为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划上光所薄膜材料论薄膜材料的应用与发展论文关键词：薄膜；金刚石；铁电；氮化碳；半导体；超晶格论文摘要：薄膜材料的发展以及应用，薄膜材料的分类，如金刚石薄膜、铁电薄膜、氮化碳薄膜、半导体薄膜复合材料、超晶格薄膜材料、多层薄膜材料等。各类薄膜在生产与生活中的运用以及展望。1膜材料的发展在科学发展日新月异的今天，大量具有各种不同功能的薄膜得到了广泛的应用，薄膜作为一种重要的材料在材料领域占据着越来越重要的地位。自然届中大地、海洋与大气之间存在表面，一切有形的实体都为表面所包裹，这是宏观表面。生物体还存在许多肉眼看不见的微观表面，如细胞膜和生物膜。生物体生命现象的重要过程就是在这些表面上进行的。细胞膜是由两层两亲分子-脂双层膜构成，它好似栅栏，将一些分子拦在细胞内，小分子如氧气、二氧化碳等，可以毫不费力从膜中穿过。膜脂双层分子层中间还夹杂着蛋白质，有的像船，可以载分子，有的像泵，可以把分子泵到膜外。细胞膜具有选择性，不同的离子须走不同的通道才行，比如有K通道、Cl通道等等。细胞膜的这些结构和功能带来了生命，带来了神奇。2膜材料的应用人们在惊叹细胞膜奇妙功能的同时，也在试图模仿它，仿生一直以来就是材料设计的重要手段，这就是薄膜材料。它的一个很重要的应用就是海水的淡化。虽然地球上70的面积被水覆盖着，但是人们赖以生存的淡水只占总水量的3，随着人口增长和工业发展，当今世界几乎处于水荒之中。因此将浩瀚的海水转为可以饮用的淡水迫在眉睫。淡化海水的技术主要有反渗透法和蒸馏法,反渗透法用到的是具有选择性的高分子渗透膜,在膜的一边给海水施加高压,使水分子透过渗透膜,达到膜的另一边,而把各种盐类离子留下来,就得到了淡水。反渗透法的关键就是渗透膜的性能,目前常用有醋酸纤维素类、聚酰胺类、聚苯砜对苯二甲酰胺类等膜材料.这种淡化过程比起蒸法法,是一种清洁高效的绿色方法。利用膜两边的浓度差不仅可以淡化海水,还可以提取多种有机物质。工业生产中，可用膜法过滤含酚、苯胺、有机磺酸盐等工业废水，膜法过滤大大节约了成本,有利于我们的生存环境。膜的应用还体现在表面化学上面。在日常生活中,我们会发现在树叶表面,水滴总是呈圆形,是因为水不能在叶面铺展。喷洒农药时,如果在农药中加入少量的润湿剂(一种表面活性剂),农药就能够在叶面铺展,提高杀虫效果,降低农药用量。更重要的，研究人员还将膜材料用于血液透析，透析膜的主要功能是移除体内多余水份和清除尿毒症毒素，大大降低了肾功能衰竭患者的病死率13膜材料的分类近年来,随着成膜技术的飞速发展,各种材料的薄膜化已经成为一种普遍趋势。薄膜材料种类繁多,应用广泛,目前常用的有：超导薄膜、导电薄膜、电阻薄膜、半导体薄膜、介质薄膜、绝缘薄膜、钝化与保护薄膜、压电薄膜、铁电薄膜、光电薄膜、磁电薄膜、磁光薄膜等。目前很受人们注目的主要有一下几种薄膜。金刚石薄膜金刚石薄膜的禁带宽，电阻率和热导率大，载流子迁移率高，介电常数小，击穿电压高，是一种性能优异的电子薄膜功能材料，应用前景十分广阔2。近年来,随着科技的发展,人们发展了多种金刚石薄膜的制备方法,比如离子束沉积法、磁控溅射法、热致化学气相沉积法、等离子化学气相沉积法等.成功获得了生长速度快、具有较高质量的膜,从而使金刚石膜具备了商业应用的可能。金刚石薄膜属于立方晶系,面心立方晶胞,每个晶胞含有8个C原子,每个C原子采取sp3杂化与周围4个C原子形成共价键,牢固的共价键和空间网状结构是金刚石硬度很高的原因.金刚石薄膜有很多优异的性质：硬度高、耐磨性好、摩擦系数效、化学稳定性高、热导率高、热膨胀系数小,是优良的绝缘体。利用它的高导热率,可将它直接积在硅材料上成为既散热又绝缘的薄层,是高频微波器件、超大规模集成电路最理想的散热材料。