紡織材料上沉積納米TiO2薄膜的方法技術

本發明專利技術提供一種紡織材料上沉積納米TiO2薄膜的方法，包括如下步驟：以高純金屬Ti靶為靶材，經預處理的紡織材料為基材，采用直流反應磁控濺射設備在室溫條件下制備紡織材料基納米TiO2薄膜，所有樣品均采用基材在上、靶材在下的結構，即由下向上的濺射方式制備納米TiO2薄膜，以避免雜質顆粒落到基材表面；同時，為控制薄膜沉積時基材的溫度，避免由于高溫而發生的基材變形，采用水冷裝置冷卻基片；為保證納米TiO2薄膜的純度，先將反應室抽至本底真空，然后通入高純氬氣作為濺射氣體，高純氧氣作為反應氣體。本發明專利技術可在非織造布纖維表面沉積較為勻整致密的TiO2薄膜，薄膜平均粒徑相對較小，表面粗糙度較低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種紡織材料的制備方法，尤其涉及一種紡織材料上沉積納米Ti02薄膜的方法。
技術介紹
薄膜的研究依賴予薄膜的制備技術，高質量的薄膜有利于薄膜物理的研究和薄膜器件應用的開發。隨著激光技術、微波技術和離子束技術的應用，人們開發了多種納米Ti02功能薄膜的制備技術和方法，其中運用最為廣泛麴就是溶膠-凝膠法(Sol。gel)、化學氣相沉積法(CVD)和以磁控濺射法為代表的物理氣相沉積法(PvD)。但是上述幾種制備方法均有其缺陷，而溶膠一凝膠法的缺點則是制得薄膜的孔隙、致密度、晶型以及與基體的結合力往往與溶膠的性質、基體性質、干燥和焙燒過程緊密相關，受外界條件影響很大，工業化推廣存在一定困難。而化學氣相沉積法的缺點則是薄膜制備工藝復雜，控制較為困難。化學 氣相沉積法制備薄膜的結構和生長形態受基體溫度影響較大，同時在反應過程中，反應氣體比例和流量往往也會影響到薄膜質量，因而其不利于大批量生產。同時由于基體溫度較高，對基體的耐熱性能和膨脹系數有較為嚴格的要求。此外化學氣相沉積法在薄膜制備過程中容易釋放有害氣體，對環境造成污染。但磁控濺射技術也存在著一些問題，主要有磁控濺射所利用的環狀磁場使二次電子跳欄式地沿著環狀磁場轉圈。相應地，環狀磁場控制的區域是等離子體密度最高的部位。在磁控濺射時，可以看見濺射氣體氬氣在這部位發出強烈的淡藍色輝光，形成一個光環。處于光環下的靶材是被離子轟擊最嚴重的部位，會濺射出一條環狀的溝槽。環狀磁場是電子運動的軌道，環狀的輝光和溝槽將其形象地表現了出來。磁控濺射靶的濺射溝槽一旦穿透靶材，就會導致整塊靶材報廢，所以靶材的利用率不高，一般低于40%。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種紡織材料上沉積納米Ti02薄膜的方法，從而在非織造布纖維表面沉積較為勻整致密的Ti02薄膜，薄膜平均粒徑相對較小，表面粗糙度較低。為了解決上述技術問題，本專利技術采用了如下的技術手段一種紡織材料上沉積納米Ti02薄膜的方法，包括如下步驟以高純金屬Ti靶為靶材，經預處理的紡織材料為基材，采用直流反應磁控濺射設備在室溫條件下制備紡織材料基納米Ti02薄膜，所有樣品均采用基材在上、靶材在下的結構，即由下向上的濺射方式制備納米Ti02薄膜，以避免雜質顆粒落到基材表面；同時，為控制薄膜沉積時基材的溫度，避免由于高溫而發生的基材變形，采用水冷裝置冷卻基片；為保證納米Ti02薄膜的純度，先將反應室抽至本底真空，然后通入高純氬氣作為濺射氣體，高純氧氣作為反應氣體。進一步地，每次濺射之前，都預先在不加氧的純氬氣中預濺射5min左右，以除去靶表面的氧化物，當觀察到靶表面輝光放電顏色由粉紅變成藍白色時，表明氧化物已除去，然后再通入氧氣進行反應濺射。進一步地，為使濺射反應產生的Ti02粒子能均勻附著在基材上，基材以100r/min的速度旋轉。具體實施例方式為了更好地理解本專利技術，下面結合一個具體實施例對本專利技術進行詳細的說明一種紡織材料上沉積納米Ti02薄膜的方法，包括如下步驟以高純金屬Ti靶(純度為99. 999%,直徑50mm)為靶材，經預處理的紡織材料為基材，采用直流反應磁控濺射設備在室溫條件下制備紡織材料基納米Ti02薄膜。所有樣品均采用基材在上、靶材在下的結構，即由下向上的濺射方式制備 納米Ti02薄膜，以避免雜質顆粒落到基材表面；同時，為控制薄膜沉積時基材的溫度，避免由于高溫而發生的基材變形，采用水冷裝置冷卻基片；為保證納米Ti02薄膜的純度，先將反應室抽至本底真空，然后通入高純氬氣(99. 999% )作為濺射氣體，高純氧氣(99. 