申请/专利权人：北京赛特超润界面科技有限公司

申请日：2017-10-23

公开（公告）日：2020-06-30

公开（公告）号：CN109692776B

主分类号：B05C1/06(20060101)

分类号：B05C1/06(20060101);B05C11/10(20060101);B05C11/105(20060101);B05C13/00(20060101)

优先权：

专利状态码：失效-未缴年费专利权终止

法律状态：2024.06.21#未缴年费专利权终止;2020.06.30#授权;2019.05.28#实质审查的生效;2019.04.30#公开

摘要：本发明公开了一种双排制膜排笔及基于该排笔的制膜方法，所述排笔包括双向微量供液管1、微量自动供液排笔架2、两个双向错位阵列压板3和笔毛控制架4；所述微量自动供液排笔架的下部两侧为斜面，该斜面与双向错位阵列压板将笔毛固定，两侧固定的笔毛在靠近笔毛尖端处交叉；微量自动供液排笔架内部中空，固定笔毛的一端开口，另一端设置用于连接双向微量供液管的供液孔5；所述双向错位阵列压板上设有用于固定笔毛的沟槽阵列，两个双向错位阵列压板上的沟槽阵列错位设置；所述笔毛控制架4为L型，包括竖直部和横杆部。本发明可用于大面积制备超长、连续、重复性好的超薄膜层。

主权项：1.一种双排制膜排笔，其特征在于，所述排笔包括双向微量供液管1、微量自动供液排笔架2、两个双向错位阵列压板3和笔毛控制架4；所述微量自动供液排笔架2的下部两侧为斜面，该斜面与双向错位阵列压板3将笔毛固定，两侧固定的笔毛在靠近笔毛尖端处交叉；微量自动供液排笔架2内部中空，固定笔毛的一端开口，另一端设置用于连接双向微量供液管1的供液孔5；所述双向错位阵列压板3上设有用于固定笔毛的沟槽阵列，两个双向错位阵列压板上的沟槽阵列错位设置；所述笔毛控制架4为L型，包括竖直部和横杆部，竖直部一端固定在微量自动供液排笔架上，横杆压在两排笔毛交叉点与笔毛和微量自动供液排笔架接触点之间的笔毛上。

