基本信息
- 项目名称：
- 有机薄膜表面Al2O3纳米无机层的制备与研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本作品采用等离子体辅助原子层沉积技术（PA-ALD）在聚酯（PET）表面制备Al2O3纳米无机涂层，并对其沉积机理及沉积薄膜阻隔性能进行相关研究。
- 详细介绍：
- 本作品是利用等离子体辅助原子层沉积技术（PA-ALD）在预处理的PET表面进行制备Al2O3纳米无机涂层，并对制备出的样品进行阻隔性测量与研究。 沉积之前采用不同的方式对PET表面进行预处理，并通过原子力显微镜（AFM）研究预处理的结果，根据AFM的测量结果进一步优化处理方式。制备过程主要利用等离子体辅助原子层沉积技术（PA-ALD）进行原子层沉积，同现在的热原子层沉积技术（T-ALD）相比，PA-ALD可以在较低的温度下实现有机薄膜表面进行原子层沉积，且可获得较高的薄膜沉积速率和较短的冲洗时间，同时沉积的薄膜厚度可精确控制、表面均匀性好。本实验正是因为采用PA-ALD，才实现了对实验过程的可控性，为研究沉积机理及沉积薄膜的性能提供了方便。通过不同实验参数的设置成功制备出了聚酯（PET）表面Al2O3纳米无机涂层，通过测量沉积薄膜的阻隔性得到了一定的提高。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计：采用等离子体辅助原子层沉积技术（PA-ALD）在聚酯（PET）表面制备Al2O3纳米无机涂层，并对其沉积机理及沉积薄膜阻隔性能进行相关研究。鉴于学校实验设备及相关检测手段也已经具备，可以完成相关实验及其检测。 发明目的：通过等离子体辅助原子层沉积技术（PA-ALD）制备Al2O3纳米无机涂层，通过研究其制备过程，加深对等离子体辅助原子层沉积技术的认识，为以后进一步研究纳米纳米无机涂层的制备打下坚实的基础。 基本思路：通过不同方式对PET表面进行处理，利用原子力显微镜进行薄膜表面粗糙度的分析，研究纳米材料沉积在预处理聚PET膜上的增长方式,根据增长方式的不同从而选择出合适的表面处理方式对薄膜表面进行处理，并利用等离子体辅助原子层沉积技术（PA-ALD）在处理的表面进行制备Al2O3纳米无机涂层。通过椭偏仪测量沉积层的厚度及采用透氧仪对沉积薄膜的透氧率进行测试分析研究。 创新点： 采用等离子体辅助原子层沉积（ALD）技术在有机薄膜表面沉积Al2O3无机纳米层。 技术关建主要技术指标：通过不同实验参数的设置制备Al2O3，进行相关性能的检测，研究不同参数对其性能的影响，并进行优化。
科学性、先进性
- 本作品在制备过程主要利用PA-ALD进行原子层沉积，同热原子层沉积技术（T-ALD）相比，PA-ALD可以在较低的温度下实现有机薄膜表面进行原子层沉积，且可获得较高的薄膜沉积速率和较短的冲洗时间，同时沉积的薄膜厚度可精确控制、表面均匀性好。通过不同实验参数的设置成功制备出了聚酯（PET）表面Al2O3纳米无机涂层，通过测量沉积薄膜的阻隔性得到了一定的提高。实验主要参考学校等离子实验室的资料。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年4月8日参加北京印刷学院大学生科研计划（评为校级重点项目）
作品所处阶段
- 已经完成
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 结题报告配以相关图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 制备过程采用等离子体辅助原子层沉积技术（PA-ALD），同现在的热原子层沉积技术（T-ALD）相比，采用等离子体辅助原子层沉积技术（PA-ALD）可以在较低的温度下实现在有机薄膜表面进行原子层沉积，且可获得较高的薄膜沉积速率和较短的冲洗时间，同时沉积的薄膜厚度可精确控制、表面均匀性好，并实现椭偏仪在线测试沉积薄膜的厚度等性能。 通过等离子体辅助原子层沉积技术制备出Al2O3薄膜并对其阻隔性能进行测试，实验以透氧性能测试为主，通过测试数据结果表明，沉积Al2O3薄膜后的聚酯材料其阻隔性能有明显改善。改善后的薄膜具有多方面的应用，例如现在的食品保鲜方面，通过对有机薄膜表面进行沉积氧化铝从而达到较高的阻隔性能，在食品的保鲜防腐延长保质期方面发挥很大作用。若实现大批量生产，将来此种方法会在生产阻隔性包装薄膜方面发挥巨大的作用，具有很好的市场前景。
同类课题研究水平概述
- 当前在等离子体辅助原子层沉积的研究已经较为广泛，它具有沉积的薄膜厚度可精确控制、表面均匀性好、保形性优等特点。目前越来越多的应用于半导体元器件的制造等领域。但是本实验想通过将此技术与包装印刷方面结合起来，特别在一些精密仪器包装的高阻隔性能方面，通过等离子体辅助原子层沉积技术（PA-ALD）实现薄膜的纳米无机层的沉积实现高阻隔性包装薄膜的制备，有关这方面的研究测试还是比较有限的。鉴于我们所学专业为包装印刷工程，想通过科研实践结合专业知识来更大的发挥所在专业的优势，在高阻隔性包装薄膜方面有所突破。
