پوشش قالب اسلات: تفاوت میان نسخه‌ها

محتوای حذف‌شده محتوای افزوده‌شده

درخط

نسخهٔ ‏۱۱ آوریل ۲۰۲۱، ساعت ۰۸:۰۳

پوشش قالب اسلات یک روش پوششی برای استفاده از محلول ، دوغاب ، و یا اکسترود فیلم های نازک بر روی سطح صافی مانند شیشه، فلز، کاغذ، پارچه یا فویل های پلاستیکی است. این فرآیند برای اولین بار برای تولید صنعتی فیلم های عکاسی در دهه 1950 ایجاد شد. از آن زمان در بسیاری از فرآیندهای تجاری و زمینه های تحقیقاتی مربوط به نانومواد مطرح شده است. ^[۱] ^[۲] ^[۳] ^[۴] ^[۵] ^[۶]

پوشش قالب اسلات از طریق پردازش محلول ، فیلمهای نازک را تولید می کند. ^[۷] مواد پوششی موردنظر معمولاً به صورت سوسپانسیون (معلق) و یا حل نشده در محلول و دوغاب اولیه وجود دارند (كه بعضاً به آن جوهر می گویند) و از طریق یك سرپوش دقیق كه به عنوان شکاف اسلات شناخته می شود ، روی سطح اعمال می شود. شکاف اسلات دارای یک خروجی با نسبت ابعاد بالا است که می تواند انتقال نهایی مایع پوششی را به زیرلایه کنترل کند. این کار، منجر به تولید مداوم یک لایه وسیع از مواد پوششی اعمال شده بر روی بستر می شود که عرض آن قابل تنظیم است و به ابعاد خروجی شکاف قالب بستگی دارد. با کنترل دقیق میزان رسوب محلول و سرعت نسبی سطح ، پوشش قالب اسلات، پوششی نازک را برای مواد با ضخامت های قابل کنترل در محدوده 10 نانومتر تا 100 میکرومتر پس از تبخیر حلال پیش ساز(دوغاب) فراهم می کند. ^[۸]

از مزایای معمول فرآیند پوشش قالب اسلات می توان به کنترل ضخامت آن که از پیش اندازه گیری شده ، مکانیسم پوشش غیر تماسی ، بازده مواد بالا ، مقیاس پذیری نواحی تحت پوشش و سرعت جریان اشاره نمود. این فرآیند همچنین اجازه می دهد تا طیف وسیعی از ویژگی های ضخامت لایه و محلول اولیه مانند انتخاب مواد ، ویسکوزیته و محتوای جامدات فراهم شود. ^[۹] ^[۱۰] ^[۱۱] اشکالاتی که معمولاً در فرآیند پوشش قالب اسلات ذکر می شود شامل پیچیدگی نسبتاً بالای دستگاه و بهینه نبودن فرآیند نسبت به تکنیک های مشابه پوششی مانند پوشش تیغه ای و پوشش دورانی است.

دستگاه پوشش

اجزای رایج

تجهیزات پوشش اسلات با تنظیمات مختلف و فاکتورهای مختلف موجود است. با این حال ، اکثریت قریب به اتفاق فرآیندهای اسلات توسط مجموعه مشابهی از اجزای اصلی مشترک هدایت می شوند. که این اجزا شامل:

مخزن مایعات برای ذخیره کردن منبع مایع پوششی اصلی در سیستم
یک پمپ برای هدایت مایع پوششی از طریق سیستم
یک شکاف در قالب برای توزیع مایع پوششی در عرض سطح مورد نظر قبل از پوشش روی لایه
یک سیستم نصب شده بر روی سطح برای پشتیبانی از آن به صورت کنترل شده هنگام حرکت در سیستم
یک سیستم برای هدایت سرعت نسبی شکاف و سطح به صورت کنترل شده در طول پوشش

