本发明专利技术属薄膜镀膜领域，具体涉及一种用于刚性基底单面镀膜的方法及装置。本发明专利技术所提供的镀膜装置中，在安装槽中间的长方形槽内依次装有内橡胶垫、刚性基底，外橡胶垫和垫片依次分别置于刚性基底的外侧，在外橡胶垫和垫片的中间开有长方形孔结构以使刚性基底的镀膜面与镀膜液接触，安装槽、紧固槽及刚性基底之间通过螺丝连接，置于装满镀膜液的镀膜槽。安装槽、紧固槽还分别与极板、直流电源以及电压表和电流表依次电连接。本发明专利技术所提供的镀膜方法是，将刚性基底经预处理后，装入镀膜装置后，置于镀膜材料的溶液中，施加电场，形成单层或多层的镀膜。通过采用本发明专利技术，可以实现在刚性基底上进行单面镀膜，并且镀膜层的厚度可以控制在纳米级别。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属薄膜镀膜领域，涉及一种用于基底镀膜的方法和装置，具体地说涉及一 种用于刚性基底单面镀膜的方法和装置。
技术介绍
薄膜是一种特殊的物质形态，由于其在厚度这一特定方向上尺寸很小，只是微观 可测的量，而且在厚度方向上由于表面、界面的存在，使物质连续性发生中断，由此使得薄 膜材料产生了与块状材料不同的独特性能。现在薄膜技术在电子元器件、集成光学、电子技 术、红外技术、激光技术以及航天技术和光学仪器等各个领域都得到了广泛的应用。薄膜的 制备方法很多，如气相生长法、液相生长法(或气、液相外延法)、氧化法、扩散与涂布法、电 镀法等等。对薄膜的成膜过程的监控技术和薄膜分析、评价与检测技术是薄膜领域非常重要 的环节。因为机械强度的缘故，通常薄膜都是通过不同方法镀在不同的刚性基底(石英基 片，硅片等)基底上。禾_荷相反电荷之间聚电解质的静电吸附作用的自组装技术目前被 广泛认为是一种在刚性基底上构筑超薄膜的有效方法。但传统自组装方法是直接将基底反 复交替浸泡于聚阳离子和聚阴离子溶液实现成膜，这种方法是一种完全依靠聚离子静电吸 附自发实现的成膜技术，一般都是将薄膜镀于基底两侧，对薄膜的生长、厚度和微结构可调 控性有一定的局限性。亟待发展新的可调控薄膜生长、微结构和厚度的新技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于刚性基底单面镀膜的方法及装置，用以在电场作 用下将聚电解质组装于刚性基底之上，同时实现单面制膜和电场对薄膜微结构的调控。本专利技术所提供的一种用于刚性基底单向镀膜的装置，包括电极板，基底安装槽，内橡胶垫片，刚性基底，外橡胶垫片，有机玻璃垫片，紧固槽正面，镀膜槽，螺丝，电压表，电流 表，直流电源，其中在安装槽中间的长方形槽内依次分别装有与之形状、大小相当的内橡胶 垫、刚性基底，刚性基底的镀膜面朝外，外橡胶垫和垫片依次分别置于刚性基底的外侧、安 装槽的表面，在外橡胶垫和垫片的中间开有长方形孔结构以使刚性基底的镀膜面与镀膜液 接触，长方形极板位于装有内橡胶垫片，刚性基底，外橡胶垫片和有机玻璃垫片的安装槽背 面，一起组合安装在正面开长方形孔的紧固槽中，并且用螺丝拧紧紧固槽使刚性基底不镀 膜的一面密封，另一块极板置于紧固槽的支架上，使刚性基底与极板之间有一定的电场距 离，组装好的紧固槽置于装满镀膜液的镀膜槽中，同时极板和极板分别接直流电源的正、负 极，此外电路中还串联有电压表和电流表。本专利技术所提供的一种用于刚性基底单向镀膜的方法，包括以下步骤1)将刚性基底置于浓硫酸和双氧水中荷负电处理，去离子水漂洗并烘干；2)将镀膜材料I和镀膜材料II分别溶解在溶剂中，配成制膜液，静置脱泡；3)将荷电后的刚性基底置于镀膜装置中并紧固使其单面接触制膜液；4)在镀膜装置两侧施加正向直流电场，将外加电场的镀膜装置置于镀膜材料I的 溶液中使刚性基片浸没，使镀膜材料I在电场的作用下与基底静电结合，形成薄膜层；5)将组装了薄膜层的刚性基底浸泡在去离子水中，漂洗表面并用氮气吹干。作为对本专利技术所提供的一种用于刚性基底单向镀膜方法的进一步改进，还可以在 步骤5)后继续下列步骤6)在镀膜装置两侧施加反向直流电场，将外加电场的镀膜装置置于镀膜材料II 的溶液中使刚性基片浸没，使镀膜材料II在电场的作用下与基底静电结合，形成薄膜层；7)将组装了薄膜层的刚性基底浸泡在去离子水中，漂洗表面并用氮气吹干。作为对本专利技术所提供的一种用于刚性基底单向镀膜方法的进一步改进，还可以在 步骤7)后继续下列步骤8)重复2) 7)步骤，将目标层数的薄膜镀于刚性基底之上。 上述刚性基底是指可以用于作为有机聚合物沉积镀膜的硬质衬底，包括石英、单 晶硅、云母、金基片。上述镀膜材料I和镀膜材料II为主链型或侧链型聚电解质，其中镀膜材料I可以 是聚阳离子或者由聚阳离子与纳米粒子形成的包络体或是两性高分子电解质，镀膜材料II 可以是聚阴离子或者由聚阴离子与纳米粒子形成的包络体或是两性高分子电解质。上述镀膜方法的步骤4)或步骤6)中的镀膜时间为10-60min，镀膜电场强度为 0-60V。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果一、可以使刚性基底单面镀膜；二、可以使镀膜液在电场的作用下镀于刚性基底上；三、镀膜层的厚度可以控制在纳米级别。