CN114843035B - 基于逆向提拉法的曲面裂纹模板制备方法及金属网格导电薄膜制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于逆向提拉法的曲面裂纹模板制备方法及金属网格导电薄膜制备方法，该方法通过控制裂纹胶溶液的流出速度和裂纹胶溶液的浓度以控制裂纹胶在曲面衬底表面形成裂纹胶薄膜的厚度以及裂纹胶薄膜的均匀性，再根据裂纹胶薄膜的厚度可得到的曲面裂纹模板的平均裂纹周期和裂纹宽度尺寸。本发明提供的曲面裂纹模板制备方法可有效克服常见的溶液喷涂法和浸渍提拉法制备曲面裂纹模板成本高、工艺复杂，应用于大尺寸、复杂曲面裂纹模板制备时效果不佳等缺陷。该方法无需使用如喷涂机或浸渍提拉镀膜设备等复杂的曲面涂覆设备，成本低、工艺简单，可应用在任意大面积，复杂曲面结构的衬底上制备随机图案的裂纹模板。
Description
技术领域
本发明涉及裂纹模板制备技术领域，尤其是一种基于逆向提拉法的曲面裂纹模板制备方法及金属网格导电薄膜制备方法。
背景技术
目前采用裂纹模板法在曲面透明衬底上制备裂纹模板用于曲面金属网格透明导电薄膜领域，裂纹模板的制备是采用喷涂法或浸渍提拉法在曲面衬底上涂覆水性丙烯酸树脂乳液等廉价裂纹胶溶液，均匀涂覆在曲面衬底上的裂纹胶自然干燥之后形成随机图案分布的曲面裂缝模板。相对于光刻法制备的曲面掩膜板，采用裂纹模板法技术难度和成本都大为降低，且能解决光学高阶衍射能量集中分布的问题，因此基于裂纹模板法制备在曲面金属网格透明导电薄膜领域具有高性价比优势。
然而，采用喷涂法或提拉法制备曲面裂纹模板，同样面临设备复杂，技术难度和制备成本相对较高的难题。尤其是对于复杂曲面，采用喷涂法很难做到所有曲面表面的裂纹胶厚度均匀分布而影响整体性能，而浸渍提拉法，对于大尺寸曲面的裂纹胶涂覆同样面临制备成本高，涂覆均匀性较难控制等问题。
发明内容
本发明提供一种基于逆向提拉法的曲面裂纹模板制备方法及金属网格导电薄膜制备方法，用于克服现有技术中技术难度和制备成本高等缺陷。
为实现上述目的，本发明提出一种基于逆向提拉法的曲面裂纹模板制备方法，包括以下步骤：
S1：对曲面衬底进行预处理；
S2：在带有流量控制阀的溶液池中架设水平支撑台，所述水平支撑台水平高度高于流量控制阀的水平高度；
S3：将预处理后的曲面衬底置于所述水平支撑台上，向所述溶液池中倒入裂纹胶溶液直至曲面衬底完全浸没在裂纹胶溶液中；
S4：将经过步骤S3的溶液池置于环境温度20～30℃、相对湿度40～70％、保持通风的环境下，静置；
S5：开启流量阀，并控制裂纹胶溶液的流出速度，在裂纹胶溶液液面匀速下降过程中粘附在曲面衬底表面的裂纹胶溶液自然干燥，在曲面衬底表面形成随机图案裂纹模板。
为实现上述目的，本发明还提出一种金属网格导电薄膜制备方法，包括以下步骤：
(1)在上述所述制备方法制备得到的裂纹模板表面进行金属沉积，得到样件；
(2)采用有机溶剂去除样件上的裂纹胶和多余的覆盖金属，得到金属网格导电薄膜。
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
1、本发明提供的基于逆向提拉法的曲面裂纹模板制备方法，该方法通过控制裂纹胶溶液的流出速度和裂纹胶溶液的浓度以控制裂纹胶在曲面衬底表面形成裂纹胶薄膜的厚度以及裂纹胶薄膜的均匀性，再根据裂纹胶薄膜的厚度可得到的曲面裂纹模板的平均裂纹周期和裂纹宽度尺寸。本发明提供的曲面裂纹模板制备方法可有效克服常见的溶液喷涂法和浸渍提拉法制备曲面裂纹模板成本高、工艺复杂，应用于大尺寸、复杂曲面裂纹模板制备时效果不佳等缺陷。该方法无需使用如喷涂机或浸渍提拉镀膜设备等复杂的曲面涂覆设备，成本低、工艺简单，可应用在大尺寸，复杂曲面结构的衬底上制备随机图案的裂纹模板。
2、本发明提供的金属网格导电薄膜制备方法利用本发明制备的曲面裂纹模板，通过金属沉积和去胶得到大尺寸、复杂曲面的金属网格导电薄膜，该金属网格导电薄膜能实现大尺寸、复杂曲面下的良好电磁屏蔽和透光性能，更适用于一般性应用场合，提升了其应用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为实施例1中基于逆向提拉法制备曲面裂纹模板的示意图；
