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基本信息

項(xiàng)目名稱：
有機(jī)薄膜表面Al2O3納米無(wú)機(jī)層的制備與研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
本作品采用等離子體輔助原子層沉積技術(shù)（PA-ALD）在聚酯（PET）表面制備Al2O3納米無(wú)機(jī)涂層，并對(duì)其沉積機(jī)理及沉積薄膜阻隔性能進(jìn)行相關(guān)研究。
詳細(xì)介紹：
本作品是利用等離子體輔助原子層沉積技術(shù)（PA-ALD）在預(yù)處理的PET表面進(jìn)行制備Al2O3納米無(wú)機(jī)涂層，并對(duì)制備出的樣品進(jìn)行阻隔性測(cè)量與研究。 沉積之前采用不同的方式對(duì)PET表面進(jìn)行預(yù)處理，并通過(guò)原子力顯微鏡（AFM）研究預(yù)處理的結(jié)果，根據(jù)AFM的測(cè)量結(jié)果進(jìn)一步優(yōu)化處理方式。制備過(guò)程主要利用等離子體輔助原子層沉積技術(shù)（PA-ALD）進(jìn)行原子層沉積，同現(xiàn)在的熱原子層沉積技術(shù)（T-ALD）相比，PA-ALD可以在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)有機(jī)薄膜表面進(jìn)行原子層沉積，且可獲得較高的薄膜沉積速率和較短的沖洗時(shí)間，同時(shí)沉積的薄膜厚度可精確控制、表面均勻性好。本實(shí)驗(yàn)正是因?yàn)椴捎肞A-ALD，才實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的可控性，為研究沉積機(jī)理及沉積薄膜的性能提供了方便。通過(guò)不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置成功制備出了聚酯（PET）表面Al2O3納米無(wú)機(jī)涂層，通過(guò)測(cè)量沉積薄膜的阻隔性得到了一定的提高。

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

作品設(shè)計(jì)：采用等離子體輔助原子層沉積技術(shù)（PA-ALD）在聚酯（PET）表面制備Al2O3納米無(wú)機(jī)涂層，并對(duì)其沉積機(jī)理及沉積薄膜阻隔性能進(jìn)行相關(guān)研究。鑒于學(xué)校實(shí)驗(yàn)設(shè)備及相關(guān)檢測(cè)手段也已經(jīng)具備，可以完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)及其檢測(cè)。 發(fā)明目的：通過(guò)等離子體輔助原子層沉積技術(shù)（PA-ALD）制備Al2O3納米無(wú)機(jī)涂層，通過(guò)研究其制備過(guò)程，加深對(duì)等離子體輔助原子層沉積技術(shù)的認(rèn)識(shí)，為以后進(jìn)一步研究納米納米無(wú)機(jī)涂層的制備打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 基本思路：通過(guò)不同方式對(duì)PET表面進(jìn)行處理，利用原子力顯微鏡進(jìn)行薄膜表面粗糙度的分析，研究納米材料沉積在預(yù)處理聚PET膜上的增長(zhǎng)方式,根據(jù)增長(zhǎng)方式的不同從而選擇出合適的表面處理方式對(duì)薄膜表面進(jìn)行處理，并利用等離子體輔助原子層沉積技術(shù)（PA-ALD）在處理的表面進(jìn)行制備Al2O3納米無(wú)機(jī)涂層。通過(guò)橢偏儀測(cè)量沉積層的厚度及采用透氧儀對(duì)沉積薄膜的透氧率進(jìn)行測(cè)試分析研究。 創(chuàng)新點(diǎn)： 采用等離子體輔助原子層沉積（ALD）技術(shù)在有機(jī)薄膜表面沉積Al2O3無(wú)機(jī)納米層。 技術(shù)關(guān)建主要技術(shù)指標(biāo)：通過(guò)不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置制備Al2O3，進(jìn)行相關(guān)性能的檢測(cè)，研究不同參數(shù)對(duì)其性能的影響，并進(jìn)行優(yōu)化。

科學(xué)性、先進(jìn)性

本作品在制備過(guò)程主要利用PA-ALD進(jìn)行原子層沉積，同熱原子層沉積技術(shù)（T-ALD）相比，PA-ALD可以在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)有機(jī)薄膜表面進(jìn)行原子層沉積，且可獲得較高的薄膜沉積速率和較短的沖洗時(shí)間，同時(shí)沉積的薄膜厚度可精確控制、表面均勻性好。通過(guò)不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置成功制備出了聚酯（PET）表面Al2O3納米無(wú)機(jī)涂層，通過(guò)測(cè)量沉積薄膜的阻隔性得到了一定的提高。實(shí)驗(yàn)主要參考學(xué)校等離子實(shí)驗(yàn)室的資料。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

2011年4月8日參加北京印刷學(xué)院大學(xué)生科研計(jì)劃（評(píng)為校級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目）

作品所處階段

已經(jīng)完成

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無(wú)

作品可展示的形式

結(jié)題報(bào)告配以相關(guān)圖片

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

制備過(guò)程采用等離子體輔助原子層沉積技術(shù)（PA-ALD），同現(xiàn)在的熱原子層沉積技術(shù)（T-ALD）相比，采用等離子體輔助原子層沉積技術(shù)（PA-ALD）可以在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)在有機(jī)薄膜表面進(jìn)行原子層沉積，且可獲得較高的薄膜沉積速率和較短的沖洗時(shí)間，同時(shí)沉積的薄膜厚度可精確控制、表面均勻性好，并實(shí)現(xiàn)橢偏儀在線測(cè)試沉積薄膜的厚度等性能。 通過(guò)等離子體輔助原子層沉積技術(shù)制備出Al2O3薄膜并對(duì)其阻隔性能進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)以透氧性能測(cè)試為主，通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果表明，沉積Al2O3薄膜后的聚酯材料其阻隔性能有明顯改善。改善后的薄膜具有多方面的應(yīng)用，例如現(xiàn)在的食品保鮮方面，通過(guò)對(duì)有機(jī)薄膜表面進(jìn)行沉積氧化鋁從而達(dá)到較高的阻隔性能，在食品的保鮮防腐延長(zhǎng)保質(zhì)期方面發(fā)揮很大作用。若實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，將來(lái)此種方法會(huì)在生產(chǎn)阻隔性包裝薄膜方面發(fā)揮巨大的作用，具有很好的市場(chǎng)前景。

同類課題研究水平概述

當(dāng)前在等離子體輔助原子層沉積的研究已經(jīng)較為廣泛，它具有沉積的薄膜厚度可精確控制、表面均勻性好、保形性優(yōu)等特點(diǎn)。目前越來(lái)越多的應(yīng)用于半導(dǎo)體元器件的制造等領(lǐng)域。但是本實(shí)驗(yàn)想通過(guò)將此技術(shù)與包裝印刷方面結(jié)合起來(lái)，特別在一些精密儀器包裝的高阻隔性能方面，通過(guò)等離子體輔助原子層沉積技術(shù)（PA-ALD）實(shí)現(xiàn)薄膜的納米無(wú)機(jī)層的沉積實(shí)現(xiàn)高阻隔性包裝薄膜的制備，有關(guān)這方面的研究測(cè)試還是比較有限的。鑒于我們所學(xué)專業(yè)為包裝印刷工程，想通過(guò)科研實(shí)踐結(jié)合專業(yè)知識(shí)來(lái)更大的發(fā)揮所在專業(yè)的優(yōu)勢(shì)，在高阻隔性包裝薄膜方面有所突破。
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