以下结合附图说明和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。 附图说明图1、单面镀膜装置的侧面结构示意图；图2、单面镀膜装置的正面结构示意图；图3、电场强化镀膜流程图；图4、实施例一的膜表面进行20微米级原子力扫描电镜分析(OV)图5、实施例二的膜表面进行20微米级原子力扫描电镜分析(15V)图6、实施例三的膜表面进行20微米级原子力扫描电镜分析(30V)图7、实施例八的膜表面进行1微米级原子力扫描电镜分析(OV)图8、实施例九的膜表面进行1微米级原子力扫描电镜分析(30V)图中，1-电极板，2-基底安装槽，3-内橡胶垫片，4-刚性基底，5-外橡胶垫片， 6_有机玻璃垫片，7-紧固槽，9-电极板，10-镀膜槽，11-直流电源，12-电压表，13-电流表。具体实施例方式下面给出具体实施例对本专利技术作详细的说明。具体实施例一采用石英玻璃作为镀膜刚性基底，所用聚阳离子材料为聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA，分子量为100000-200000)，聚阴离子为聚苯乙烯磺酸钠(PSS，分子量为70000)，聚 二烯丙基二甲基氯化铵和聚苯乙烯磺酸钠的溶剂均为水组装条件及方法(1)用去离子水将聚二烯丙基二甲基氯化铵配成0. 94wt%的溶液500ml，静置脱 泡；用去离子水将聚苯乙烯磺酸钠配成1. 的溶液500ml，静置脱泡；(2)将刚性基底石英玻璃浸泡在浓硫酸与双氧水的混合溶液(7 3体积比)中， 于80°C加热4小时，使基片荷负电；(3)将处理荷电后的石英玻璃用去离子水漂洗至中性并用氮气吹干；(4)将吹干后的石英玻璃基片置于装置中紧固使其单面复合，将紧固后的装置置 于装有聚阳离子聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液的容器中使石英玻璃一面全部浸没，同时作 用正向直流电场0V，作用时间30min，使膜表面形成聚电解质复合物；(5)将石英基片浸泡在去离子水中，漂洗膜面并用氮气吹干；(6)将吹干后的石英玻璃基片置于装置中紧固使其单面复合，将紧固后的装置置 于装有聚阴离子聚苯乙烯磺酸钠溶液的容器中使石英玻璃一面全部浸没，同时作用反向直 流电场0V，作用时间30min，使聚苯乙烯磺酸钠与聚二烯丙基二甲基氯化铵静电吸附形成 聚电解质复合物；(7)将石英基片浸泡在去离子水中，漂洗膜面并用氮气吹干；(8)重复(4)-(7)步骤10次，即可形成基于刚性基底石英玻璃镀膜的复合层数为 10层的聚电解质致密薄膜。测得镀膜层厚度为十层厚度为36. 6纳米，平均每层厚度为3. 66纳米。具体实施例二采用石英玻璃作为镀膜刚性基底，所用聚阳离子材料为聚二烯丙基二甲基氯化铵 (PDDA，分子量为100000-200000)，聚阴离子为聚苯乙烯磺酸钠(PSS，分子量为70000)，聚 二烯丙基二甲基氯化铵和聚苯乙烯磺酸钠的溶剂均为水组装条件及方法(1)用去离子水将聚二烯丙基二甲基氯化铵配成0. 94wt%的溶液500ml，静置脱 泡；用去离子水将聚苯乙烯磺酸钠配成1. 的溶液500ml，静置脱泡；(2)将刚性基底本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于刚性基底单向镀膜的装置，其特征在于包括电极板（１）和（９），基底安装槽（２），内橡胶垫片（３），刚性基底（４），外橡胶垫片（５），有机玻璃垫片（６），紧固槽正面（７），镀膜槽（１０），螺丝（１１），电压表（１２），电流表（１３），直流电源（１４），其中在安装槽（２）中间的长方形槽内依次分别装有与之形状、大小相当的内橡胶垫（３）、刚性基底（４），刚性基底（４）的镀膜面朝外，外橡胶垫（５）和垫片（６）依次分别置于刚性基底（４）的外侧、安装槽（２）的表面，在外橡胶垫（５）和垫片（６）的中间开有长方形孔结构以使刚性基底（４）的镀膜面与镀膜液接触，长方形极板（１）位于装有内橡胶垫片（３），刚性基底（４），外橡胶垫片（５）和有机玻璃垫片（６）的安装槽（２）背面，一起组合安装在正面开长方形孔的紧固槽（７）中，并且用螺丝（１１）拧紧紧固槽（７）使刚性基底不镀膜的一面密封，另一块极板（９）置于紧固槽（７）的支架上，使刚性基底（４）与极板（９）之间有一定的电场距离，组装好的紧固槽（７）置于装满镀膜液的镀膜槽（１０）中，同时极板（１）和极板（９）分别接直流电源（１４）的正、负极，此外电路中还串联有电压表（１２）和电流表（１３）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张国俊，戴利敏，张蕾，纪树兰，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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