فتحة يموت الطلاءهي تقنية طلاء لتطبيق المحلول أو الطين أو الأغشية الرقيقة المبثوقة على ركائز مسطحة عادة مثل الزجاج أو المعدن أو الورق أو النسيج أو الرقائق البلاستيكية.
 |
 |
ينتج طلاء قوالب الفتحات أفلاما رقيقة عبر معالجة المحلول. عادة ما يتم إذابة مادة الطلاء المطلوبة أو تعليقها في محلول سلائف أو ملاط (يشار إليه أحيانا باسم "الحبر") ويتم تسليمها على سطح الركيزة من خلال رأس طلاء دقيق يعرف باسم قالب فتحة. يحتوي قالب الفتحة على منفذ نسبة عرض إلى ارتفاع عالية يتحكم في التسليم النهائي لسائل الطلاء على الركيزة. ينتج عن ذلك الإنتاج المستمر لطبقة واسعة من المواد المطلية على الركيزة ، مع عرض قابل للتعديل اعتمادا على أبعاد مخرج الفتحة. من خلال التحكم عن كثب في معدل ترسب المحلول والسرعة النسبية للركيزة ، يوفر طلاء قوالب الفتحات طلاءات رقيقة للمواد بسماكات يمكن التحكم فيها بسهولة في حدود 10 نانومتر إلى 100 ميكرومتر بعد تبخر مذيب السلائف.
تشمل الفوائد الشائعة لعملية طلاء قوالب الفتحات التحكم في السماكة المقننة مسبقا ، وآلية الطلاء غير الملامسة ، والكفاءة العالية للمواد ، وقابلية التوسع في مناطق الطلاء وسرعات الإنتاجية ، والتوافق من لفة إلى لفة. تسمح العملية أيضا بمجموعة واسعة من خصائص سمك الطبقة ومحلول السلائف مثل اختيار المواد واللزوجة ومحتوى المواد الصلبة.
التحكم في سمك الفيلم
طلاء قالب الفتحة هو طريقة طلاء غير تلامس ، حيث يتم عادة تثبيت قالب الفتحة فوق الركيزة على ارتفاع أعلى عدة مرات من سمك الفيلم الرطب المستهدف. ينتقل سائل الطلاء من قالب الفتحة إلى الركيزة عبر جسر سائل يمتد عبر فجوة الهواء بين الشفاه ذات القالب الفتحة وسطح الركيزة. يشار إلى هذا الجسر السائل عادة باسم الغضروف المفصلي للطلاء أو خرزة الطلاء. يتم التحكم في سمك الطبقة المطلية الرطبة الناتجة عن طريق ضبط النسبة بين معدل المضخة الحجمية المطبقة ومعدل الطلاء المساحي. على عكس طرق الطلاء ذاتية القياس مثل طلاء الشفرة والقضيب ، لا يؤثر قالب الفتحة على سمك الطبقة المطلية الرطبة عبر أي شكل من أشكال التلامس المادي المدمر أو الكشط. وبالتالي فإن ارتفاع فتحة القالب لا يحدد سمك الطبقة المطلية الرطبة. وبدلا من ذلك، يعد ارتفاع القالب اللولبي مهما في تحديد جودة الفيلم المطلي، لأنه يتحكم في المسافة التي يجب أن تمتد بواسطة الغضروف المفصلي للحفاظ على عملية طلاء مستقرة.
تشمل الفوائد الشائعة لعملية طلاء قوالب الفتحات التحكم في السماكة المقننة مسبقا ، وآلية الطلاء غير الملامسة ، والكفاءة العالية للمواد ، وقابلية التوسع في مناطق الطلاء وسرعات الإنتاجية ، والتوافق من لفة إلى لفة. تسمح العملية أيضا بمجموعة واسعة من خصائص سمك الطبقة ومحلول السلائف مثل اختيار المواد واللزوجة ومحتوى المواد الصلبة.