全文数据：一种超宽双排制膜排笔及基于该排笔的制膜方法技术领域本发明属于薄膜制备技术领域，具体地，本发明涉及一种超宽双排制膜排笔及基于该排笔的制膜方法。背景技术伴随着膜材料的发展，目前主流的薄膜制备方法有旋涂法、喷墨打印、丝网印刷和浸涂法等。不同的制备方法可以用于不同的制备条件，制备出的薄膜，也在新能源、显示技术、生物医药、电子器件、食品、化工等领域广泛使用。但是，我们现在仍然渴望能开发一种同时具有低成本、便捷、定向、超薄、墨水可适应性好，宽度、厚度均匀连续可控，可以大规模连续制备，适用于多种基底形状，使用于多种基底材料、图案可设计等特性的制备方法。受中国传统书法和国画的启发，本发明经过改进公开一种类毛笔的刷膜工具。通过调研发现，在已有的技术中存在诸多缺陷：1传统的毛笔需要蘸墨水后才能写、画，由于传统的毛笔笔毛上储存的液体量很有限，难以实现长距离的写、画，更无法用于自动化在线制备，由于需要蘸墨，毛笔制备出的膜层，刚开始时厚，随着毛笔上液体的消耗，膜层越来越薄，不能满足实际应用需求。2传统的毛笔，因为每次刷膜前都需要蘸液，而每次蘸液的量无法精确控制，所以制备出的膜层，可重复性差，也不能满足实际需要。3传统的排笔，虽然制作时，毛均匀的排列在排笔前段，但浸润液体后，排笔前端的笔毛，在液体的内聚力作用下，会聚集成为一束，靠近排笔中间的部分纤维数量多，位于排笔两边缘处纤维的数量少，导致制备出的薄膜，中间厚度大，两边厚度小。发明内容本发明的目的在于，提供一种超宽双排制膜排笔，该排笔可用于大面积制备超宽、超长、连续、重复性好的超薄膜层。为达到上述目的，本发明采用以下的技术方案来实现：一种超宽双排制膜排笔，所述排笔包括双向微量供液管1、超宽微量自动供液排笔架2、两个双向错位阵列压板3和笔毛控制架4；所述超宽微量自动供液排笔架2的下部两侧为斜面，该斜面与双向错位阵列压板3将笔毛固定，两侧固定的笔毛在靠近笔毛尖端处交叉；超宽微量自动供液排笔架2内部中空，固定笔毛的一端开口，另一端设置用于连接双向微量供液管1的供液孔5；所述双向错位阵列压板3上设有用于固定笔毛的沟槽阵列，两个双向错位阵列压板上的沟槽阵列错位设置；所述笔毛控制架4为L型，包括竖直部和横杆部，竖直部一端固定在超宽微量自动供液排笔架上，横杆压在两排笔毛交叉点与笔毛和超宽微量自动供液排笔架接触点之间的笔毛上，笔毛和超宽微量自动供液排笔架接触点为笔毛压在排笔架上，笔毛在排笔架下边缘的接触位置。优选地，两个双向错位阵列压板上的沟槽宽度为30-60μm，间隔50-120μm。优选地，所述笔毛的数量为10-600根。优选地，所笔毛为圆锥状材料，所述圆锥状材料的直径从0到150微米变化，形成一个渐变的锥状结构。优选地，超宽微量自动供液排笔架上两侧笔毛在靠近笔毛尖端处交叉的交叉点距离笔毛尖的距离为0-4mm。进一步优选地，超宽微量自动供液排笔架上两侧笔毛在靠近笔毛尖端处交叉的交叉点距离笔毛尖的距离为1-2mm。优选地，所述笔毛的尖端距离双向错位阵列压板下边缘的长度为5mm-15mm。进一步优选地，所述笔毛的尖端距离双向错位阵列压板下边缘的长度为7mm-9mm。优选地，所述笔毛为聚合物毛、金属毛、狼毫毛、石獾毛、兔毛、狗毛中的一种或几种。本发明中，所述两个双向错位阵列压板上的沟槽宽度为30-60μm，间隔50-120μm，其沟槽的位置相互错开，即一个压板凹下去成为沟槽的位置，在另一压板上，恰好是没有沟槽的平面。本发明还提供了基于上述超宽双排制膜排笔的制膜方法，所述制膜方法包括以下步骤：将排笔用丙酮、酒精和水超声清洗5-20min，常温晾干；将功能分子溶液吸入储液装置，通过双向微量供液管1和超宽微量自动供液排笔架2使功能分子溶液进入笔毛和超宽微量自动供液排笔架间形成的空腔，将排笔上没有笔毛控制架的一面朝下放置，以30°-90°角固定，与基底接触并下压0-4mm，以5μms-100mms速度移动超宽双排制膜排笔或基底，在基底上绘制超宽薄膜。在实施过程中，将本发明所述的超宽双排制膜排笔的双向微量供液管，连接外部的供液装置，给笔毛供液，将排笔没有笔毛控制架的一面朝下放置，以一定角度和高度固定在基底上，使笔毛下压一定程度，以便使笔毛与基底的接触位置在两排笔毛的交点以上如在交叉点至压板下边缘之间，以一定速度移动超宽双排制膜排笔或基底，即可在基底纸、玻璃、硅等上绘制出膜层。本发明的有益效果如下：1本发明使用含有功能分子的溶液，即可以制备出超宽、超长、连续、可重复性好的功能性薄膜，可用于光、电、磁学领域。2本发明创新性的将笔毛分别固定在双向错位阵列压板上，并使笔毛在靠近尖端处相互交叉，这样一来，笔毛和超宽微量自动供液排笔架间形成一个空腔，使液体在拉普拉斯压力、毛细作用力和重力的共同作用下储存在空腔中。笔毛和超宽微量自动供液排笔架间的空腔具有液体缓冲作用，即使通过双向微量供液管输入的液体量和制备薄膜消耗的液体量稍有不匹配，也能使多余的液体储存在空腔中，使刷膜更容易均匀。3传统排笔，虽然在排笔前面笔毛是均匀排列的，但是当排笔蘸液后，笔毛会在液体的内聚力作用下，聚集成一束，使制备出的薄膜中间厚，两边薄，不能满足实际需要。经过本发明的改进后，两排笔毛固定在双向错位阵列压板上的，并在靠近尖端处相互交叉，所以当液体浸润笔毛后，笔毛因为彼此交叉，在液体浸润后，会使笔毛分布更加均匀，进一步使笔毛上的液体分布更加均匀，大大增加了刷膜的均匀度。