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基于光固化微压印的扩散膜制备工艺设备及成型机理研究

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基于光固化微压印的扩散膜制备工艺设备及成型机理研究

作者：赵长松北京化工大学

学位级别：硕士

扩散膜是利用光线在通过不同材料时,发生反射、折射与散射的综合作用,实现出射光线均匀分布的光学薄膜,它被广泛应用在照明、显示等领域。与传统的挤出、热压等加工方式不同,本课题采用一种新型光固化微压印成型方法进行扩散膜的制备,... 详细信息

扩散膜是利用光线在通过不同材料时,发生反射、折射与散射的综合作用,实现出射光线均匀分布的光学薄膜,它被广泛应用在照明、显示等领域。与传统的挤出、热压等加工方式不同,本课题采用一种新型光固化微压印成型方法进行扩散膜的制备,自主设计并加工了光固化微压印设备与模具,制备出不同种类的扩散膜,并探究了物料配方和成型工艺对扩散膜性能的影响。主要工作内容如下:1.设计并加工出一套光固化微压印实验设备,主要包括压印单元、紫外光辐照系统和工作台三个部分。同时,对微结构型扩散膜进行了光学模拟,选定微结构规格,采用光刻翻印的方法,自制PDMS模具,并进行了相关工艺的探究。2.制备了微结构型扩散膜,研究了压印压力、辐照时间对扩散膜表面微结构复制度的影响、单体种类和含量的变化对扩散膜质量的影响,分别从辐照强度、保压时间和低聚物含量三个方面分析了扩散膜翘曲变形的原因。探索出适合本实验的最佳配方,并对扩散膜的性能进行了检测:表面微结构的高度和宽度复制度均达到90%以上,涂层附着力达到4B等级,可见光透过率达89%,最大雾度为60.32%。3.制备了添加粒子型扩散膜,研究了辐照时间对扩散膜表观质量的影响,探究了光扩散剂的粒径、百分含量和不同官能团低聚物比例对扩散膜光学性能的影响,分析了光扩散剂百分含量对扩散膜拉伸强度的影响。实验结果表明:辐照时间为6s时,扩散膜表观形貌良好;光扩散剂粒径为5μm,百分含量为40%时,扩散膜综合光学性能最佳;六官能团低聚物比例的提高会使降低扩散膜的透光率;光扩散剂含量的增加,会导致扩散膜拉伸强度产生下降。4.基于上述工作,制备了复合型扩散膜,探究出该膜的最佳光扩散剂含量为20%,最佳压印压力为6N,此时扩散膜具有较好的光学性能:透光率为74.45%,雾度为92.21%。同时,对制品进行了检测:表观图中微结构成型良好,断面图中光扩散剂分布均匀,扩散膜照度均匀度达90.6%,达到了良好的扩散效果。

关键词：紫外光固化微压印扩散膜透光率微结构阵列

用一种生物相容的扩散膜作为经静脉测氧传感器

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国外医学.生物医学工程分册 1989年第3期 183-184页

作者：吴靖

本文作者提出一种导管式氧传感器。其表面涂有各种具有扩散膜性质的聚合物。象电位梯度和时间响应实验这样的电化学技术已广泛地应用于评价经血液相容性涂层处理或非处理的各种扩散膜的特性。扫描电子量微镜则广泛用于评价相同膜电极的... 详细信息

本文作者提出一种导管式氧传感器。其表面涂有各种具有扩散膜性质的聚合物。象电位梯度和时间响应实验这样的电化学技术已广泛地应用于评价经血液相容性涂层处理或非处理的各种扩散膜的特性。扫描电子量微镜则广泛用于评价相同膜电极的形态问题。作者对采用聚氨脂膜的各种导管传感器进行了体外和体内的评价。体内研究表明,在生理

关键词：扩散膜分离膜氧传感器 λ传感器响应时间

基于聚四氟乙烯材质的扩散膜在苯系物标准气体配制中的应用研究

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塑料科技 2021年第8期49卷 91-94页

作者：王国庆濮阳职业技术学院河南濮阳457000

通过聚四氟乙烯材料制备扩散膜,并研究扩散膜在渗透法配制标准气体的应用,探究不同原料配比、老化温度对扩散结果的影响。通过检测发生气体中各组分的响应值,分析扩散过程的稳定性和不同浓度气体线性关系。结果表明:不同的原料配比能够... 详细信息

通过聚四氟乙烯材料制备扩散膜,并研究扩散膜在渗透法配制标准气体的应用,探究不同原料配比、老化温度对扩散结果的影响。通过检测发生气体中各组分的响应值,分析扩散过程的稳定性和不同浓度气体线性关系。结果表明:不同的原料配比能够对扩散速率造成影响,老化温度升高会降低扩散膜的扩散速率。检测结果显示:发生的气体具有良好的稳定性和线性关系,可以满足使用要求。以聚四氟乙烯材料制备的扩散膜能够在渗透法气体配制中良好应用。

