静电雾化沉积制备薄膜 eli

1学号：2013432018班级：材料物理与化学姓名：邢光宗静电雾化沉积（Electrohydrodynamicsprayingdeposition）2静电雾化沉积具体例子简介理论简介影响因素历史背景3历史背景1964年•Taylor研究了“锥射流模式”得到毛细管口理论半锥角为49.3º1971年•Melcher分析了电场作用下圆柱形射流的稳定性问题1994年•Fernandez研究了液滴破碎机理，提出了Q1/2规则2000年•Hartman给出了静电雾化沉积的尺寸变化2000年•陈笑鹏对同轴射流雾化进行研究得出了5种不同的电雾化喷洒模式静电雾化沉积现象的研究可以追溯到一个半世纪以前的Bose和我世纪早期Zeleny的工作。对于静电雾化沉积定量的研究始于20世纪中叶，其中以下几位科学家的贡献最为显著。4简介定义静电喷雾沉积的是通过在液滴表面施加直流高压电场,进而形成气溶胶并通过电场作用沉积在基底上制备薄膜的一种方法Fig.1.Aphotographofanelectroatomizer.Fig.2.SchematicconfigurationoftheexperimentalsetupoftheESDmethod.TheinsetshowstheCCDimagewhilesprayingtheorganicsolution,andthespraydiameterwasestimatedbytheCCDimage5简介优点整个静电雾化沉积可以分为三个过程：雾化过程、输运过程、微观沉积过程。与其他沉积制膜技术相比有以下优点：（1）由于液滴带有大量电荷，所以库仑斥力阻止了液滴的凝聚并且使其更易穿透其周围的气体介质，由于雾滴或粉粒带有相同电荷，在空间的运行过程中相互排斥，不容易发生团聚现象，所以在目标作物上覆盖较为均匀，此外由于在目标周围存在电场的作用，使目标物上面、下面面和隐蔽部位均能沉积雾滴，使雾滴在目标表面吸附率提高(2)工艺设备简单,不需要高真空设备,在常压下即可进行;(3)能大面积沉积薄膜,并可在立体表面沉积,沉积速率高,易实现工业生产;(4)可选择的前驱物较多,容易控制薄膜的化学计量比;搀杂容易并可改变前驱物溶液中组分的浓度制备多层膜或组分梯度膜等;（5)通过调节雾化参数可控制薄膜的厚度,克服溶胶一凝胶法难于制备厚膜的不足;(6)沉积温度大多在600oC,相对较低6简介缺点(1)不容易制备光滑致密的薄膜,在沉积过程中,薄膜中易带入外来杂质.（2）因为液滴带电原理，所以无法制备绝缘体薄膜7简介静电雾化的方式Fig.3.Variousmodesofelectrospraying.8简介雾化过程的三个区域由上面不同的雾化方式，我们得出进行薄膜制备沉积的时候最好的方式是cone-jet方式根据文献我们将静电射流雾化过程分为：射流区、波纹区和雾滴区Fig4射流雾化的三阶段射流雾化三阶段射流区只要影响射流半径（液体表面张力降低和电场增强会使雾化半径降低）波纹区主要是应为外界扰动、液体表面张力和射流惯性作用影响雾滴区的电荷量小于瑞利极限事会发生分裂9简介静电雾化沉积的过程Fig5stepsofESDprocess10理论简介液滴荷电机理液通过一定的物理过程将电荷传给雾滴来完成荷电。滴荷电的基础是依靠放电器件在高压下发生电晕放电，其周围产生高浓度的离子群。粒子荷电的基本原理是：1、离子碰撞，外加电场使雾滴发生极化，把离子吸附在颗粒表面2、离子扩散，离子浓度差引起离子的随机热运动使离子吸附在颗粒表面11理论简介液滴破碎原理Fig6液滴破碎的条件d0:液体固有直径ρa液体密度va气液相对速度12理论简介液滴破碎原理定义韦伯准参数实验发现：8We10.7:液珠只发生变形而不破碎10.7We14:液珠开始破碎We≥14:全部破碎为细小的雾珠，We越大雾珠直径越小。静电雾化导致液滴破碎的直接原因是：导体的“集肤效应”，高压电场使液滴表面充有大量同性电荷，增加了液体的表面活性而降低了表明张力使得We显著增大。13影响因素影响材料制备的因素如下所示：（1）聚合物本身的性质：粘度、表面张力、导电性（2）工艺参数：电压、流速、工作距离（3）环境因素：温度、湿度、气压等（4）设备的多样性14影响因素工艺参数Fig.7.Relationshipbetweentherelativedielectricconstantoftheorganicsolventandthespraydiametermeasuredatthedifferencepositionsfromthetipoftheglasscapillary.Thedashedlineindicatestheregressionlineofthemeasuredspraydiameter.15具体例子ESD法制备F8BT薄膜..1、tipoftheglasscapillary：50μminsize.2、redlight（glasscapillary）CCDcamera3、solute：[9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl]-co-1,4-benzo-(2,1,3)-thiadiazole(F8BT)4、solvent：tetrahydrofuran(THF）5、addition：dimethylsulfoxide(DMSO)6、AnITOlayerwithathicknessof150nmwassputteredontheglasssubstrate.（organicsolvent/deionizedwaterunderultrasonicwavesandwastreatedwithultravioletozonecleaningfor20min.）7、voltage3.6kV,8、thedistance5cm.16具体例子SEMofF8BTthinfilm17具体例子SEMofF8BTthinfilmwiththeadditionofDMSO18ThankYou2013.12.15