4本发明创新性的使用了笔毛控制架，笔毛控制架在笔毛交叉的位置附近与笔毛接触，当没有笔毛控制架的一面下压并与基底接触，笔毛在双向错位阵列压板施加的压力和基底的反作用力下弯曲，同时，弯曲的笔毛会给与笔毛接触的笔毛控制架一个压力，也会受到笔毛控制架的反作用力，在笔毛控制架的反作用力作用下，会限制笔毛弯曲部分的长度，增加弯曲部分的曲率，使弯曲部分的弯曲程度加大，增大笔毛的弹力，使刷膜过程中，笔毛更倾向于并排与基底接触，而不是重叠排列，更容易绘制出均匀的膜层。另一方面，如果发生液体供应量过大的情况，多余的液体与笔毛控制架接触时，会储存在笔毛控制架的弯折处，使供液量过大的部分得到抵消，更有利于绘制均匀的薄膜。附图说明图1为本发明超宽双排制膜笔的结构示意图。图2为图1的左视图。图3为本发明超宽微量自动供液排笔架的结构示意图。图4为图3的左视图。图5为图3的俯视图。图6为双向微量供液管的结构示意图。图7为双向错位阵列压板的结构示意图。图8为图7的俯视图。图9为图7的右视图。图10为12mm宽薄膜的边缘显微镜图目镜10X，物镜5X。图11为超长1cm宽薄膜的光学图。附图标记：1、双向微量供液管；2、超宽微量自动供液排笔架；3、双向错位阵列压板；4、笔毛控制架；5、供液孔。具体实施方式为了更清楚底说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中想死的部件以相同的附图标记进行表示，本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。实施例1：如图1、图2、图6所示，一种超宽双排制膜排笔，所述排笔包括双向微量供液管1、超宽微量自动供液排笔架2、两个双向错位阵列压板3和笔毛控制架4；如图3-图5所示，所述超宽微量自动供液排笔架2的下部两侧为斜面，该斜面与双向错位阵列压板3将笔毛固定，两侧固定的笔毛在靠近笔毛尖端处交叉；超宽微量自动供液排笔架2内部中空，固定笔毛的一端开口，另一端设置用于连接双向微量供液管1的供液孔5；如图7-图9所示，所述双向错位阵列压板3上设有用于固定笔毛的沟槽阵列，两个双向错位阵列压板上的沟槽阵列错位设置；所述笔毛控制架4为L型，包括竖直部和横杆部，竖直部一端固定在超宽微量自动供液排笔架上，横杆压在两排笔毛交叉点与笔毛和超宽微量自动供液排笔架接触点之间的笔毛上。两个双向错位阵列压板上的沟槽宽度为50-60μm，间隔50-120μm。所述笔毛的数量为200-600根。所笔毛为圆锥状材料，所述圆锥状材料的直径从0到150微米变化，形成一个渐变的锥状结构。超宽微量自动供液排笔架上两侧笔毛在靠近笔毛尖端处交叉的交叉点距离笔毛尖的距离为0-4mm。所述笔毛的尖端距离双向错位阵列压板下边缘长度为5mm-15mm。实施例2：参照图1-图9，选择沟槽宽度为50μm，间隔为50μm的双向错位阵列板，将100根石獾毛沿着沟槽阵列分别固定在两个双向错位阵列压板上，使笔毛尖端与双向错位阵列压板下边缘距离为5mm，将两个双向错位阵列压板沿着超宽微量自动供液排笔架的斜面固定，使两个双向错位阵列上的笔毛在靠近尖端处交叉，使交叉点距离笔毛尖的距离为0.5mm，将双向微量供液管固定在超宽微量自动供液笔架顶端的孔中，笔毛控制架的一段固定在超宽微量自动供液排笔架上，另一端在两排纤维交叉点上方与笔毛接触。将制备好的毛笔印刷装置，用丙酮、酒精和水超声清洗10min，常温晾干。随后将配置好的PEDOT：PSS溶液吸入针管，将排笔没有笔毛控制架的一面朝下放置，以30°角固定，下压0.5mm，以1mms速度移动超宽双排制膜排笔，在基底上绘制出宽度为5mm的薄膜，边缘均匀，边界显微镜照片如图10所示。实施例3：参照图1-图9，选择沟槽宽度为40μm，间隔为40μm的双向错位阵列板，将300根狼毫毛沿着沟槽阵列分别固定在两个双向错位阵列压板上，使狼毫毛尖端与双向错位阵列压板下边缘距离为8mm，将两个双向错位阵列压板沿着超宽微量自动供液排笔架的斜面固定，使两个双向错位阵列上的狼毫毛在靠近尖端处交叉，使交叉点距离狼毫毛尖的距离为2mm，将双向微量供液管固定在超宽微量自动供液笔架顶端的孔中，笔毛控制架的一段固定在超宽微量自动供液排笔架上，另一端在两排纤维交叉点上方与狼毫毛接触。将制备好的排笔，用丙酮、酒精和水超声清洗10min，常温晾干。随后将配置好的PEDOT：PSS溶液吸入针管，将排笔没有笔毛控制架的一面朝下放置，以60°角固定，下压3mm，以3mms速度移动超宽双排制膜排笔，在基底上绘制出宽度为10mm的薄膜，光学图如图11所示。实施例4：参照图1-图9，选择沟槽宽度为30μm，间隔为80μm的双向错位阵列板，将600根聚合物毛沿着沟槽阵列分别固定在两个双向错位阵列压板上，使聚合物毛尖端与双向错位阵列压板下边缘距离为15mm，将两个双向错位阵列压板沿着超宽微量自动供液排笔架的斜面固定，使两个双向错位阵列上的聚合物毛在靠近尖端处交叉，使交叉点距离聚合物毛尖的距离为3mm，将双向微量供液管固定在超宽微量自动供液笔架顶端的孔中，笔毛控制架的一段固定在超宽微量自动供液排笔架上，另一端在两排纤维交叉点上方与聚合物毛接触。将制备好的排笔，用丙酮、酒精和水超声清洗10min，常温晾干。随后将配置好的PEDOT：PSS溶液吸入针管，将排笔没有笔毛控制架的一面朝下放置，以90°角固定，下压4mm，以2mms速度移动超宽双排制膜排笔，在基底上绘制出宽度为18mm的薄膜。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