图2为实施例1中制备获得的曲面裂纹模板实物图；
图3为实施例2中制备获得的曲面裂纹模板实物图；
图4为实施例3中制备获得的曲面裂纹模板实物图。
附图标号说明：1为透明曲面衬底、2为裂纹胶溶液、3为溶液池、4为支撑台、5为流量阀。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在未作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本发明各个实施例之间技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
无特殊说明，所使用的药品/试剂均为市售。
本发明提出一种基于逆向提拉法的曲面裂纹模板制备方法，包括以下步骤：
S1：对曲面衬底进行预处理；
S2：在带有流量控制阀的溶液池中架设水平支撑台，所述水平支撑台水平高度高于流量控制阀的水平高度；
S3：将预处理后的曲面衬底置于所述水平支撑台上，向所述溶液池中倒入裂纹胶溶液直至曲面衬底完全浸没在裂纹胶溶液中；
S4：将经过步骤S3的溶液池置于环境温度20～30℃、相对湿度40～70％、保持通风的环境下，静置；静置以确保裂纹胶溶液与曲面衬底之间充分接触粘附；
S5：开启流量阀，并控制裂纹胶溶液的流出速度，在裂纹胶溶液液面匀速下降过程中粘附在曲面衬底表面的裂纹胶溶液自然干燥，在曲面衬底表面形成随机图案裂纹模板。
优选地，在步骤S1中，所述预处理为对曲面衬底进行清洗和干燥。预处理的目的在于使得形成的裂纹胶模板粘接更加牢靠和均匀。
优选地，所述曲面衬底为有机玻璃，也可以是硅玻璃以及其他透明基底材料。
优选地，所述裂纹胶溶液的浓度为20～100％。
优选地，所述裂纹胶为水性丙烯酸乳液、二氧化钛、甲油脂和二氧化硅纳米颗粒中的一种。
优选地，所述裂纹胶溶液的稀释剂为水。有机溶剂不利于干燥形成裂纹模板。
优选地，在步骤S5中，所述流出速度为100～1000μm/s。流出速度越快，裂纹胶厚度越薄。
优选地，在步骤S5中，所述流出速度为400～600μm/s。
优选地，在步骤S5中，粘附在曲面衬底表面的裂纹胶溶液的厚度为0.5～5μm。
本发明还提供一种金属网格导电薄膜制备方法，包括以下步骤：
(1)在上述所述制备方法制备得到的裂纹模板表面进行金属沉积，得到样件；
(2)采用有机溶剂去除样件上的裂纹胶和多余的覆盖金属，得到金属网格导电薄膜。
实施例1
本实施例提供一种基于逆向提拉法的曲面裂纹模板制备方法，包括以下步骤：
S1：对直径为150mm厚度为2mm的半圆形二氧化硅玻璃球衬底用丙酮浸泡十分钟后用去离子水进行清洗干净后，再用氮***吹干衬底表面水分进行干燥。
S2：在带有流量控制阀的溶液池中架设水平支撑台，所述水平支撑台水平高度高于流量控制阀的水平高度，如图1所示。
S3：将预处理后的曲面衬底置于所述水平支撑台上，向所述溶液池中倒入浓度60％的裂纹胶溶液直至曲面衬底完全浸没在裂纹胶溶液中，液面超出样品浸没高度10mm。
S4：将经过步骤S3的溶液池置于环境温度25℃、相对湿度50～60％、保持通风的环境下，静置30min，确保裂纹胶溶液与曲面衬底之间充分接触粘附。S5：开启流量阀，并控制裂纹胶溶液的流出速度500μm/s，在裂纹胶溶液液面下降过程中粘附在曲面衬底表面的裂纹胶溶液自然干燥，在曲面衬底表面形成随机图案裂纹模板，如图2所示。
本实施例中裂纹胶在曲面衬底表面形成裂纹胶薄膜的厚度为1.5μm左右以及裂纹胶薄膜的均匀性好。再根据裂纹胶薄膜的厚度可得到的曲面裂纹模板的平均裂纹周期35～40μm和裂纹宽度尺寸2.5～3.5μm。
实施例2
本实施例提供一种基于逆向提拉法的曲面裂纹模板制备方法，包括以下步骤：
S1：同实施例1。
S2：同实施例1。
S3：将预处理后的曲面衬底置于所述水平支撑台上，向所述溶液池中倒入浓度40％的裂纹胶溶液直至曲面衬底完全浸没在裂纹胶溶液中，液面超出样品浸没高度15mm。