关键词：聚四氟乙烯渗透法配气扩散膜气体稳定性

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掺杂型微结构光扩散膜的研究

掺杂型微结构光扩散膜的研究

作者：朱继承苏州大学

学位级别：硕士

光扩散膜的主要作用是在空间上调制入射光束光强度,即通过光线与扩散膜的反射、散射、折射和衍射,获得满足某种使用要求的光场分布。光扩散膜在光束整形、平板显示技术和新型固态照明（有机/无机发光二极管）、光伏器件等方向有着非常... 详细信息

光扩散膜的主要作用是在空间上调制入射光束光强度,即通过光线与扩散膜的反射、散射、折射和衍射,获得满足某种使用要求的光场分布。光扩散膜在光束整形、平板显示技术和新型固态照明（有机/无机发光二极管）、光伏器件等方向有着非常广泛的应用。定向扩散膜由于方向性扩散的特点,被大量用于机载激光探测和测距系统、条码扫描仪、生物识别扫描仪和定向投影仪等,具有重要的研究意义。基于软压印技术,本文制作了聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane,PDMS）微结构模具,并结合紫外压印技术制备了两类光扩散膜:掺杂型表面浮雕光扩散膜和结构诱导自组装微球光扩散膜。本文测试了制作的扩散膜的光学特性。具体研究工作如下:（1）利用蒙特卡洛方法（LightTools软件）分别对掺杂有机硅微米颗粒/UV可固化树脂扩散膜、聚苯乙烯微米颗粒/UV可固化树脂扩散膜进行了模拟。分析了扩散膜透过率与粒径、掺杂浓度、残胶厚度的关系。对有机硅颗粒/UV可固化树脂体系模拟仿真,得出微球的最佳粒径在1-5μm范围内。当微球粒径为2μm,掺杂浓度在1wt%-10 wt%,扩散膜厚度小于50μm时,扩散膜透过率保持在95%以上。同理,对掺杂的聚苯乙烯颗粒-紫外固化树脂体系扩散膜仿真,也得到了同样的模拟结果。由于有机硅材料折射率小于聚苯乙烯折射率,有机硅颗粒-紫外固化树脂形成的扩散层平均折射率小,有较大的增透作用,所以后者的透过率低于前者。这些模拟结果为实验制备掺杂型微结构光扩散膜提供了指导。（2）利用软压印技术制备了掺杂型表面浮雕光扩散膜。制作流程包括光刻热熔、PDMS软模具制备、光扩散剂-紫外可固化树脂混合和软压印四个步骤。光扩散剂（如有机硅微米颗粒和聚苯乙烯微米颗粒）的掺杂质量分数为1 wt%,3 wt%,5 wt%,7 wt%。扫描电子显微镜、3D共聚焦显微镜对形貌的检测结果表明,制作的微结构比较完整地转印了PDMS模具上的结构,掺杂后的表面粗糙度为0.28μm。当掺杂质量分数为7 wt%时,掺杂型柱透镜扩散膜透过率和雾度分别为96.9%和48.9%,最大扩散角度达到80°。通过改变压印压力,可获得不同的压印残胶厚度。当掺杂有机硅微米颗粒的质量分数为5 wt%,残胶厚度为40μm时,制作的扩散膜透过率和雾度分别为97.43%和74.78%;当残胶厚度为10μm时,制作的扩散膜透过率和雾度分别为96.32%和43.51%。观测了650 nm红色激光和白光LED照明光源下样品对入射光的扩散效果,显示了掺杂型表面浮雕光扩散膜对散射角度、亮度均匀性、雾度的调控能力。（3）结合软压印和刮涂技术制备了结构诱导自组装微球光扩散膜。制作流程包括光刻、PDMS软模具制备、软压印和刮涂-自组装四个步骤。制作的一维、二维、正交光栅结构以及环形阵列结构宽度分别为12μm、18μm、8μm、8μm,高度均为6μm。扫描电子显微镜、3D共聚焦显微镜对形貌的检测结果表明,微沟槽结构线边缘形状为规则排列的线形或者多边形形状时,更容易实现扩散粒子的自组装。本实验在预加工的微沟槽中诱导扩散粒子有序自组装,通过优化结构参数,获得了较好的填充性。测试了光扩散膜在650 nm红色激光照射下的扩散能力。微沟槽结构能够对入射光束形成定向扩散。在微沟槽中填入的扩散微球能够起到进一步匀化光线的作用,由于结构占空比和微纳结构尺寸在衍射光学范畴以内,扩散效果图中仍然存在衍射光斑。微结构尺寸和对应使用的粒子还有待进一步研究。本文研究的上述两种复合光扩散膜制备方法,相比于现有技术,工艺简单、材料成本低。获得的复合型光扩散膜,结合了微结构对入射光在空间上的折射、衍射作用和微米扩散粒子对光的散射作用,具有高的透过率、可调节的雾度和定向扩散的功能。本文的研究成果为复合型多功能光扩散膜的设计与制备提供新的思路。