التحكم في سمك الفيلمطلاء قالب الفتحة هو طريقة طلاء غير تلامس ، حيث يتم عادة تثبيت قالب الفتحة فوق الركيزة على ارتفاع أعلى عدة مرات من سمك الفيلم الرطب المستهدف. ينتقل سائل الطلاء من قالب الفتحة إلى الركيزة عبر جسر سائل يمتد عبر فجوة الهواء بين الشفاه ذات القالب الفتحة وسطح الركيزة. يشار إلى هذا الجسر السائل عادة باسم الغضروف المفصلي للطلاء أو خرزة الطلاء. يتم التحكم في سمك الطبقة المطلية الرطبة الناتجة عن طريق ضبط النسبة بين معدل المضخة الحجمية المطبقة ومعدل الطلاء المساحي. على عكس طرق الطلاء ذاتية القياس مثل طلاء الشفرة والقضيب ، لا يؤثر قالب الفتحة على سمك الطبقة المطلية الرطبة عبر أي شكل من أشكال التلامس المادي المدمر أو الكشط. وبالتالي فإن ارتفاع فتحة القالب لا يحدد سمك الطبقة المطلية الرطبة. وبدلا من ذلك، يعد ارتفاع القالب اللولبي مهما في تحديد جودة الفيلم المطلي، لأنه يتحكم في المسافة التي يجب أن تمتد بواسطة الغضروف المفصلي للحفاظ على عملية طلاء مستقرة.
أنظمة الطلاء الصناعية
تم تطوير طلاء قوالب الفتحات في الأصل للاستخدام الصناعي ولا يزال يتم تطبيقه بشكل أساسي في إعدادات نطاق الإنتاج. ويرجع ذلك إلى قدرتها على الإنتاج على نطاق واسع للأغشية الرقيقة عالية القيمة والطلاء بتكلفة تشغيل منخفضة من خلال تكامل خط لفة إلى لفة ومن ورقة إلى ورقة. وتتشابه أنظمة الطلاء من لفة إلى لفة ومن ورقة إلى ورقة في نيتها للإنتاج على نطاق واسع، ولكنها تتميز عن بعضها البعض بالصلابة المادية للركائز التي تتعامل معها. تم تصميم أنظمة لفة إلى لفة لطلاء والتعامل مع لفات الركيزة المرنة مثل الورق أو النسيج أو البلاستيك أو الرقائق المعدنية. على العكس من ذلك ، تم تصميم أنظمة من ورقة إلى ورقة لطلاء والتعامل مع صفائح الركيزة الصلبة مثل الزجاج أو المعدن أو زجاج شبكي. مجموعات من هذه الأنظمة مثل خطوط لفة إلى ورقة ممكنة أيضا.
تم تطوير طلاء قوالب الفتحات في الأصل للاستخدام الصناعي ولا يزال يتم تطبيقه بشكل أساسي في إعدادات نطاق الإنتاج. ويرجع ذلك إلى قدرتها على الإنتاج على نطاق واسع للأغشية الرقيقة عالية القيمة والطلاء بتكلفة تشغيل منخفضة من خلال تكامل خط لفة إلى لفة ومن ورقة إلى ورقة. وتتشابه أنظمة الطلاء من لفة إلى لفة ومن ورقة إلى ورقة في نيتها للإنتاج على نطاق واسع، ولكنها تتميز عن بعضها البعض بالصلابة المادية للركائز التي تتعامل معها. تم تصميم أنظمة لفة إلى لفة لطلاء والتعامل مع لفات الركيزة المرنة مثل الورق أو النسيج أو البلاستيك أو الرقائق المعدنية. على العكس من ذلك ، تم تصميم أنظمة من ورقة إلى ورقة لطلاء والتعامل مع صفائح الركيزة الصلبة مثل الزجاج أو المعدن أو زجاج شبكي. مجموعات من هذه الأنظمة مثل خطوط لفة إلى ورقة ممكنة أيضا.
عادة ما تتميز كل من أنظمة اللف إلى اللفة الصناعية ومن ورقة إلى ورقة بقوالب فتحات يتراوح عرضها بين 300 و 1000 مم ، على الرغم من الإبلاغ عن قوالب فتحات يصل عرضها إلى 4000 مم. يزعم أن أنظمة قوالب الفتحات التجارية تعمل بسرعات تصل إلى عدة مئات من الأمتار المربعة في الدقيقة ، مع أنظمة لفة إلى لفة توفر عادة إنتاجية أعلى بسبب انخفاض تعقيد معالجة الركيزة.
