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基于辊对辊挤出涂布工艺的纳米结构制造
Date: 2017-04-09 20:58:44 Hits: 300本文的作者展示了一种全新的高速辊对辊加工过程,用于大面积制造具有纳米和微米结构的塑料膜。对于尺寸在100纳米以下的纳米结构的复制,实际线速度可达60米/分。该工艺有可能促进纳米材料在广泛领域内的集成应用,包括光学、工艺、功能表面及其相关设备。潜在的应用甚至包括用于光伏、热电、电活、电储等领域的先进材料的注塑成型,因为纳米结构通常可以改善材料的性能。 该工艺称为辊对辊挤出涂布(在包装工业界通常叫做共挤出),被广泛地用于光滑高分子膜的生产,但此前尚未用于纳米结构的复制。该工艺的优点是可直接在广泛范围内选用商业挤出机、现成的挤出级高分子、功能性添加剂、以及具有良好扩散阻挡性能的聚合物材料,并且该工艺在总体上已很成熟。在辊对辊挤出涂布过程中,高分子熔体从扁平口模中挤出,形成熔体帘,而后在空气中拉伸,最后层压到载体膜上。层压过程是熔体帘在冷却辊和橡胶对辊中挤压时进行的。冷却辊表面贴有纳米结构的金属片,金属片上的浮雕结构可在层压时复制到塑料膜上。本文已证实,对于典型线宽在100到400纳米间的纳米结构,在辊高速运转、线速度达到60米/分、并且冷却辊的温度达到70摄氏度的条件下,用聚丙烯进行复制可达最佳效果。而聚乙烯、聚苯乙烯等普通高分子则无法复制该纳米结构。但线宽和深度大于约400纳米的结构对材料的要求却并不苛刻, 可在广泛范围内选用材料。对于此类微米结构,作者发现工艺参数需针对各种图案进行单独优化,这表明进入浮雕中的粘弹性流体起了更加重要的作用。
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