利用它的电阻率大,可以制成高温工作的二极管,微波振荡器件和耐高温高压的晶体管以及毫米波功率器件等。金刚石薄膜的许多优良性能有待进一步开拓,我国也将金刚石薄膜纳入863新材料专题进行跟踪研究并取得了很大进展、金刚石薄膜制备的基本原理是:在衬底保持在8001000的温度范围内,化学气相沉积的石墨是热力学稳定相,而金刚石是热力学不稳定相,利用原子态氢刻蚀石墨的速率远大于金刚石的动力学原理,将石墨去除,这样最终在衬底上沉积的是金刚石薄膜。薄膜种类层出不穷，一种新的薄膜的出现能够促进某些领域的加快生产，取代某些生产辅助原料，因为薄膜的使用几乎涵盖了各个领域，金刚石薄膜的出现不仅仅是生产领域的一次变革，也是国际开发史上的一个重要里程碑。金刚石薄膜的禁带宽，电阻率和热导率大，载流子迁移率高，介电常数小，击穿电压高，是一种性能优异的电子薄膜功能材料，应用前景十分广阔。近年来,随着科技的发展,人们发展了多种金刚石薄膜的制备方法,比如离子束沉积法、磁控溅射法、热致化学气相沉积法、等离子化学气相沉积法等.成功获得了生长速度快、具有较高质量的膜,从而使金刚石膜具备了商业应用的可能。金刚石薄膜属于立方晶系,面心立方晶胞,每个晶胞含有8个C原子,每个C原子采取sp3杂化与周围4个C原子形成共价键,牢固的共价键和空间网状结构是金刚石硬度很高的原因.金刚石薄膜有很多优异的性质：硬度高、耐磨性好、摩擦系数效、化学稳定性高、热导率高、热膨胀系数小，是优良的绝缘体。利用它的高导热率,可将它直接积在硅材料上成为既散热又绝缘的薄层,是高频微波器件、超大规模集成电路最理想的散热材料。利用它的电阻率大,可以制成高温工作的二极管,微波振荡器件和耐高温高压的晶体管以及毫米波功率器件等。金刚石薄膜的许多优良性能有待进一步开拓,我国也将金刚石薄膜纳入863新材料专题进行跟踪研究并取得了很大进展、金刚石薄膜制备的基本原理是:在衬底保持在8001000的温度范围内,化学气相沉积的石墨是热力学稳定相,而金刚石是热力学不稳定相,利用原子态氢刻蚀石墨的速率远大于金刚石的动力学原理,将石墨去除,这样最终在衬底上沉积的是金刚石薄膜。金刚石的功能只要体现在六个方面：一、其导热性约硅材料的二万倍，它将取代硅材料制造新一代计算机，同时抗酸碱、低辐射、抗高温，使计算机能够在恶劣环境下进行工作；二、它的成功开发将使现有应用的电子元器件更新50%；三、利用其高硬度和优异的光学性质组合还可以开发出永不磨损的摄像机、照相机等各种红外光学镜头；四、应用于航空航天技术，开发各种高质量的密封件、热沉材料等；五、加工各种超硬材料；六、发射冷阴极电子的特点制造出高清晰、超薄、超大屏幕的电视机、计算机显示器，并且极省电，目前还只在美日两国使用。日本的青山大学中犬冢等人和广岛大学中广濑等人，于19851988年间，分别先后利用热灯丝CVD法，采用被氢气稀释过的甲烷、乙醇等含氧的有机化合物作为原料，进行了关于沉积金刚石薄膜的实验。结果用氢气稀释过的甲烷作原料，金刚石薄膜的沉积速度为数m/h；但是若是采用乙醇等含氧的有机化合物作原料，金刚石薄膜沉积的速度则提高到了数十m/h。铁电薄膜铁电薄膜的制备技术和半导体集成技术的快速发展,推动了铁电薄膜及其集成器件的实用化。铁电材料已经应用于铁电动态随机存储器(FDRAM)、铁电场效应晶体管(FEET)、铁电随机存储器(FFRAM)、IC卡、红外探测与成像器件、超声与声表面波器件以及光电子器件等十分广阔的领域3。铁电薄膜的制作方法一般采用溶胶-凌胶法、离子束溅射法、磁控溅射法、有机金属化学蒸汽沉积法、准分子激光烧蚀技术等.已经制成的晶态薄膜有铌酸锂、铌酸钾、钛酸铅、钛酸钡、钛酸锶、氧化铌和锆钛酸铅等,以及大量的铁电陶瓷薄膜材料。