金属表面常常会有油脂、油污等有机物及氧化层,在进行溅射、油漆、粘合、键合、焊接、铜焊和PVD、CVD涂覆前,如果要求比较高,如果想要得到更好的效果,就有必要用等离子处理来得到洁净和无氧化层的表面。
通常,如想要金属材料能够达到一定的焊接质量,可以在焊接前对焊缝处进行一定的清洗,比如使用人工棉布擦拭和清洁剂清洗,不过往往还达不到理想的焊接效果或环保的要求,引入常压等离子清洗机的表面处理则更为清洁彻底,就可以使状况大为改观
对金属材料进行等离子表面处理,能够将材料表面的纳米级油污、氧化物和水锈等物质清除
通常处理的地方主要是两个方面,一个是去除磷化的表面有机层,另一个是去除氧化物
使用等离子清洗机可以使被有机物污染表面会受到离子轰击;在真空和瞬时高温状态下,污染物部分蒸发;并且在高能量粒子的冲击下污染物被击碎并被真空带出。
金属氧化物会与处理气体发生离子反应,处理的气体通常为氩气和氢气。有时也采用两步处理工艺。第一步先用氧气氧化表面5min,第二步用氢气和氩气混合物去除氧化层。也可以同时用几种气体进行处理。经过等离子清洗机处理之后,再对金属进行一系列的操作,其合格性就要提高的多。
文章出自:物理学报 气体放电产生的等离子体是集成电路制备不可或缺的关键技术,利用等离子体中活性粒子赋予的独特的物理和化学特性,可为超大规模集成电路制备提供具有定向性、选择性和纳米级精细性的绿色先进加工技术,大规模应用于其沉积、刻蚀、封装、清洗等工艺制程。在材料表面改性、新材料制备、生物灭菌消毒、等离子体隐身、医疗器具及人造器官的清洗、臭氧生成、新型光源、废弃物处理等领域也具有极其重要的应用前景,其低温加工的特性使其成为柔性可穿戴智能材料和器件最合适的加工技术之一。 等离子体材料处理技术与等离子体和材料的相互作用密切相关。不同的等离子体源及其放电设计具有不同的等离子体温度、密度、活性种类和结构特性,适应不同种类的材料处理;不同种类的材料处理对等离子体特性也有不同的要求,并且反过来影响等离子体放电的过程和特性。因此需要深入研究等离子体放电技术、等离子体特性诊断、等离子体材料处理的机理等,特别是针对各种应用需求建立其与等离子体特性的关联与机制,促进等离子体材料处理技术在精细加工、新材料制备等各领域的应用。研究方法包括理论数值模拟、诊断和实验研究。 等离子体放电及与材料相互作用示意图 鉴于等离子体放电与材料相互作用领域关键物理问题研究的挑战性与紧迫性,《物理学报》特组织“等离子体物理及其材料处理”专题,邀请国内部分活跃在该领域前沿的专家撰稿, 以综述和研究论文的形式,从等离子体物理及其材料处理的角度,较全面、深入地探讨该领域最新研究成果。主要有以下三方面内容: 1) 等离子体放电基本过程和机理研究, 包括低气压感性耦合等离子体源模拟研究进展、大气压脉冲放电等离子体射流特性及机理研究、常压针-板放电等离子体密度演化研究;2) 等离子体特性与诊断研究,包括容性耦合等离子体中电子加热过程及放电参数控制、电非对称双频容性耦合 CF4/Ar 放电电极间距对放电模式和刻蚀剖面影响的研究、基于前馈神经网络的等离体光谱诊断方法研究;3)等离子体材料相互作用研究,包括非热等离子体材料表面处理及功能化研究进展、常压等离子体对柔性多孔材料表面处理均匀性的研究进展、多孔材料的低温刻蚀技术、等离子体制备自修复超疏水涂层纤维、大气压电晕等离子体射流制备氧化钛薄膜的研究、等离子体对石墨烯的功能化改性、螺旋波等离子体制备多种碳基薄膜原位诊断研究、等离子气化技术用于固体废物处理的研究进展。 希望本专题能促进等离子体物理及其材料处理技术的进步,以及与各交叉研究领域的交流,扩大国内等离子体物理及其材料处理研究的影响,推动该领域研究的蓬勃发展。
2020年12月,OPPO联手视觉艺术家Joshua Vides为OPPO Reno5 Pro+独家定制了手机后盖,让电致变色技术延展出更丰富的想象力,可谓引领了手机设计新风潮。那么,究竟什么是电致变色技术呢?
