[发明专利]可控制咖啡环效应的成膜方法、成膜装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种可控制咖啡环效应的成膜方法、成膜装置及控制方法，其通过设置图像采集装置，用于实时监测液滴沉积成膜过程，通过观察咖啡环形成图像，结合“咖啡环效应”的影响因素，在沉积过程中，根据实验要求，抑制或利用“咖啡环效应”成膜，最终达到了实时监测和变换的目的，制作复杂图形的薄膜。还可以通过上述方法，获取某一材料的最佳成膜参数，再以该参数进行成膜，最终制作出均匀复杂图形的薄膜。

技术领域

本发明涉及微滴喷射配套装置领域，具体涉及一种可控制咖啡环效应的成膜方法、成膜装置及该成膜装置的控制方法。

背景技术

在喷墨打印后，油墨功能溶质的均匀沉积对高精度图案的形成及所制备器件的性能与应用都非常重要。在喷墨打印过程中，不仅需要调节参数，控制液滴喷射的稳定状态，而且需要控制液滴沉积形貌。在1997年Deegan提出的，当一滴咖啡或者茶滴落桌面时，其颗粒物质就会在桌面上留下一个被染色的环状物，而且环状物的颜色是不均匀的，边缘部分要比中间更深一些的现象，这一现象被称为“咖啡环效应”。

在“咖啡环效应”的研究过程中，较大多数的研究在于抑制其作用，例如杨帆等人在研究纳米金属导电油墨制备（CN201410849618.5）中，通过改变金属颗粒形状和添加剂的方法，抑制“咖啡环效应”，达到均匀成膜的效果；一部分研究者利用“咖啡环效应”，例如胡安明等人在制备纳米银颗粒薄膜和有序纳米银薄膜（CN201510601468.0）中利用三相线的移动从而控制“咖啡环效应”，应用于纳米薄膜的制备以及有序银导线的图案成型；李耘等人在研究喷墨印刷金属图案的制备方法（CN106335298A）中，利用“咖啡环效应”一次喷墨，再利用马拉高尼回流完成图案的二次填充，完成金属图案成形。上述研究控制因素单一，且不是从“咖啡环效应”的影响因素出发，不能很好地控制“咖啡环效应”对图案的影响。

在溶质和溶剂确定的情况下，“咖啡环效应”的影响因素一般有温度和pH值等。CN107379804A公开的“一种大面积高均匀性薄膜喷墨打印方法及打印系统”，就是通过升温抑制咖啡环效应。《化学学报》2012年的一篇《喷墨打印高精度图案研究进展》的文章中提及pH值对咖啡环效应的影响：pH5.8时，粒子与基底吸引力占主导，沉积相对均匀；5.8PH8.9时马拉哥尼回流占主导，可以抑制“咖啡环效应”；PH8.9时，粒子与基底的排斥力占主导，极易形成“咖啡环效应”。

虽然现有技术已经对“咖啡环效应”的影响因素在成膜制备工艺中进行了研究，但是却不能在沉积过程中实时检测，并根据实际要求抑制或利用“咖啡环效应”成膜，以制作复杂图形的薄膜。再者，对于不同溶质溶剂的成膜材料，具有不同较佳的温度或pH值等影响“咖啡环效应”的参数，如果能事先获取这些参数，并以这些最佳参数控制成膜过程，则可以很好的完成均匀沉积，并达到预期的图案成型要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种成膜方法、成膜装置及成膜装置的控制方法，其通过实时监测液滴沉积成膜过程，以对“咖啡环效应”的影响参数进行控制并成膜，或者获取影响“咖啡环效应”的最佳参数，再通过该参数进行成膜。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种可控制咖啡环效应的成膜方法，通过图像采集装置实时监测液滴沉积成膜过程，再根据监测的图像，通过调节“咖啡环效应”的影响参数，控制“咖啡环效应”，完成均匀沉积薄膜。

一种可控制咖啡环效应的成膜方法，通过图像采集装置实时监测液滴沉积成膜过程，再根据监测的图像，通过调节“咖啡环效应”的影响参数，直到获取最佳成膜参数值；成膜时，通过该最佳成膜参数值控制成膜过程，最终完成均匀沉积薄膜。

一种可控制咖啡环效应的成膜装置，包括微滴喷射装置、图像采集装置、中控单元及“咖啡环效应”影响参数的调节装置；该图像采集装置安装在微滴喷射装置中的液滴成膜附近，用以实时对液滴沉积成膜过程进行监测，并将监测图像传输至中控单元；该调节装置在中控单元的控制下，根据监测图像，对“咖啡环效应”影响参数进行调节，以控制咖啡环形成过程。