Czym jest proces sol-gel?

Proces sol-gel wykorzystywany jest w wytwarzaniu materiałów stałych. Nakładanie warstw z użyciem metody sol-gel umożliwia wytworzenie jedno lub wieloskładnikowych powłok tlenkowych na podłożach szklanych lub metalicznych. Istnieją dwie zasadnicze metody nakładania cienkich warstw: metoda powlekania obrotowego (spin coating) dla jednostronnego powlekania sol-gel lub powlekania przez zanurzanie (dip-coating) dla obustronnego powlekania. Obie techniki obecnie są powszechnie stosowane.

Jak wytworzyć warstwę metodą sol-gel?

Sol-gel (zol-żele) wytwarza się poprzez kondensację roztworu prekursora tlenku metalu w sieci 3D. Żele są układami dwufazowymi, w których ciągła faza płynna wypełnia przestrzeń wewnątrz spolimeryzowanej sieci. Żele można suszyć w kontrolowany sposób, w celu wytworzenia porowatych ciał stałych o unikalnych właściwościach termicznych, mechanicznych, optycznych i chemicznych. Pierwsze zol-żele zostały zrobione z krzemionki, przez kondensację silanoli (SiOH), a następnie ich transformację do żeli krzemionkowych. Przetwarzanie zol-żel stało się bardzo elastycznym procesem wykorzystywanym w syntezie materiałów. Obecnie możliwe jest wytwarzanie materiałów żelowych z prawie dowolnego metalu przejściowego, a także wytwarzanie materiałów kompozytowych.

 

Etapy wytarzania warstw sol-gel metodą spin coating

 

 

Czy wiesz, że spin coater’y Polos zostały użyte w tysiącach artykułów naukowych ?

Sprawdź listę

 

Jak wytworzyć jednostronną powłokę sol-gel z użyciem spin coatera?

Metoda spin coating (powlekanie obrotowe) jest wykorzystywana do nakładania cienkich warstw materiału na płaskie podłoża. Zazwyczaj z użyciem spin coater rozwirowuje się fotorezyst na podłożach półprzewodnikowych. Powlekacze obrotowe firmy Polos stosowane są także do rozwirowania cienkich warstw polimerowych, takich jak kopolimery blokowe (BCP) jako PDMS i PMMA, lub jako tania metoda zol-żel do powlekania szklanych podłóż filmami ZnO. Zaletą metody spin coating jest to, że warstwa cieczy ma tendencję do zwiększania jednorodności grubości podczas rozwirowania, oraz po uzyskaniu oczekiwanej jednorodności zachowuje otrzymane parametry pod warunkiem, że lepkość jest stała na całej całej powierzchni podłoża.

Jaki jest typowy proces umożliwiający kontrolę grubości otrzymywanej warstwy?

Aby kontrolować grubość otrzymanej warstwy polimerowej, można zastosować metodę powlekania sol-gel wspomaganą użyciem powlekacza obrotowego (spin coater). Rozpuszczony lub zdyspergowany w rozpuszczalniku polimer zostaje wkroplony na powierzchnię podłoża i rozwirowany, tak aby uzyskać warstwę o jednolitej grubości. Kilka kropel roztworu wystarczy, aby przy prędkości obrotowej 3000 obr./min.w ciągu 30 sekund utworzyć cienki jednolity film. Spin coatery SPIN150i i SPIN200i są odpowiednie dla wszystkich tych aplikacji i każdego dnia uczymy się nowych.

Przykładowe zastosowania metody sol-gel

Zastosowanie Materiał Sol-Gel
Światłowody Wysokiej czystości domieszkowany żel krzemionkowy
Ochronne powłoki optyczne Odporne na ścieranie powłoki żelu krzemionkowego naniesione na plastikowe podłoża
Antyrefleksyjne powłoki optyczne Okna laserowe, inteligentne okna
Izolacja termiczna okien Powłoki kolektorów słonecznych
Izolacja ogniotrwała wysokotemperaturowa Pianki ceramiczne
Czujniki chemiczne Cienkowarstwowe czujniki NOx, oscylatory kryształowe pokryte sol-gelem
Katalizatory i adsorbenty Krzemionkowe katalizatory kwasowe w postaci stałej, nośniki katalizatora o dużej powierzchni właściwej, środek osuszający w żelu krzemionkowym
Membrany ceramiczne Sita molekularne sol-gel, filtry antybakteryjne
Materiały ścierne Materiały ścierne z tlenku glinu
Szczeliwa dentystyczne i wypełniacze Hydroksyapatyt

 

Więcej na temat spin coatera SPIN150i……