基本概况
电致变色(Electrochromic,EC)是指某材料在外加交替(正负)的电压作用下,可逆地改变材料的光学性质,如透过、吸收和反射等。
电致变色器件(Electrochromic Device,ECD)则是将电致变色材料和离子电解质应用于透明导电电极,通过外界较低的驱动电压来实现可逆颜色变化的光电子器件,其典型结构为“三明治”式结构,包括透明导电层、离子存储层、电致变色层和离子传导层(电解质层)。
图2:典型电致变色器件结构图
透明导电层:透明导电层具备良好的光学透过性,不影响器件的光学透过率,目前最广泛使用的是锡掺杂的氧化铟(ITO),具有优异的导电性和透明度。但由于电致变色器件对于透明导电材料的需求不断扩大,加之铟资源短缺,其他类型的透明导电材料亟待开发,如Al、Ga、B、F等元素掺杂的ZnO氧化物,其中AZO(ZnO:Al)和GZO(ZnO:Ga)薄膜的电阻率可低至8.5×10^-5Ω·cm和8.1×10^-5Ω·cm;另FTO(SnO2:F)具有高温稳定性,电阻率可达10^-3Ω·cm数量级,被视为ITO的替代品,可广泛用于液晶显示屏、光催化、薄膜太阳能电池基底、染料敏化太阳能电池、电致变色玻璃等领域。
离子存储层:离子存储层的作用是存储和提供电致变色材料所需要的离子,在外电场作用下,当离子注入到EC层时,CE层释放离子提供给电解质层,当外加反向电场时,电致变色层又脱出离子,此时CE层又将这些离子存储起来,二者在电场作用下发生相反的氧化或还原过程,即电致变色层发生氧化反应的同时,离子存储层发生还原反应。
电解质层:电解质是影响器件变色性能、循环寿命以及耐候性的重要因素之一,开发性质优异的电解质材料是实现ECD广泛应用的关键。用于ECD的电解质主要分为三大类,分别是液态、无机固态和聚合物电解质,目前较为成熟的是液体电解质,但对灌液、封装都有比较苛刻的要求,而在无机固态电解质和聚合物电解质方面的研究有待进一步完善。
表1:电解质类别及特点
电致变色层:电致变色层是器件的核心层,根据材料组成可分为三大类,分别是有机电致变色材料、无机电致变色材料和复合型电致变色材料,其中:
1)有机电致变色材料种类相对较多,主要有聚噻吩类及其衍生物、紫罗精类、四硫富瓦烯、金属酞菁类化合物等,具有颜色变化丰富、光学对比度高、变色速度快的优点,但其抗水抗氧及抗紫外性较差。华南理工大学刘平团队在此领域有着深入研究,合成了一系列齐聚噻吩衍生物,相关电致变色器件表现出较高的光学对比度,其在700nm处光学对比度达到75.2%;
2)无机电致变色材料具有结构稳定、变色速度慢,受空气中水和氧影响较小,且几乎不受紫外线影响,耐候性突出等特点,其典型代表是WO3,目前市场上出现多种以WO3为功能材料的ECD,但以WO3为代表的氧化物基ECD难以兼顾优异的光学调制能力和服役寿命,限制其应用发展,南方科技大学温瑞涛团队通过研究发现离子-基体交互过程中的离子俘获效应是造成性能衰减的最重要原因之一,通过基于恒压或恒流的反俘获,衰减的器件可以被“刷新”而重新获得初始性能,可实现ECD同时兼顾光学调制能力和服役寿命,对推动ECD的广泛应用具有重大意义。此外MoO3、TiO2和NiO也日益受到研究人员的重视,是具有较好应用前景的下一代电致变色材料。中国科学院宁波材料技术与工程研究所杨晔团队开发了以WO3与NiO陶瓷靶材的纯氩(或微氧)溅射工艺取代传统的金属靶材反应溅射,通过调整靶材的成分、优化沉积工艺条件能有效提升薄膜的沉积效率、改善薄膜的微结构,进而提升薄膜的EC循环稳定性,为未来低成本ECD商业化提供一条新的路径;
3)复合电致材料则可以克服单一材料的存在缺陷,优化电致变色性能,目前主要有无机/无机、无机/有机、有机/有机复合电致变色材料。