بسته به پیچیدگی دستگاه پوشش ، یک سیستم پوشش اسلات ممکن است شامل ماژول های اضافی برای موقعیت دقیق شکاف قالب روی لایه ، فیلتر ذرات محلول پوشش ، پیش تصفیه سطح (به عنوان مثال تمیز کردن و اصلاح انرژی سطح ) ، و مراحل پس از پردازش (به عنوان مثال خشک کردن ، پخت ، تاریخ زدن ، چاپ ، برش ، و غیره ) ^[۶] ^[۱۲]

سیستم های پوشش صنعتی

پوشش قالب اسلات در اصل برای مصارف صنعتی تولید شده است و همچنان بر اساس مقیاس تولید، استفاده می شود. ^[۹] این امر به دلیل پتانسیل آن در تولید مقیاس وسیعی فیلمهای نازک و پوششهایی با ارزش بالا و هزینه عملیاتی کم از طریق ادغام خط غلتک به غلتک و ورق به ورق است. این سیستم های رول به رول و ورق به ورق برای تولید در مقیاسی بزرگ و مشابه هستند ، اما با سختی فیزیکی سطوحی که تحمل می کنند از یکدیگر متمایز می شوند. سیستم های رول به رول برای پوشش دادن و اعمال به سطوحی انعطاف پذیر مانند کاغذ ، پارچه ، پلاستیک یا ورق های فلزی طراحی شده اند. برعکس ، سیستم های ورق به ورق برای پوشش دادن و اعمال ورق های زیرانداز سفت و سخت مانند شیشه ، فلز یا پلکسی گلاس طراحی شده اند. ترکیب این سیستم ها از جمله خطوط رول به ورق نیز امکان پذیر است.

