CN113441305A - Tcf制备用一维导电填料喷涂装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于导电材料的制备设备领域，尤其涉及TCF制备用一维导电填料喷涂装置。所述装置包括用于装配柔性膜基体的承载主体，以及设置于承载主体一侧并用于对柔性膜基体喷淋一维纳米材料溶液的喷淋机构，所述承载主体与动力机构传动连接并于喷淋机构的喷淋状态下作连续同向的均速移动动作；所述喷淋机构为承载主体正上方设置的雾化喷头，雾化喷头的进液口通过设有流量调控开关的管道连接盛放一维纳米材料溶液的容器，雾化喷头的进气口通过设置压力调节开关的管道连接高压气源。本发明结构简单，作业高效且无污染，能够有效提高复合膜上一维导电纳米材料的取向结构，进而改善一维导电纳米复合膜导电网络的有序排列分布以及相应性能。

Description

TCF制备用一维导电填料喷涂装置
技术领域
本发明属于导电材料的制备设备领域，尤其涉及TCF制备用一维导电填料喷涂装置。
背景技术
兼具优异的透明度和电导率的透明导电薄膜 (TCF) 是光电设备实现高性能的关键指标，实际上TCF作为柔性电极也确实引起了例如触摸屏面板、柔性有机太阳能电池和有机发光二极管等领域的极大关注。而一维导电填料（金属纳米线、碳纳米管等）拥有超高的导电性、透光性、柔韧性和大的长径比，因此一维导电填料各种溶液基的旋涂、喷涂、真空过滤和棒涂，都有被广泛用于制造 TCF。
但是这些传统的制备工艺，主要是将一维导电填料随机地分布在基体表面，从而不可避免地出现各式各样的问题，例如容易出现咖啡环现象，增大了表面粗糙度；需要借助高温辅助溶剂的挥发；随机分布的导电网络使得高透光性和导电性无法兼具，只能降低导电网络的阈渗值从而达到权衡透光性和导电性。当然，理论上TCF导电网络的有序排列分布是解决上述问题的最有效手段，相应的现有技术中也有基于溶液法的朗缪尔-布洛杰特技术、纳米沟槽预取向法、刮涂印刷技术、剪切诱导取向技术等来提高TCF导电网络的有序排列分布。但是这些方法也存在一些缺陷，例如制备手段要求精确度比较高而且制备过程复杂；需要借助额外的工艺手段如模板预制备、模板转移或导电填料的预生长等；溶剂的蒸发速度缓慢降低了制备效率；无法规模化制备等等。
发明内容
本发明的目的是提供一种TCF制备用一维导电填料喷涂装置，本发明结构简单，作业高效且无污染，能够有效提高复合膜上一维导电纳米材料的取向结构，进而改善一维导电纳米复合膜导电网络的有序排列分布以及相应性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
TCF制备用一维导电填料喷涂装置，所述装置包括用于装配柔性膜基体的承载主体，以及设置于承载主体一侧并用于对柔性膜基体喷淋一维纳米材料溶液的喷淋机构，所述承载主体与动力机构传动连接并于喷淋机构的喷淋状态下作连续同向的均速移动动作；
所述喷淋机构为承载主体正上方设置的雾化喷头，雾化喷头的进液口通过设有流量调控开关的管道连接盛放一维纳米材料溶液的容器，雾化喷头的进气口通过设置压力调节开关的管道连接高压气源。
承载主体可以带动柔性膜基体相对喷淋机构做同向的均速移动，如此当喷淋机构将一维纳米材料溶液喷淋至柔性膜基体上时，溶液形成较为一致的取向结构，同时溶液中的水分也可以与一维纳米材料分离，从而降低咖啡环现象的发生。
优选的，所述承载主体在电机作用下作周转运动。
优选的，所述承载主体装配柔性膜基体的表面呈闭合的曲面结构。
优选的，所述承载主体为非变径的圆柱或圆筒结构。
承载主体可以采用平面配合直线运动或者采用平面环的周向运动等多种方式。相对而言，承载主体的高速周向运动配合外径一致的闭环表面可以给予均匀喷涂至柔性膜基体上的溶液中的一维导电纳米材料以一定的剪切力，从而使得一维导电纳米材料不仅可以离心掉多余的水分从而避免咖啡环现象的发生，同时一维导电纳米材料在顺着承载主体转动时形成相同的取向，进而有效改善一维导电纳米复合膜的导电网络的有序排列分布。更为具体的，所述溶液为一维纳米材料的水分散液。
优选的，所述喷淋机构与设置于底座上的Y轴直线驱动机构的输出端连接，所述底座与设置于机架上的X轴直线驱动机构的输出端连接。
优选的，所述驱动机构包括电缸、液压缸或气缸。
更为具体的，本发明采用连接高压气源的雾化喷头作为喷淋机构，将一维纳米材料的水分散液均匀喷涂至承载主体上的柔性薄膜基体上，承载主体由电机带动作均速周转，同时雾化喷头可以根据承载主体的轴长而在X轴直线驱动机构的带动下进行同轴向的水平移速和位移的设定，进而确保溶液可以均匀喷涂至柔性薄膜基体上。喷淋前，雾化喷头可以在Y轴直线驱动机构的带动下调整其与柔性薄膜基体的间距。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明结构简单，操作方便，作业高效且无污染，能够有效提高复合膜上一维导电纳米材料导电网络的有序排列分布，进而提高一维导电纳米复合膜的导电性能，同时可以有效分离一维导电纳米材料与溶剂的分离，防止咖啡环现象的发生。
附图说明
图1为具体实施方式中TCF制备用一维导电填料喷涂装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，TCF制备用一维导电填料喷涂装置，包括机架2、设置于机架2上的电机4以及由电机4输出端传动的承载主体3，承载主体3为非变径的圆柱结构，设置于承载主体3正上方的雾化喷头10其进液口通过设有流量调控开关的管道连接盛放一维纳米材料水分散剂的容器6，雾化喷头10的进气口通过设置压力调节开关5的管道连接空气压缩机1。雾化喷头10与设置于底座上的Y轴直线驱动机构7的输出端连接，所述底座与设置于机架上的X轴直线驱动机构9的输出端连接。
本发明工作时，先将柔性膜基体贴合承载主体外壁固定，然后通过Y轴直线驱动机构带动雾化喷头移动以调节其与柔性膜基体的间距。
然后调节流量调控开关和压力调节开关，电机带动承载主体和柔性膜基体作高速周向转动，同时调节X轴直线驱动机构对雾化喷头的传动速率和范围进行调节，使得雾化喷头将一维纳米材料水分散剂均匀喷淋至柔性膜基体上。所述直线驱动机构为电缸，电缸、电机、流量调控开关、压力调节开关以及空气压缩机的控制均由PLC电控，同时相应数据可以通过显示器8显示，PLC的具体控制程序以及相应机构的工作参数不属于本发明的保护客体，故不在此披露。
承载主体可以采用平面配合直线运动或者采用平面环的周向运动等多种方式。相对而言，承载主体的高速周向运动配合外径一致的闭环表面可以给予均匀喷涂至柔性膜基体上的溶液中的一维导电纳米材料以一定的剪切力，从而使得一维导电纳米材料不仅可以离心掉多余的水分从而避免咖啡环现象的发生，同时一维导电纳米材料在顺着承载主体转动时形成相同的取向，进而有效改善一维导电纳米复合膜的导电网络的有序排列分布。