市场应用
电致变色是主动变色的过程,具有对于自身材料的变色掌控能力,应用领域广泛,包括智能窗、防眩目汽车后视镜、军事伪装、柔性电子、电致变色显示屏等。
图3:电致变色应用领域
智能窗
应用于智能窗的电致变色智能玻璃在有电流通过的情况下具有对光的吸收或透过的自主调节能力,并且智能窗可以选择性的实现太阳光的反射与透过,从而保证了建筑物内部在夏季处于凉爽的状态,冬季处于一种保持温暖状态。在全球推动节能减排的趋势下,建筑领域的电致变色玻璃需求激增,根据Allied Market Research数据预测,2026年全球电致变色玻璃行业的市场规模将达到41亿美元,预计从2019年到2026年的复合年增长率为17.2%
防眩目汽车后视镜
夜间驾驶汽车会发现后车强光照射到前车后视镜中,产生令人晕眩的反光,对于变道时的观察极为不利,从而产生安全问题。基于电致变色材料制备的智能防眩目后视镜可以通过电子感应系统感应后方车辆发射的光线的强弱,施加合适的电压实现后视镜不同的反射能力,从而起到防眩目的效果,使驾驶更加安全。
军事伪装
电致变色材料对中远红外方面的发射率调控是未来发展的一个方向,特别是有机电致变色材料中的PEDOT或PANI,在中远红外波段有着较宽的发射率调制幅度,因此在未来极有可能成为极佳的红外隐身或伪装材料。
柔性电子
柔性电致变色器件研究起步较晚,其采用柔性且机械性强的材料作为透明导电基底,可以应用于柔性可穿戴设备。目前智能便携式电子产品正在朝着柔性化和透明化的方向发展,日益增长的市场需求迫切需要性能与之匹配的“隐身电源”,如采用电致变色技术的柔性透明超级电容器,可广泛用于健康监护仪、电子皮肤、微型触摸传感器和移动智能设备等领域。
电致变色显示屏
电致变色材料能够通过施加电压的大小实现不同的颜色以及在撤去电压后也能够保持在原来的状态,因此电致变色材料可被应用于显示。这种显示器不需要背景光,既可以解决现在显示器的发射光对读者眼睛的损伤,也可以起到节约能源的作用。
电致变色智能眼镜
电致变色智能眼镜采用电致变色技术和电子传感技术,镜片在感应到阳光变化时颜色会发生变化,从而改变紫外线的透过率,可广泛用于安全头盔护目镜、飞行员头盔、滑雪护目镜等,具有防紫外线和调节眼镜舒适度等功能。
市场现状
电致变色材料作为一种新兴的智能材料,是国内外企业纷纷参与布局的重点领域,前景广阔,国外代表企业包括:美国Gentex Corporation、美国SAGE Electrochromics、瑞典ChromoGenics AB、美国View等;国内企业则主要有凯盛科技、莱宝高科、光羿科技、亚玛顿等。
表3:国外电致变色重点企业
表4:国内电致变色重点企业
但现阶段电致变色技术尚未完全成熟,在研发过程中存在以下问题:1) 色系单调,现阶段达到产业化标准的电致变色材料是以WO3为功能材料的,其颜色表现以黑、白、灰为主,色系比较单一。为克服该缺陷,中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所赵志刚团队通过引入法布里-珀罗腔结构,改变腔体介质材料的厚度、折射率和重复周期,控制光子带隙,实现了无机电致变色器件多色化,进一步施加偏压调节氧化钨材料折射率,能够实现大范围丰富且精细的颜色调制; 2) 响应时间长,电致变色材料的响应时间为10- 750ms,响应时间较长,需进一步缩短响应时间; 3) 大面积问题,由于现阶段电致变色材料的制备技术较为复杂,会产生变色不均,导致无法大面积批量生产的问题。
电致变色技术在许多前沿应用领域(如新型显示、柔性电子、新能源等)有重要社会意义,已经成为了市场的焦点。未来随着技术的不断成熟,电致变色技术有望加速市场渗透。