التطبيقات الصناعية
تم تطوير طلاء Slot-die في الأصل للإنتاج التجاري للأفلام والأوراق الفوتوغرافية. في العقود العديدة الماضية ، أصبحت عملية حاسمة في إنتاج الأفلام اللاصقة ، والتعبئة والتغليف المرن ، والبقع الصيدلانية عبر الجلد والفم ، وألواح LCD ، ومكثفات السيراميك متعددة الطبقات ، وبطاريات الليثيوم أيون وأكثر من ذلك.
تم تطوير طلاء Slot-die في الأصل للإنتاج التجاري للأفلام والأوراق الفوتوغرافية. في العقود العديدة الماضية ، أصبحت عملية حاسمة في إنتاج الأفلام اللاصقة ، والتعبئة والتغليف المرن ، والبقع الصيدلانية عبر الجلد والفم ، وألواح LCD ، ومكثفات السيراميك متعددة الطبقات ، وبطاريات الليثيوم أيون وأكثر من ذلك.
تطبيقات البحث
مع تزايد الاهتمام بإمكانات المواد النانوية وأجهزة الأغشية الرقيقة الوظيفية ، أصبح طلاء قوالب الفتحات مطبقا بشكل متزايد في مجال أبحاث المواد. ويعزى ذلك في المقام الأول إلى المرونة والقدرة على التنبؤ والتكرار العالي للعملية ، فضلا عن قابليتها للتوسع وأصلها كتقنية صناعية مثبتة. تم استخدام طلاء قوالب الفتحات بشكل خاص في الأبحاث المتعلقة بالإلكترونيات المرنة والمطبوعة والعضوية ، ولكنها تظل ذات صلة في أي مجال يتطلب إنتاج أغشية رقيقة قابلة للتطوير.
مع تزايد الاهتمام بإمكانات المواد النانوية وأجهزة الأغشية الرقيقة الوظيفية ، أصبح طلاء قوالب الفتحات مطبقا بشكل متزايد في مجال أبحاث المواد. ويعزى ذلك في المقام الأول إلى المرونة والقدرة على التنبؤ والتكرار العالي للعملية ، فضلا عن قابليتها للتوسع وأصلها كتقنية صناعية مثبتة. تم استخدام طلاء قوالب الفتحات بشكل خاص في الأبحاث المتعلقة بالإلكترونيات المرنة والمطبوعة والعضوية ، ولكنها تظل ذات صلة في أي مجال يتطلب إنتاج أغشية رقيقة قابلة للتطوير.
تتضمن أمثلة الأبحاث التي تم تمكينها بواسطة طلاء قوالب الفتحات ما يلي:
- الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة، لإنتاج طبقات نقل الإلكترون، وطبقات نقل الثقوب، والطبقات النشطة ضوئيا، والطبقات التخميل
- الحالة الصلبة وبطاريات الجيل التالي، لإنتاج أقطاب كهربائية، وإلكتروليتات صلبة، وميمبرينات انتقائية للأيونات، وطلاءات واقية، وطلاءات تعديل الواجهة
- خلايا الوقود والتحليل الكهربائي للمياه، لإنتاج الشوارد والطلاء محفز القطب الكهربائي
- أسطح مرنة حساسة للمس، لإنتاج أفلام موصلة شفافة
- أجهزة OLED، لإنتاج طبقات نقل الإلكترون، وطبقات نقل الثقوب، والطبقات النشطة كهربائيا.
- التشخيص المطبوعوأجهزة الاستشعار الجزيئية ، لإنتاج طبقات نشطة وأغشية انتقائية أيونية
- الموائع الدقيقةوأجهزة المختبر على رقاقة ، لإنتاج طلاءات سطح مسعورة / محبة للماء لتعزيز تدفق السائل
- تنقية المياه، لإنتاج أغشية الترشيح النانوي
- التعبئة والتغليف الحيوية والقابلة للتحلل الحيوي، لإنتاج رقائق حاجز متعددة الطبقات من مواد مستدامة
المحتويات الرئيسية المذكورة منويكيبيديا