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Employing Instabilities in Large Area Thin-Film Coating with Complex Fluids

利用复杂流体的大面积薄膜涂层的不稳定性

基本信息

批准号：
396768855
负责人：
Professor Dr. Evgeny Gurevich
金额：
--
依托单位：
Institut für Theoretische Physik
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2018
资助国家：
德国
起止时间：
2017-12-31 至 2021-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/396768855?language=en
关键词：
Employing Instabilities Large Area Thin

项目摘要

This project aims at understanding and employing the instability mechanisms that fundamentally limit rapid industrial uniform thin-film coating focusing on (1) blade coating and (2) slot-die coating techniques. These methods do not require high vacuum conditions and, therefore, are suitable for roll-to-roll production that is important for high-speed industrial surface processing. However, depending on fluid and substrate properties and process parameters, instabilities occur that result in coating defects and patterned coatings. For instance, a large coating velocity may induce breaking of the coating film if its thickness is below a critical one. We aim at understanding the various instability mechanisms and the resulting self-organised structures and patterns for simple non-volatile and volatile liquids as well as for complex liquids as polymer solutions and nanoparticle suspensions. We plan to analyse passive control strategies that allow one to fine tune the features of the resulting coating patterns by adjusting the control parameters of the system. Finally we will develop active control strategies that employ synchronisation effects to impose structure length by temporal modulaton of control parameters of the coating processes. In all stages, the project will be pursued in close cooperation between theory (Institut für Theoretische Physik, Westfälische Wilhelms-Universität Münster, WWU) and experiment (Lehrstuhl für Laseranwendungstechnik, Ruhr-Unversität Bochum, RUB).

该项目旨在了解和利用从根本上限制快速工业均匀薄膜涂层的不稳定机制，重点是(1)刀片涂层和(2)槽模涂层技术。这些方法不需要高真空条件，因此适用于对高速工业表面处理非常重要的卷对卷生产。然而，根据流体和基材特性以及工艺参数的不同，会发生不稳定性，从而导致涂层缺陷和图案涂层。例如，如果涂层厚度低于临界厚度，则较大的涂层速度可能导致涂层破裂。我们的目标是了解各种不稳定机制，以及简单的非挥发性和挥发性液体以及聚合物溶液和纳米颗粒悬浮液等复杂液体的自组织结构和模式。我们计划分析被动控制策略，允许人们通过调整系统的控制参数来微调所得到的涂层图案的特征。最后，我们将开发主动控制策略，利用同步效应通过涂层过程控制参数的时间调制来施加结构长度。在所有阶段，项目将在理论（世界大学理论物理研究所，Westfälische Wilhelms-Universität mnster）和实验（Lehrstuhl f<e:1> r Laseranwendungstechnik， Ruhr-Unversität波鸿）的密切合作下进行。