在本工作中,他们以水凝胶的DIW打印为例,介绍了一种通过调控油墨和基底之间的相互作用来实现与低粘度油墨兼容的DIW打印技术。他们先在基底上引入具有不同表面能的区域,然后挤出具有一定表面能的稀油墨,油墨可以自发地湿润并驻留在表面能较高的区域内,并保持形状。他们设计并搭建了一个3D打印系统,印刷装置和原理如图1所示。打印系统由精密定位系统、挤出油墨系统、控制系统和等离子发生器组成。控制系统控制沉积喷嘴的运动速度、XYZ方向的位置以及墨水挤出速率。打印前,基板表面含有基团X。等离子体喷头产生氧气等离子体轰击基板,使得轰击区域(蓝色)比其他区域具有更高的表面能,并且具有亲水基团(如羟基)。随后挤出水凝胶前驱液。水凝胶前驱液(红色)不含任何增稠剂,会自发润湿并驻留在表面能较高的区域内。最后用紫外光进行固化。 图1.(A)打印系统的示意图和打印过程的示意图。(B)打印系统关键模块的爆炸图。(C)打印系统图片。 为了揭示表面能对润湿行为的影响,研究人员选取并制备了聚丙烯酰胺水凝胶前驱液作为打印墨水。在具有不同表面能形态的PDMS弹性体上打印,可以观察到明显不同的润湿行为(图2A)。 图2. 打印性能与参数优化 研究人员继续研究了不同打印参数的影响,包括等离子体喷头的运动速度和功率、氧气的压力、等离子喷头尖端与PDMS弹性体表面的距离等。经过测试发现,打印完成后的水凝胶在弹性体表面能够有效的粘接。此外,所开发的打印系统可以兼容粘度跨越5个数量级的墨水。 本文提出的打印方法可以应用于多种墨水,包含常见的多种水凝胶。这种打印方法与传统DIW打印每换一种材料就要重新调节流变性不同,这种打印方法在更换材料时,无需重新调流变性。研究中测试了PAAm水凝胶在多种基底上和多种水凝胶在PDMS表面上的打印性及其粘接性能。 图3.(A)多种可打印的常见水凝胶。(B)不同水凝胶在PDMS表面的剥离曲线。(C)多种可打印的基底(D)AAm水凝胶在不同基底表面的剥离测试。 最后,研究人员通过控制打印时的参数,得到了相同截面积不同形状的导电水凝胶,和相同宽度但不同截面积的导电水凝胶。此时,水凝胶离子导线的导电性能与它的形状无关,只和截面有关。制作了基于离子导体的薄膜电致发光器件。这种发光器件,能够在发生变形时,仍然发光。制作了柔性大变形离电传感器。通过原位打印的方式,在软体肌肉的背面打印了导电水凝胶作为传感器,用于监测气动软体肌肉的变形,如图4所示。 图4. 基于稀溶液的水凝胶DIW打印潜在应用展示 综上所述,本工作报道了一种通过调控油墨与基体之间的相互作用,从而使得稀油墨也能够用于DIW打印的方法;搭建了一套等离子体辅助的打印系统,并展示了基于稀溶液的水凝胶DIW打印;在不改变打印系统的前提下,可打印粘度在5个数量级范围内的油墨。该方法拓宽了DIW打印的应用范围。 更多详细信息请参考原文及支撑材料。 这一研究工作最近发表在Cell子刊iScience上。论文第一作者是南方科技大学力学与航空航天工程系硕士研究生李啸天,合作作者包括南方科技大学力学与航空航天工程系博士研究生张平、李奇和王慧如,通讯作者是杨灿辉助理教授。 论文信息与链接 Xiaotian Li, Ping Zhang, Qi Li, Huiru Wang, and Canhui Yang*, Direct-ink-write printing of hydrogels using dilute inks, iScience, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.102319 论文链接: https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(21)00287-X
无锡先导智能装备股份有限公司