Claims (6)

1.TCF制备用一维导电填料喷涂装置，其特征在于，所述装置包括用于装配柔性膜基体的承载主体，以及设置于承载主体一侧并用于对柔性膜基体喷淋一维纳米材料溶液的喷淋机构，所述承载主体与动力机构传动连接并于喷淋机构的喷淋状态下作连续同向的均速移动动作；
所述喷淋机构为承载主体正上方设置的雾化喷头，雾化喷头的进液口通过设有流量调控开关的管道连接盛放一维纳米材料溶液的容器，雾化喷头的进气口通过设置压力调节开关的管道连接高压气源。
2.如权利要求1所述的TCF制备用一维导电填料喷涂装置，其特征在于，所述承载主体在电机作用下作周转运动。
3.如权利要求2所述的TCF制备用一维导电填料喷涂装置，其特征在于，所述承载主体装配柔性膜基体的表面呈闭合的曲面结构。
4.如权利要求3所述的TCF制备用一维导电填料喷涂装置，其特征在于，所述承载主体为非变径的圆柱或圆筒结构。
5.如权利要求1所述的TCF制备用一维导电填料喷涂装置，其特征在于，所述喷淋机构与设置于底座上的Y轴直线驱动机构的输出端连接，所述底座与设置于机架上的X轴直线驱动机构的输出端连接。
6.如权利要求5所述的TCF制备用一维导电填料喷涂装置，其特征在于，所述驱动机构包括电缸、液压缸或气缸。
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