СТРУЙНАЯ ПЕЧАТЬ АЛЮМООКСИДНОГО ЗОЛЯ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОСВЕТЛЯЮЩИХ ПОКРЫТИЙ

Еремеева  Елена  Александровна, Пидько Евгений  Александрович, Виноградов  Александр  Валентинович, Яковлев  Александр  Вячеславович

doi:10.17586/2226-1494-2017-17-1-16-23

2017 , ТОМ 17, НОМЕР 1 ( январь-февраль )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

doi: 10.17586/2226-1494-2017-17-1-16-23

УДК 667.6+66.063.6.022.36+66.082.4+655.3.025+655.3.022.42

СТРУЙНАЯ ПЕЧАТЬ АЛЮМООКСИДНОГО ЗОЛЯ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОСВЕТЛЯЮЩИХ ПОКРЫТИЙ

Еремеева Е.А., Пидько Е.А., Виноградов А.В., Яковлев А.В.

Читать статью полностью

Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Еремеева Е.А., Пидько Е.А., Виноградов А.В., Яковлев А.В. Струйная печать алюмооксидного золя для формирования просветляющих покрытий // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 1. С. 16–23. doi: 10.17586/2226-1494-2017-17-1-16-23

Аннотация

Предмет исследования. Впервые описывается формирование просветляющего покрытия на основе алюмооксидной бемитовой фазы AlOOHс низким показателем преломления (1,35), полученного нанесением методом струйной печати на поверхность непористых подложек. Предложенный подход позволил увеличить контрастность цветопередачи интерферирующих изображений на основе диоксида титана на 32% и позволил сформировать цветные изображения c широким углом обзора и высокой стабильностью. Методы. Для синтеза золя использован классический золь-гель-подход с применением пептизирующих агентов и нагреве при 90 ºC. Смесь обработана на сонификаторе до получения вязкого золя. Вязкость определялась вискозиметром Brookfield HA/HB, а поверхностное натяжение – тензиометром Kyowa DY-700. Алюмооксидные чернила наносились на полированные предметные стекла (26×76 мм², PaulMarienfeld, Германия) поверх нанесенного титандиоксидного интерферирующего слоя. Для печати использован струйный принтер Canon Pixma IP 2840 и DimatixDMP-2831. Толщина напечатанного слоя AlOOHпосле высыхания на воздухе и удаления растворителей составила не более 150 нм с показателем преломления не менее 1,32 во всем видимом диапазоне. Основные результаты. Впервые получены устойчивые коллоидные чернила на основе алюмооксидной матрицы с pH, близкой к нейтральной. Определены способы управления реологическими свойствами коллоидной системы с возможностью контроля вязкости и поверхностного натяжения условиями управляемого золь-гель подхода. Представлены механизмы контролируемой коалесценции осажденных капель, позволяющие наносить просветляющий слой с точностью толщины до 10 нм. Представлена полная характеризация морфологии частиц и топология поверхности напечатанных объектов, изученных при помощи оптического, атомно-силового и сканирующего электронного микроскопов. Практическая значимость. Предложен подход для получения цветных интерференционных изображений с использованием двух видов чернил с разными показателями преломления. Использование метода струйной печати для осуществления таких задач дает возможности применения предложенной технологии для изготовления планарных волноводов, а также формирования фотон-индуцированных панелей для создания нового поколения компьютеров.

Ключевые слова: интерференция, струйная печать, гетероструктура, золь-гель, бемит, AlOOH, просветляющие покрытия

Список литературы

1. Gaudiana R.A., Minns R.A. High refractive index polymers // Journal of Macromolecular Science: Part A – Chemistry. 1991. V. 28. N 9. P. 831–842. doi: 10.1080/00222339108054062

2. Yakovlev A.V., Milichko V.A., Vinogradov V.V., Vinogradov A.V. Inkjet color printing by interference nanostructures // ACS Nano. 2016. V. 10. N 3. P. 3078–3086. doi: 10.1021/acsnano.5b06074

3. Goldsmith J., Vasilyev V., Vella J.H., Limberopoulos N.I., Starman L. Black Aluminum: a novel anti-reflective absorbing coating // NAECON 2014 - IEEE National Aerospace and Electronics Conference. Dayton, 2014. P. 69–70. doi: 10.1109/naecon.2014.7045780

4. Rajesh D., Swati R. Transparent conducting zinc oxide as anti-reflection coating deposited by radio frequency magnetron sputtering // Indian Journal of Physics. 2012. V. 86. N 1. P. 23–29. doi: 10.1007/s12648-012-0010-9

5. Zheng Y., Kikuchi K., Yamasaki M., Sonoi K., Uehara K. Two-layer wideband antireflection coatings with an absorbing layer // Applied Optics. 1997. V. 36. N 25. P. 6335–6338. doi: 10.1364/ao.36.006335

6. Liena S.-Y., Wuua D.-S., Yehb W.-C., Liuc J.-C. Tri-layer antireflection coatings (SiO₂/SiO₂–TiO₂/TiO₂) for silicon solar cells using a sol–gel technique // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2006. V. 90. N 16. P. 2710–2719. doi: 10.1016/j.solmat.2006.04.001

7. Kermadia S., Agoudjilb N., Salia S., Tala-Ighila R., Boumaoura M. Sol–gel synthesis of SiO₂-TiO₂ film as antireflection coating on silicon for photovoltaic application // Materials Science Forum. 2009. V. 609. P. 221–224. doi: 10.4028/www.scientific.net/msf.609.221

8. Shen B., Li H., Xiong H., Zhang X., Tang Y. Study on low-refractive-index sol–gel SiO₂ antireflective coatings // Chinese Optics Letters. 2016. V. 14. N 8. Art. 083101-1-3. doi: 10.3788/col201614.083101

9. Xi J.-Q., Schubert M.F., Kim J.K., Schubert E.F., Chen M., Lin S.-Y., Liu W., Smart J.A. Optical thin-film materials with low refractive index for broadband elimination of Fresnel reflection // Nature Photonics. 2007. V. 1. P. 176–179. doi: 10.1038/nphoton.2007.26

10. Yunker P.J., Still T., Lohr M.A., Yodh A.G. Suppression of the coffee-ring effect by shape-dependent capillary interactions // Nature. 2011. V. 476. P. 308–311. doi: 10.1038/nature10344

11. Birnie D.P., Kaz D.M., Taylor D.J.Surface tension evolution during early stages of drying of sol–gel coatings // Journal of Sol–Gel Science and Technology. 2009. V. 49. N 2. P. 233–237. doi: 10.1007/s10971-008-1849-2

12. Riddick T.M. Control of Colloid Stability Through Zeta Potential. Wynnewood, USA, Livingston Publ., 1968.

13. Burgos M., Langlet M. Condensation and densification mechanism of Sol–Gel TiO₂ layers at low temperature // Journal of Sol-Gel Science and Technology. 1999. V. 16. P. 267−276.

14. Matavz A., Frunza R.C., Drnovsek A., Bobnar V., Malic B. Inkjet printing of uniform dielectric oxide structures from sol–gel inks by adjusting the solvent composition // J. Mater. Chem. C. 2016. V. 4. P. 5634–5641. doi: 10.1039/c6tc01090c

15. Jeong S., Song H.C., Lee W.W., Choi Y., Ryu B.H. Preparation of aqueous Ag Ink with long-term dispersion stability and its inkjet printing for fabricating conductive tracks on a polyimide film // Journal of Applied Physics. 2010. V. 108. N 10. P. 102805. doi: 10.1063/1.3511686

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License