溶膠凝膠法製備薄膜原理及應用大全,趕緊收藏了

2021-02-15 薄膜材料前沿

光學薄膜前沿，Frontiers of Optical Coatings

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溶膠凝膠法的發展

名詞解釋

又稱膠體溶液

是具有液體特徵的膠體體系

分散的是固體或者大分子

分散的粒子大小在1-100nm之間

溶膠不是物質而是一種「狀態」

亦稱凍膠

是溶膠失去流動性後

一種富含液態的半固態物質

其中液體含量有時可高達99.5%

固體粒子（膠體顆粒或者高聚物分子）相互交聯

形成連續不斷的空間網絡狀結構

溶膠凝膠法的基本原理

將金屬醇鹽或者無機鹽作為前驅體

溶於溶劑（水或有機溶劑）中形成均勻的溶液

溶質或溶劑產生水解或醇解反應

反應生成物聚集成幾個納米左右的粒子並形成溶膠

再以溶膠為原料對各種基材進行塗膜處理

溶膠膜經凝膠化及乾燥處理後得到幹凝膠膜

最後在一定的溫度下燒結即得到所需的塗層

按照溶膠製備的途徑不同

金屬有機醇鹽的溶膠凝膠

無機鹽為原料的溶膠凝膠

有機醇鹽sol-gel原理

通過水解與一定程度的縮聚反應形成溶膠，再經進一步縮聚得到凝膠

無機醇鹽sol-gel原理


首先獲得溶膠的前驅體溶液，再經水解來製得

溶膠凝膠法工藝過程

溶膠的製備

有機醇鹽水解法

無機鹽水解法

熔融淬冷法

以無機氧化物作為前驅物，加熱至完全熔融狀態，然後迅速將其急淬於冷水中並快速攪拌均勻，通過無機氧化物粒子迅速溶解並進而聚集成膠體粒子溶膠化而形成溶膠。

離子交換法

該方法通常分為3個步驟

活性矽酸製備、膠粒增長和稀矽溶膠濃縮

廣泛用於電致變色材料溶膠的製備

基材預處理

由於基材種類以及表面狀況不同，表面清洗以及預處理的方法也不一樣

薄膜塗覆工藝

浸漬法

轉盤法

噴塗發

電沉積


乾燥及熱處理

Sol-Gel優點

Sol-Gel缺點

原料成本較高

可能存在殘留碳

較長反應時間

溶膠凝膠法在製備材料方面的應用

應用領域

展望

目前溶膠凝膠技術的研究已經取得了很大的進展，已從聚合物科學、物理化學、膠體化學、配位化學、金屬有機化學等有關學科角度探索而建立了相應的理論基礎，應用技術逐漸成熟，應用範圍不斷擴大，形成了一門獨立的溶膠凝膠科學和技術的邊緣學科。

相信在21世紀裡，隨著人們對溶液反應機理、凝膠結構和超微結構、凝膠向玻璃或晶態轉變過程等基礎研究工作的不斷深入，在科研工作者進一步的研究和探索下，它將會得到更廣泛的應用。

來源：光學薄膜前沿

編輯：付冠傑

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