Luận Văn Xây dựng hệ thống phủ nhúng dùng trong kỹ thuật SOL-GEL

Đề tài nghiên cứu khoa học năm 2012
Xây dựng hệ thống phủ nhúng dùng trong kỹ thuật SOL-GEL




LỜI MỞ ĐẦU
Bài viết này trình bày cách xây dựng một hệ thống phủ nhúng và thử nghiệm
hệ thống này trong việc phủ một màng TiO2 trên đế thủy tinh. Hệ thống này được
xây dựng trên cơ sở một hệ trục vít giúp đế dịch chuyển tịnh tiến lên xuống với một
tốc độ điều chỉnh được, cho phép thực hiện phủ nhiều loại màng trong học tập và
nghiên cứu.
Bên cạnh đó, hệ thống này được trang bị một hệ quay nghiêng giúp làm
nghiêng đế trong quá trình phủ màng với một góc điều chỉnh được. Đây là một tính
năng giúp tăng độ đồng đều trong quá trình phủ. Độ dày màng và sự đồng đều có
thể được điều khiển bởi các thông số như: tốc độ nhúng, số lần nhúng và góc nhúng
được kiểm soát bằng một phần mềm chạy trên máy vi tính.
Sản phẩm của đề tài này là một hệ thống phủ nhúng đi kèm với một chương
trình điều khiển có giao diện người dùng thân thiện. Chúng góp phần làm tăng số
lượng máy phủ nhúng ở nước ta, cũng đồng nghĩa với tăng các đề tài, các công trình
nghiên cứu trong lĩnh vực chế tạo các màng mỏng bằng phương pháp phủ nhúng,
phục vụ trong nhiều lĩnh vực như: vật liệu học, công nghệ hóa học và vật lý quang
học. Bên cạnh đó, sản phẩm còn phục vụ trực tiếp cho khoa công nghệ hóa học và
thực phẩm trong sự nghiệp giáo dục và đào tạo của trường đại học Lạc Hồng.
2
CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN
1.1. Phương pháp sol-gel
[3]
1.1.1. Giới thiệu
Phương pháp sol-gel là một k ỹ thuật hóa học ướt để tổng hợp các vật liệu từ
các phần tử huyề n phù dạng keo rắn (precursor) trong chất lỏng (sol), để hình thành
một nguyên liệu (gel) lưỡng pha của bộ khung chất rắn chứa đầy dung môi.
1.1.1.1. Lịch sử phát triển
Vào khoảng giữa năm 1800, có những quan tâm về phương pháp sol-gel
để tạo gốm sứ và kính, được bắt đầu với Ebelman và Graham khi nghiên cứu
về gel Silic. Trong những năm từ 1950 đến 1960, Roy và các cộng tác đã sử
dụng phương pháp sol-gel để tạo ra gốm sứ mới v ới thành phần là các đồng
chất hóa học, bao gồm: Si, Al, Zr, . mà không sử dụng phương pháp gốm
truyền thống. Bột, sợi, màng và thấu kính quang học thì được tạo bởi phương
pháp sol-gel.
1.1.1.2. Các khái niệm mở đầu
Một hệ sol là m ột sự phân tán của các hạt rắn có kích thước khoảng từ
1nm đến 1000nm trong một chất lỏng, trong đó:
 Chỉ có chuyển động Brown làm lơ lửng các hạt.
 Lực tương tác giữa các hạt là lực Val der Waals.
 Sol có thời gian bảo quản giới hạn vì các hạt sol hút nhau dẫn đến
đông tụ các hạt keo.
Một hệ gel là m ột trạng thái mà chất lỏng và rắn phân tán vào nhau,
trong đó một m ạng lưới chất rắn chứa các thành phần chất lỏng.
Precursor là những phần tử ban đầu để tạo những hạt keo (sol). Nó được
tạo thành từ các thành tố kim loại hay á kim, được bao quanh bởi những ligand
khác nhau. Các precursor có thể là chất vô cơ kim loại hay hữu cơ kim loại,
với công thức chung là M(OR)x
, với M là kim loại , R là nhóm alkyl có công
thức là CnH2n+1
.