↑ Vijayan, Anuja; Johansson, Malin B.; Svanström, Sebastian; Cappel, Ute B.; Rensmo, Håkan; Boschloo, Gerrit (2020-05-26). "Simple Method for Efficient Slot-Die Coating of MAPbI3 Perovskite Thin Films in Ambient Air Conditions". ACS Applied Energy Materials. 3 (5): 4331–4337. doi:10.1021/acsaem.0c00039. PMC 7493223. PMID 32954222.
↑ Schmitt, Marcel; Baunach, Michael; Wengeler, Lukas; Peters, Katharina; Junges, Pascal; Scharfer, Philip; Schabel, Wilhelm (2013-06-01). "Slot-die processing of lithium-ion battery electrodes—Coating window characterization". Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. Advances in Coating and Drying of Thin Films (به انگلیسی). 68: 32–37. doi:10.1016/j.cep.2012.10.011. ISSN 0255-2701.
↑ Dixon, Christopher; Ng, Alphonsus H. C.; Fobel, Ryan; Miltenburg, Mark B.; Wheeler, Aaron R. (2016-11-15). "An inkjet printed, roll-coated digital microfluidic device for inexpensive, miniaturized diagnostic assays". Lab on a Chip (به انگلیسی). 16 (23): 4560–4568. doi:10.1039/C6LC01064D. ISSN 1473-0189. PMID 27801455.
↑ Wester, Niklas; Mikladal, Bjørn F.; Varjos, Ilkka; Peltonen, Antti; Kalso, Eija; Lilius, Tuomas; Laurila, Tomi; Koskinen, Jari (2020-10-06). "Disposable Nafion-Coated Single-Walled Carbon Nanotube Test Strip for Electrochemical Quantitative Determination of Acetaminophen in a Finger-Prick Whole Blood Sample". Analytical Chemistry. 92 (19): 13017–13024. doi:10.1021/acs.analchem.0c01857. ISSN 0003-2700. PMC 7547857. PMID 32842738.
↑ Zuo, Jialin; Tavakoli, Sean; Mathavakrishnan, Deepakkrishna; Ma, Taichong; Lim, Matthew; Rotondo, Brandon; Pauzauskie, Peter; Pavinatto, Felippe; MacKenzie, Devin (June 2020). "Additive Manufacturing of a Flexible Carbon Monoxide Sensor Based on a SnO2-Graphene Nanoink". Chemosensors (به انگلیسی). 8 (2): 36. doi:10.3390/chemosensors8020036.
↑ ^۶٫۰ ^۶٫۱ Park, Janghoon; Shin, Keehyun; Lee, Changwoo (2016-04-01). "Roll-to-Roll Coating Technology and Its Applications: A Review". International Journal of Precision Engineering and Manufacturing (به انگلیسی). 17 (4): 537–550. doi:10.1007/s12541-016-0067-z. ISSN 2005-4602. خطای یادکرد: برچسب <ref> نامعتبر؛ نام «:4» چندین بار با محتوای متفاوت تعریف شده است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).
↑ Eslamian, Morteza (2016-09-08). "Inorganic and Organic Solution-Processed Thin Film Devices". Nano-Micro Letters (به انگلیسی). 9 (1): 3. doi:10.1007/s40820-016-0106-4. ISSN 2150-5551. PMC 6223778. PMID 30460300.
↑ "Slot die coating technology | Coating equipment | FOM Technologies A/S". FOM Technologies (به انگلیسی). Retrieved 2020-12-09.
↑ ^۹٫۰ ^۹٫۱ Ding, Xiaoyu; Liu, Jianhua; Harris, Tequila A. L. (2016). "A review of the operating limits in slot die coating processes". AIChE Journal (به انگلیسی). 62 (7): 2508–2524. doi:10.1002/aic.15268. ISSN 1547-5905. خطای یادکرد: برچسب <ref> نامعتبر؛ نام «:5» چندین بار با محتوای متفاوت تعریف شده است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).
↑ Merklein, Lisa; Daume, Dominik; Braig, Felix; Schlisske, Stefan; Rödlmeier, Tobias; Mink, Marvin; Kourkoulos, Dimitrios; Ulber, Benjamin; Di Biase, Manuela (March 2019). "Comparative Study of Printed Multilayer OLED Fabrication through Slot Die Coating, Gravure and Inkjet Printing, and Their Combination". Colloids and Interfaces (به انگلیسی). 3 (1): 32. doi:10.3390/colloids3010032.
↑ Burkitt, Daniel; Searle, Justin; Worsley, David A.; Watson, Trystan (November 2018). "Sequential Slot-Die Deposition of Perovskite Solar Cells Using Dimethylsulfoxide Lead Iodide Ink". Materials (به انگلیسی). 11 (11): 2106. Bibcode:2018Mate...11.2106B. doi:10.3390/ma11112106. PMC 6265966. PMID 30373145.
↑ Smekens, Jelle; Gopalakrishnan, Rahul; Steen, Nils Van den; Omar, Noshin; Hegazy, Omar; Hubin, Annick; Van Mierlo, Joeri (February 2016). "Influence of Electrode Density on the Performance of Li-Ion Batteries: Experimental and Simulation Results". Energies (به انگلیسی). 9 (2): 104. doi:10.3390/en9020104.

[:0-1] Vijayan, Anuja; Johansson, Malin B.; Svanström, Sebastian; Cappel, Ute B.; Rensmo, Håkan; Boschloo, Gerrit (2020-05-26). "Simple Method for Efficient Slot-Die Coating of MAPbI3 Perovskite Thin Films in Ambient Air Conditions". ACS Applied Energy Materials. 3 (5): 4331–4337. doi:10.1021/acsaem.0c00039. PMC 7493223. PMID 32954222.

[2] Schmitt, Marcel; Baunach, Michael; Wengeler, Lukas; Peters, Katharina; Junges, Pascal; Scharfer, Philip; Schabel, Wilhelm (2013-06-01). "Slot-die processing of lithium-ion battery electrodes—Coating window characterization". Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. Advances in Coating and Drying of Thin Films (به انگلیسی). 68: 32–37. doi:10.1016/j.cep.2012.10.011. ISSN 0255-2701.

[:1-3] Dixon, Christopher; Ng, Alphonsus H. C.; Fobel, Ryan; Miltenburg, Mark B.; Wheeler, Aaron R. (2016-11-15). "An inkjet printed, roll-coated digital microfluidic device for inexpensive, miniaturized diagnostic assays". Lab on a Chip (به انگلیسی). 16 (23): 4560–4568. doi:10.1039/C6LC01064D. ISSN 1473-0189. PMID 27801455.

