聚合物界面微观扰动电场诱导微纳结构成形制造机理研究
批准号:
52075186
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
余彬海
依托单位:
学科分类:
加工制造
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
余彬海
中文摘要
电场诱导技术是在高强度静电场作用下对聚合物成形控制的一种新型微纳米结构制造技术,在制造效率、成本控制以及工艺灵活性上具有更大的优势。但是现阶段国内研究仍处于起步阶段,诸多制备难题亟待解决。本项目围绕电场诱导过程中的关键问题,从理论研究出发,针对电场诱导技术进行动力学机理研究,构建多物理场耦合理论体系,提供工艺过程复杂工况的机理解释;提出免模板准有序形貌制备技术,以获得具有一定统计规律下的准有序结构分布,解决均匀化电场下随机无序结构的痛点;针对跨尺度多级形貌制备方法,提出了电极微粗化跨尺度多级形貌制备方法,在结构化电极工艺基础上引入电极微粗化处理,诱导成形出规则的跨尺度多级阵列结构,实现多级形貌的可控制备;将制备的特定功能性结构薄膜与量子点相耦合形成结构化量子点涂层,解决量子点分散性差难题,提高散射性能及光色转换效率,最终实现高品质LED器件制备。
英文摘要
Electric field induction technology is a new technology for manufacturing micro-nano structures by controlling the polymer materials under high-intensity electrostatic fields. It has greater advantages in manufacturing efficiency, cost control, and process flexibility. However, domestic research is still in its infancy. Considerable challenges related to this new micro-nano manufacturing technology need to be addressed urgently. This project focuses on the key issues in the electric field induction process. Firstly, starting from theoretical research, the project would study the dynamic mechanism of electric field induction technology deeply and establish an effective multi-physics coupling theory system to explain the mechanism of complex process problems. Secondly, to solve the pain points of random disordered structures under a uniform electric field,a surface preparation technology with a quasi-ordered structure distribution based on a certain statistical law is proposed. Thirdly, the project proposes an electrode nano-roughening technology to solve the problem of cross-scale multi-level topography preparation. Based on the structured electrode, the electrode nano-roughening technology is introduced to induce the formation of multi-scale and multi-level complex topographic structures, and to achieve the controllable preparation of complex topographic structures. Finally, these specific functional structure films using electric field induction technology are coupled with quantum dots to form a structured quantum dot coating. It could solve the problem of poor dispersion of quantum dots and improve the scattering performance and light-color conversion efficiency, which is conducive to the realization of high-quality LED devices.
电场诱导技术是在高强度静电场作用下对聚合物成形控制的一种新型微纳米结构制造技术,在制造效率、成本控制以及工艺灵活性上具有更大的优势。本项目围绕电场诱导过程中的关键问题,从理论研究出发,针对多相流体流变、电场流场相互耦合作用等复杂原理性问题,建立电流体动力学理论模型,实现电场分布描述、电场力对聚合物流体的作用机制以及气液界面的准确追踪问题的公式化表达;针对电场诱导技术进行动力学机理研究,构建多物理场耦合理论体系,采用相函数理论描述流体状态属性及相界面,运用Cahn-Hilliard方程进行相场定义,建立数值模型对电场诱导技术进行仿真模拟,提供工艺过程复杂工况的机理解释;针对宏观尺度电场诱导技术,研究了聚合物液滴在电场作用下的轮廓形变及流动规律,探究顶部电极形状、初始膜厚、电极距离等参数对液滴最终诱导形貌的影响以及电场参数对液滴形貌的影响,探索出电场辅助的液滴形貌调控方法;针对跨尺度多级形貌制备方法,提出了电极微粗化跨尺度多级形貌制备方法,在结构化电极工艺基础上引入电极微粗化处理,通过结构化底部电极结合顶部电极粗化方法,制备具有粗化表面的有序多级结构以及孔阵列-柱阵列复合的双面结构化薄膜,完成结构化底部电极微粗化处理及复合结构复形以及二相聚合物复形。通过后处理相分离制备多级微纳结构实验,并对其形貌三维数据进行对比分析,实现规则的跨尺度多级阵列结构的多级形貌的可控制备;将制备的特定功能性结构薄膜与量子点相耦合形成结构化量子点涂层,并完成对纳米结构化量子点涂层薄膜进行热学及光学性能分析。热学性能表征,包括发射光谱峰值温变曲线,不同激发载荷下表面温度分布,涂层综合热响应数据等;光学性能表征包括结构薄膜透射率、反射率、雾度等,结构化量子点涂层光色转换效率、荧光效率、使用寿命等。这种方法解决量子点分散性差难题,提高散射性能及光色转换效率,最终实现高品质LED器件制备,促进新一代背光源LED器件产业技术发展。基于本项目发表论文23篇,申请专利获20项,获广东省科学技术奖一等奖。
LED光源高效出光结构设计与制造
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批准号:51375177
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项目类别:面上项目
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资助金额:90.0万元
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批准年份:2013
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负责人:余彬海
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依托单位:
国内基金
海外基金