常见的制备石墨烯的方法有：微机械剥离法，化学气相沉积法，外延生长法以及氧化石墨还原法。XX年，Geim领导的研究小组利用微机械剥离法首次制备出石墨烯。原子力显微镜观察发现，此方法可得到厚度仅有几个单原子层的石墨烯片层。用此方法制备石墨烯，方法简单，但耗时长，产率低，不利于大规模的生产和应用。UV上光可代替覆膜在印刷后的薄膜不干胶标签表面复合BOPP薄膜、保护油墨标签表面复膜、保护油墨，解决油墨层磨损问题，这种工艺在国内一些油墨厂中普遍使用，收到了一定的效果，但也带来了一些负面影响。根据我们近年来拜访客户、调查研究，对于膜工艺的缺点总结为以下几点：一、成品标签增加了成本、客户增加了费用薄膜不干胶材料本身的价格就比普通的纸类标签材料价格高得多，而在薄膜表面复膜用的BOPP薄膜要选用高档次、透明度好、张力变形小的材料，平均价格在35元之间，这样增大了不干胶标签的整体成本，客户增加了费用。二、改变了薄膜不干胶材料的物理特性BOPP复膜材料是一种经双向拉伸的薄膜材料，本身基本上不变形，而不干胶薄膜材料有许多品种，每种材料都有不同的特性。如有的可单向拉伸变形(Primax、FasClear)，有的可双向拉伸变形(PVC、PE)。这类材料如复合上BOPP薄膜，则失去了自身的特性，改变了物理特性，无法应用在可变形的瓶体上，如化妆品或洗发水的塑料瓶体。三、加厚了标签的厚度、产生内应力、增加了标签起翘、脱落的可能性复膜用的BOPP一般在15m左右，无论采用哪种复膜机构都需给BOPP一定的张紧力，使其平整地贴合在标签表面。在张力的作用下，复合后的标签产生向上翘起的内应力，所以无论标签贴在平面或曲面瓶体上，都增大了向外翘边的可能性。此外，整体标签越薄、变形后内应力越小，在粘合剂的作用下粘得越牢。复膜后标签加厚，变形后下面的材料受挤压、上面的复膜材料受拉伸，它们都有恢复变形的内应力，所以说，复膜后的标签贴标后翘起的几率非常大，尤其是在温度过低、胶水流动性差或贴标时标签表面未完全压紧的情况下。四、复膜工艺产生大量静电，给印刷加工和客户最终应用自动贴标带来困难塑料薄膜材料是一种极性十分不稳定的材料，印刷过程中会产生静电，而两种薄膜材料复合则产生大量的静电。这种静电给印刷和加工带来麻烦，尤其是模切排废工位，静电会造成标签频繁脱落、使机器不能高速生产。更为严重的是残留在成品卷筒中的静电会影响标签的正常使用。例如，标签在贴标机上不正常出标、歪斜，有时甚至贴标机无法正常操作，只能手工贴标，严重影响了生产。五、复膜工艺影响机器速度、加大了整体消耗复膜的张力同机器速度成正比，所以复膜时机器的速度受到限制，一般在国内的轮转标签机上复膜速度在30m/min之内，而不复膜、只印刷(上光)的轮转机(柔版机)彩色印刷时，速度可达80100m/min。这就是说，复膜工艺效率低。目前，市场上能买到的无底纸BOPP复合膜最大长度200延长米，这就意味着标签机必须每运行不到200米就要停机、更换复合膜，所以机器是开开停停。根据印刷原理，印刷机停机、开机时导致输墨系统的变化，使印刷材料的着墨量变化，最后使标签墨色变化，出现废品。这也是复膜工艺消耗大的原因之一。六、在薄膜材料表面采用UV上光工艺、保护油墨UV上光工艺是目前在国内标签印刷行业中轮转型、半轮转型标签机对纸张或薄膜材料通常采用的方法，用以保护油墨。UV上光工艺提高了印刷品表面的光亮程度，更为重要的是利用其强度和耐摩擦特性保护了油墨层、防止油墨划伤脱落。同复膜工艺相比,虽然上光油的强度不如BOPP薄膜、成品标签的立体感也差，但在综合特性上有明显的优势。七、降低了标签印刷品的整体费用UV上光工艺的费用同BOPP复合膜复合的费用相比要便宜的多。目前，在国内UV上光油的种类很多，性能不一样，所以价格差别较大。我们推荐客户使用