[:2-4] Wester, Niklas; Mikladal, Bjørn F.; Varjos, Ilkka; Peltonen, Antti; Kalso, Eija; Lilius, Tuomas; Laurila, Tomi; Koskinen, Jari (2020-10-06). "Disposable Nafion-Coated Single-Walled Carbon Nanotube Test Strip for Electrochemical Quantitative Determination of Acetaminophen in a Finger-Prick Whole Blood Sample". Analytical Chemistry. 92 (19): 13017–13024. doi:10.1021/acs.analchem.0c01857. ISSN 0003-2700. PMC 7547857. PMID 32842738.

[:3-5] Zuo, Jialin; Tavakoli, Sean; Mathavakrishnan, Deepakkrishna; Ma, Taichong; Lim, Matthew; Rotondo, Brandon; Pauzauskie, Peter; Pavinatto, Felippe; MacKenzie, Devin (June 2020). "Additive Manufacturing of a Flexible Carbon Monoxide Sensor Based on a SnO2-Graphene Nanoink". Chemosensors (به انگلیسی). 8 (2): 36. doi:10.3390/chemosensors8020036.

[:4-6] ۶٫۰ ^۶٫۱ Park, Janghoon; Shin, Keehyun; Lee, Changwoo (2016-04-01). "Roll-to-Roll Coating Technology and Its Applications: A Review". International Journal of Precision Engineering and Manufacturing (به انگلیسی). 17 (4): 537–550. doi:10.1007/s12541-016-0067-z. ISSN 2005-4602. خطای یادکرد: برچسب <ref> نامعتبر؛ نام «:4» چندین بار با محتوای متفاوت تعریف شده است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).

[7] Eslamian, Morteza (2016-09-08). "Inorganic and Organic Solution-Processed Thin Film Devices". Nano-Micro Letters (به انگلیسی). 9 (1): 3. doi:10.1007/s40820-016-0106-4. ISSN 2150-5551. PMC 6223778. PMID 30460300.

[8] "Slot die coating technology | Coating equipment | FOM Technologies A/S". FOM Technologies (به انگلیسی). Retrieved 2020-12-09.

[:5-9] ۹٫۰ ^۹٫۱ Ding, Xiaoyu; Liu, Jianhua; Harris, Tequila A. L. (2016). "A review of the operating limits in slot die coating processes". AIChE Journal (به انگلیسی). 62 (7): 2508–2524. doi:10.1002/aic.15268. ISSN 1547-5905. خطای یادکرد: برچسب <ref> نامعتبر؛ نام «:5» چندین بار با محتوای متفاوت تعریف شده است. (صفحهٔ راهنما را مطالعه کنید.).

[:6-10] Merklein, Lisa; Daume, Dominik; Braig, Felix; Schlisske, Stefan; Rödlmeier, Tobias; Mink, Marvin; Kourkoulos, Dimitrios; Ulber, Benjamin; Di Biase, Manuela (March 2019). "Comparative Study of Printed Multilayer OLED Fabrication through Slot Die Coating, Gravure and Inkjet Printing, and Their Combination". Colloids and Interfaces (به انگلیسی). 3 (1): 32. doi:10.3390/colloids3010032.

[:7-11] Burkitt, Daniel; Searle, Justin; Worsley, David A.; Watson, Trystan (November 2018). "Sequential Slot-Die Deposition of Perovskite Solar Cells Using Dimethylsulfoxide Lead Iodide Ink". Materials (به انگلیسی). 11 (11): 2106. Bibcode:2018Mate...11.2106B. doi:10.3390/ma11112106. PMC 6265966. PMID 30373145.

[12] Smekens, Jelle; Gopalakrishnan, Rahul; Steen, Nils Van den; Omar, Noshin; Hegazy, Omar; Hubin, Annick; Van Mierlo, Joeri (February 2016). "Influence of Electrode Density on the Performance of Li-Ion Batteries: Experimental and Simulation Results". Energies (به انگلیسی). 9 (2): 104. doi:10.3390/en9020104.

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

[۶]

[۷]

[۸]

[۹]

[۱۰]

[۱۱]

[۱۲]