S4：同实施例1。
S5：开启流量阀，并控制裂纹胶溶液的流出速度800μm/s，在裂纹胶溶液液面下降过程中粘附在曲面衬底表面的裂纹胶溶液自然干燥，在曲面衬底表面形成随机图案裂纹模板，如图3所示。
本实施例中裂纹胶在曲面衬底表面形成裂纹胶薄膜的厚度为1μm左右以及裂纹胶薄膜的均匀性好。再根据裂纹胶薄膜的厚度可得到的曲面裂纹模板的平均裂纹周期25～30μm和裂纹宽度尺寸2～2.5μm。
对比实施例1和2，可知，裂纹胶溶液浓度与裂纹胶溶液的流出速度共同作用，以控制裂纹胶在曲面衬底表面形成裂纹胶薄膜的厚度以及裂纹胶薄膜的均匀性。
实施例3
本实施例提供一种基于逆向提拉法的曲面裂纹模板制备方法，包括以下步骤：
S1：同实施例1。
S2：同实施例1。
S3：同实施例1。
S4：同实施例1。
S5：开启流量阀，并控制裂纹胶溶液的流出速度800μm/s，在裂纹胶溶液液面下降过程中粘附在曲面衬底表面的裂纹胶溶液自然干燥，在曲面衬底表面形成随机图案裂纹模板，如图4所示。
本实施例中裂纹胶在曲面衬底表面形成裂纹胶薄膜的厚度为1.2μm左右以及裂纹胶薄膜的均匀性好。再根据裂纹胶薄膜的厚度可得到的曲面裂纹模板的平均裂纹周期30～35μm和裂纹宽度尺寸2.3～2.8μm。
对比实施例2和3，可知，在裂纹胶溶液的流出速度相同的情况下，裂纹胶薄膜的厚度随裂纹胶溶液浓度增大。
实施例4
本发明还提供一种金属网格导电薄膜制备方法，包括以下步骤：
(1)在实施例3制备的裂纹模板表面采用磁控溅射或者电子束蒸镀法进行金属沉积，得到样件；
(2)采用丙二醇丁醚去除样件上的裂纹胶和多余的覆盖金属，得到金属网格透明导电薄膜。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于逆向提拉法的曲面裂纹模板制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对曲面衬底进行预处理；
所述曲面衬底为有机玻璃衬底或硅玻璃衬底；
对所述曲面衬底用丙酮浸泡十分钟后用去离子水进行清洗干净后，再用氮***吹干衬底表面水分进行干燥；
S2：在带有流量控制阀的溶液池中架设水平支撑台，所述水平支撑台水平高度高于流量控制阀的水平高度；
S3：将预处理后的曲面衬底置于所述水平支撑台上，向所述溶液池中倒入裂纹胶溶液直至曲面衬底完全浸没在裂纹胶溶液中；
所述裂纹胶溶液中的裂纹胶为水性丙烯酸乳液、二氧化钛、甲油脂和二氧化硅纳米颗粒中的一种；
S4：将经过步骤S3的溶液池置于环境温度20~30℃、相对湿度40~70%、保持通风的环境下，静置；
S5：开启流量阀，并控制裂纹胶溶液的流出速度，在裂纹胶溶液液面匀速下降过程中粘附在曲面衬底表面的裂纹胶溶液自然干燥，在曲面衬底表面形成随机图案裂纹模板。
2.如权利要求1所述的曲面裂纹模板制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述裂纹胶溶液的浓度为20~100%。
3.如权利要求1所述的曲面裂纹模板制备方法，其特征在于，所述裂纹胶溶液的稀释剂为水。
4.如权利要求1所述的曲面裂纹模板制备方法，其特征在于，在步骤S5中，所述流出速度为100~1000μm/s。
5.如权利要求4所述的曲面裂纹模板制备方法，其特征在于，所述流出速度为400~600μm/s。
6.如权利要求1所述的曲面裂纹模板制备方法，其特征在于，在步骤S5中，粘附在曲面衬底表面的裂纹胶溶液的厚度为0.5~5μm。
7.一种金属网格导电薄膜制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在权利要求1~6任一项所述制备方法制备得到的裂纹模板表面进行金属沉积，得到样件；
（2）采用有机溶剂去除样件上的裂纹胶和多余的覆盖金属，得到金属网格导电薄膜。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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