO3)3溶解在溶剂中，Zn(Ac)2与M(NO3)3的混合物在溶剂中配制浓度为0.01-0.2mol.L-1。作为优选，所述步骤2)前驱液中Zn(Ac)2与M(NO3)3的摩尔比为1-x∶x，其中0＜x≤0.2，M选自Al、Ga、Ag中的一种或多种。因此，本专利技术的Al3+、Ga3+、Ag+掺杂ZnO基电热膜、制备装置及方法具有下述优点：1、制备氧化锌薄膜的原料均为金属的硝酸盐与醋酸盐，在制备过程中不产生严重的酸雾，因此不易对设备产生腐蚀以及对人体造成危害，制备过程更安全环保；2、采用超声喷雾热解的方式制备薄膜，获得的膜层结构更加均匀，质量更高，且薄膜厚度容易控制，从而使电热膜的功率可调；3、具有优异的导电性，是未掺杂ZnO薄膜导电性的300倍；4、采用石英管基底，同时薄膜本身对可见光有极高的透过率，因此可将其应用于汽车除雾玻璃等更多领域。附图说明：图1是本专利技术的Al3+、Ga3+、Ag+掺杂ZnO基电热膜的制备装置的结构示意图。具体实施方式：下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例：本专利技术的一种Al3+、Ga3+、Ag+掺杂ZnO基电热膜，电热膜结构式为Zn1-xMxO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Al

【技术特征摘要】
1.一种Al3+、Ga3+、Ag+掺杂ZnO基电热膜，其特征在于，所述的电热膜结构式为Zn1-xMxO，其中0＜x≤0.2，M选自Al、Ga、Ag中的一种或多种。


2.一种根据权利要求1所述的Al3+、Ga3+、Ag+掺杂ZnO基电热膜的制备装置，包括箱体(1)及设于箱体(1)上的电机(2)，电机(2)带动箱体(1)内的石英管基底(3)转动，其特征在于：在所述箱体(1)内设有加热模块，与石英管基底(3)对应的箱体(1)上设有超声喷头(4)和前驱液入口(5)，超声喷头(4)使来自前驱液入口(5)的前驱液雾化并均匀的涂布在石英管基底(3)表面。


3.根据权利要求2所述的Al3+、Ga3+、Ag+掺杂ZnO基电热膜的制备装置，其特征在于：在所述箱体(1)两侧的外壁面上同轴设有两个电机(2)，石英管基底(3)同轴夹持在两个电机(2)的输出轴间。


4.根据权利要求2所述的Al3+、Ga3+、Ag+掺杂ZnO基电热膜的制备装置，其特征在于：所述加热模块包括主加热模块(61)和辅助加热模块(62)，其中主加热模块(61)设于与超声喷头(4)相对的箱体(1)内壁面上，辅助加热模块(62)设于与电机(2)对应的箱体(1)内壁面上。


5.一种根据权利要求1所述的Al3+、Ga3+、Ag+掺杂ZnO基电热膜的制备方法，其特征在于：包括如下顺序步骤：
1)设定电机(2)转速V、沉积时间T1和退火热处理时间T2；
2)装夹石英管基底(3)，并将前驱液接入前驱液入口(5)；
3)启动加热模块至设定温度；
4)启动电机(2)和超声喷头(...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕越斌，姜银珠，陈思杭，
申请(专利权)人：杭州热威电热科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33