关键词：扩散膜微结构软压印光调控

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扩散膜用基膜表观弊病影响因素及解决措施

安徽化工 2018年第6期44卷 72-73,77页

作者：杜世梅周正发合肥乐凯科技产业有限公司安徽合肥230041 合肥工业大学化学与化工学院安徽合肥230009

分析扩散膜用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基膜影响产品表观质量的点、线、面弊病产生原因,并提出有效解决措施,为扩散膜等PET基膜的稳定生产提供指导。

关键词：扩散膜基膜表观质量弊病

GE Advanced Materials公司s扩散膜产品

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电子产品世界 2005年第8B期12卷 41-41页

GE Advanced Materials公司宣布将其光扩散膜系列LCD背光应用光学镀膜扩展到完整的显示器产品，用于电视、笔记本电脑、计算机监视器和汽车GPS显示器等应用。这些材料为LCD背光模块提供了顶部和底部扩散膜产品，以帮助增强苛刻环境阅读... 详细信息

GE Advanced Materials公司宣布将其光扩散膜系列LCD背光应用光学镀膜扩展到完整的显示器产品，用于电视、笔记本电脑、计算机监视器和汽车GPS显示器等应用。这些材料为LCD背光模块提供了顶部和底部扩散膜产品，以帮助增强苛刻环境阅读条件下的性能。光照扩散膜将公司的Lexan光学品质树脂技术与10000等级低应力、光学品质清洁室内环境相结合。

关键词： Advanced 扩散膜膜产品公司 GE 显示器产品 LCD背光光学品质笔记本电脑

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微凹版涂布扩散膜表观弊病及改善措施

安徽化工 2019年第6期45卷 83-85,88页

作者：李开静李瑞平合肥乐凯科技产业有限公司

主要介绍了凹版辊涂布扩散产品表观的点、线纹、划伤弊病的分类,具体产生原因以及对应的改善措施。

关键词：扩散膜表观弊病点线纹划伤

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一种新型扩散膜的制备与研究

中外企业家 2016年第25期 147-147页

作者：林雪琴李宏广东省佛山市技术标准研究院广东省佛山市佛塑科技集团股份有限公司

具有遮盖率和透光率的协调性的光学扩散膜,包括透明PET基材、涂覆在基材上表面的扩散层和在基材下表面的背涂层。其中扩散粒子包括10—20大粒径有机粒子、5—10中粒径有机粒子和1—3小粒径有机粒子复合有机粒子,以及20—500nm的小粒径... 详细信息

具有遮盖率和透光率的协调性的光学扩散膜,包括透明PET基材、涂覆在基材上表面的扩散层和在基材下表面的背涂层。其中扩散粒子包括10—20大粒径有机粒子、5—10中粒径有机粒子和1—3小粒径有机粒子复合有机粒子,以及20—500nm的小粒径无机粒子。通过控制扩散层中几种有机粒子的排列形式、粒径、质量百分比和扩散层厚度,使得扩散膜的透光率和遮盖率相协调。而且通过背涂层添加防黏连无机粒子,增强其耐刮擦性,使得扩散膜具有较好的抗静电性能和抗黏连性能。该制备方法在满足市场性能要求的同时,工艺简单,易于操作。

关键词：扩散膜制备工艺研究

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净化氢气的扩散膜膜材

稀土信息 1993年第4期 11-11页

作者：杨遇春

富钯的钯一稀土固溶合金中,含8(原子)％钇的钯合金具有优异的透气性能,可用作扩散膜材料。这种合金在渗透氢时由于能抑制(α+β)氢的溶混间隙,显示出良好的尺寸稳定性,同时渗透率也较工业用Pd—23～25(原子)％Ag合金的渗透率高(高温下... 详细信息

富钯的钯一稀土固溶合金中,含8(原子)％钇的钯合金具有优异的透气性能,可用作扩散膜材料。这种合金在渗透氢时由于能抑制(α+β)氢的溶混间隙,显示出良好的尺寸稳定性,同时渗透率也较工业用Pd—23～25(原子)％Ag合金的渗透率高(高温下氢的溶解度梯度较陡).但随着这种Pd—RE二元合金晶格的膨胀,出现明显的固溶硬化现象。这一方面可能导致得到强度高的膜材,氢的渗透率高于普通Pd—Ag合金。

关键词：渗透率扩散膜固溶硬化透气性能尺寸稳定性渗透性能扩散率温下日本长崎大学纯氢