无锡先导智能装备股份有限公司,成立于2002年,目前已成长为全球领先的新能源装备提供商,业务涵盖锂电池智能装备、光伏智能装备、3C智能装备、智能物流系统、汽车智能产线、燃料电池智能装备、以及激光精密加工等七大领域。公司建设有30多万平方米的生产制造基地和研发中心,目前拥有员工6500余人,其中研发工程师1800余人。
2015年,先导智能在深圳创业板上市,股票代码300450,市值超300亿元,成为锂电装备市值第一股。我们看到,锂电池产业快速增长,且集约化程度越来越高,未来的生产运营更趋智能高效,先导洞悉客户需求的不断升级,矢志构建“以客户为中心的、国际一流的智能制造整体解决方案服务商”,致力于为客户提供从咨询、设计、制造、安装、调试、培训及后续升级的一站式整体解决方案,持续提升客户体验。
国际化战略
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先导为客户提供锂电池整线智能解决方案
作为国际领先的锂电池智能装备服务商,先导已与松下、索尼、三星SDI、LG化学、ATL、CATL、比亚迪等知名电池企业建立战略合作关系,并引进一流的博士研发团队,为客户提供整线智能解决方案。
2017年,先导全资收购国内领先的化成电源、分容测试和后道物流产线一体化解决方案提供商珠海泰坦新动力电子有限公司。如今,先导可提供从浆料、搅拌、涂布、辊压、分切、卷绕/叠片、组装、化成、分容测试和物流系统等锂电池整线设备,并配备先导自主研发的MES生产执行系统,为锂电池企业打造智能化工厂。
光伏行业
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3C事业部
3C事业部专注于视觉测量、智能检测、精密自动化及整线解决方案,业务涵盖全球消费电子、智能家居和5G通信等工业智能领域。针对客户不同需求,整合实时3D立体视觉、微米级高精度运动控制、亚像素图像处理和人工智能等国际领先技术,结合自主开发的软件和算法开发平台,持续为客户提供极具竞争力的产品和服务,并成为3C行业多家顶级客户的战略合作伙伴。
智能物流事业部
先后为中航锂电、CATL、通威集团、阿特斯、力信、亿纬锂能、瑞浦等客户提供领先的智能仓储物流解决方案,以“柔性制造”、“智慧制造”为核心,帮助客户解决仓储物流管理过程中存在的各种问题,全面提升仓储作业效率、提高库存准确率和周转率,为客户提供柔性化管理平台和智能化解决方案。
汽车产线事业部
以大数据挖掘分析、铝车身连接、视觉识别引导等技术为特色,面向汽车总装、焊装、电池PACK组装线提供从关键设备到整线集成到MES系统的一系列解决方案。同时着力打造智能工厂规划咨询及系统集成等一站式高品质服务。
燃料电池事业部
拥有来自机械设计、自动控制、材料化工、流体力学等成员组成的专业燃料电池设备研发团队。主要致力于氢燃料电池自动化生产线、先进燃料电池测试设备的研发及产业化,助力燃料电池行业发展。目前已与科研院所、车企等展开合作,研发了膜电极自动化生产线、电堆组装线等核心产品。
激光精密加工事业部
先导专注“精密”16年,整合激光优势,布局激光全产业链,依靠强大的视觉算法和软件研发能力,提供成套设备和整体解决方案。以高精度数控系统为核心,形成了针对LED、消费电子、面板、半导体、光伏等行业的精细微加工和相关联行业的测量和自动化智能车间解决方案。
十几年来,先导深耕非标自动化设备领域,引领国产智能装备技术潮流,成为制造业转型升级的典范 。未来,先导将不断创新突破,努力实现“ 制造强国 ”战略目标。
欣兴电子是联电集团的成员之一,PCB的制造经验达30年,近几年,每年约40%快速成长,串升至全国第三大厂·有10个厂,4个在大陆,6个在台湾·