999% )作為反應氣體。每次濺射之前，都預先在不加氧的純氬氣中預濺射5min左右，以除去靶表面的氧化物，因為表面氧化物的存在會大大降低沉積的速率，當觀察到靶表面輝光放電顏色由粉紅變成藍白色時，表明氧化物已除去，然后再通入氧氣進行反應濺射；為使濺射反應產生的Ti02粒子能均勻附著在基材上，基材以100r/min的速度旋轉。薄膜厚度由膜厚儀(FTM. V)測量控制。采用本專利技術的直流磁控濺射方法。在滌綸紡粘非織造織物表面沉積了納米Ti02薄膜。在薄膜生長初期，納米Ti02粒子在PET非織造纖維表面缺陷位集聚成核薄膜松散租糙，隨濺射時間的增加，薄膜連續性、均勻性和致密性增加，在連續、致密的薄膜形成后如再增加濺射時，Ti02粒子又將在新的轟擊缺陷位集聚成核生長。T102粒子在PET基材表面集聚成核生長過程使薄膜生長整體顯示出島生長模式。薄膜主要是由致密的柱狀顆粒結合而成。在PET基Ti02薄膜成膜生長過程中，薄膜表面化學結構變化不大。磁控濺射主要工藝參數對薄膜的結構和表面形貌有較大影響。濺射功率增加，Ti02薄膜均勻性、致密性增加。薄膜晶態結構由無定形結構向銳鈦礦型Ti02結構轉變。較高的濺射功率雖然可以提升沉積速率以縮短鍍膜時間，但過高的濺射功率易損傷靶材，縮短靶材使用壽命；直流反應磁控濺射過程中相對較小的工作氣壓(O。5、l.OPa)，易在PET非織造布纖維表面沉積較為勻整致密的Ti02薄膜，薄膜平均粒徑相對較小，表面粗糙度較低。同時，實驗表明，氧氣流量是在PET非織造布纖維表面直流反應濺射制備納米Ti02功能結構層的一個重要參數。隨著氧氣流量的增大，沉積速率驥顯降低，但所制備沉積納米Ti02滌綸非織造織物的白度值變大，薄膜化學失配度降低，有利于形成符合化學計量比的Τ 02薄膜。對比滌綸、丙綸和粘膠纖維原樣和鍍樣可知，紡織基材表面所沉積納米Ti02薄膜表面總體形貌體現出了原樣表面形貌的特點，鍍層的均勻度和平整度與基材表面形貌有很大關系。同時，紡織基材表面能低，表面Ti02薄膜顆粒細密，頂部尖銳；紡織基材表面能高，表面Ti02薄膜顆粒較為圓潤平逛。權利要求1.一種紡織材料上沉積納米Ti02薄膜的方法，其特征在于，包括如下步驟 以高純金屬Ti靶為靶材，經預處理的紡織材料為基材，采用直流反應磁控濺射設備在室溫條件下制備紡織材料基納米Ti02薄膜，所有樣品均采用基材在上、靶材在下的結構，即由下向上的濺射方式制備納米Ti02薄膜，以避免雜質顆粒落到基材表面；同時，為控制薄膜沉積時基材的溫度，避免由于高溫而發生的基材變形，采用水冷裝置冷卻基片；為保證納米Ti02薄膜的純度，先將反應室抽至本底真空，然后通入高純氬氣作為濺射氣體，高純氧氣作為反應氣體。2.根據權利要求I所述的一種紡織材料上沉積納米Ti02薄膜的方法，其特征在于，每次濺射之前，都預先在不加氧的純氬氣中預濺射5min左右，以除去靶表面的氧化物，當觀察到靶表面輝光放電顏色由粉紅變成藍白色時，表明氧化物已除去，然后再通入氧氣進行反應濺射。3.根據權利要求2所述的一種紡織材料上沉積納米Ti02薄膜的方法，其特征在于，為使濺射反應產生的Ti02粒子能均勻附著在基材上，基材以100r/min的速度旋轉。4.根據權利要求I所述的一種紡織材料上沉積納米Ti02薄膜的方法，其特征在于，薄膜厚度由膜厚儀測量控制。5.根據權利要求I所述的一種紡織材料上沉積納米Ti02薄膜的方法，其特征在于，所述的高純金屬Ti靶純度為99. 999%，直徑50mm。全文摘要本專利技術提供一種，包括如下步驟以高純金屬Ti靶為靶材，經預處理的紡織材料為基材，采用直流反本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種紡織材料上沉積納米TiO2薄膜的方法，其特征在于，包括如下步驟：以高純金屬Ti靶為靶材，經預處理的紡織材料為基材，采用直流反應磁控濺射設備在室溫條件下制備紡織材料基納米TiO2薄膜，所有樣品均采用基材在上、靶材在下的結構，即由下向上的濺射方式制備納米TiO2薄膜，以避免雜質顆粒落到基材表面；同時，為控制薄膜沉積時基材的溫度，避免由于高溫而發生的基材變形，采用水冷裝置冷卻基片；為保證納米TiO2薄膜的純度，先將反應室抽至本底真空，然后通入高純氬氣作為濺射氣體，高純氧氣作為反應氣體。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔣建業，
申請(專利權)人：昆山鐵牛襯衫廠，
類型：發明
國別省市：