权利要求：1.一种超宽双排制膜排笔，其特征在于，所述排笔包括双向微量供液管1、超宽微量自动供液排笔架2、两个双向错位阵列压板3和笔毛控制架4；所述超宽微量自动供液排笔架2的下部两侧为斜面，该斜面与双向错位阵列压板3将笔毛固定，两侧固定的笔毛在靠近笔毛尖端处交叉；超宽微量自动供液排笔架2内部中空，固定笔毛的一端开口，另一端设置用于连接双向微量供液管1的供液孔5；所述双向错位阵列压板3上设有用于固定笔毛的沟槽阵列，两个双向错位阵列压板上的沟槽阵列错位设置；所述笔毛控制架4为L型，包括竖直部和横杆部，竖直部一端固定在超宽微量自动供液排笔架上，横杆压在两排笔毛交叉点与笔毛和超宽微量自动供液排笔架接触点之间的笔毛上。2.根据权利要求1所述的超宽双排制膜排笔，其特征在于，两个双向错位阵列压板上的沟槽宽度均为为30-60μm，同一双向错位阵列压板上的相邻沟槽间隔50-120μm。3.根据权利要求1所述的超宽双排制膜排笔，其特征在于，所述笔毛的数量为200-600根。4.根据权利要求1所述的超宽双排制膜排笔，其特征在于，所述笔毛为圆锥状材料，所述圆锥状材料的直径从0到150微米变化，形成一个渐变的锥状结构。5.根据权利要求1所述的超宽双排制膜排笔，其特征在于，超宽微量自动供液排笔架上两侧笔毛在靠近笔毛尖端处交叉的交叉点距离笔毛尖的距离为0-4mm。6.根据权利要求5所述的超宽双排制膜排笔，其特征在于，超宽微量自动供液排笔架上两侧笔毛在靠近笔毛尖端处交叉的交叉点距离笔毛尖的距离为1-2mm。7.根据权利要求1所述的超宽双排制膜排笔，其特征在于，所述笔毛的尖端距离双向错位阵列压板下边缘的长度为5mm-15mm。8.根据权利要求7所述的超宽双排制膜排笔，其特征在于，所述笔毛的尖端距离双向错位阵列压板下边缘的长度为7mm-9mm。9.根据权利要求1所述的超宽双排制膜排笔，其特征在于，所述笔毛为聚合物毛、金属毛、狼毫毛、石獾毛、兔毛、狗毛中的一种或几种。10.基于权利要求1-9任一项所述超宽双排制膜排笔的制膜方法，所述制膜方法包括以下步骤：将排笔用丙酮、酒精和水超声清洗5-20min，常温晾干；将功能分子溶液吸入储液装置，通过双向微量供液管1和超宽微量自动供液排笔架2使功能分子溶液进入笔毛和超宽微量自动供液排笔架间形成的空腔，将排笔上没有笔毛控制架的一面朝下放置，以30°-90°角固定，与基底接触并下压0-4mm，以5μms-100mms速度移动超宽双排制膜排笔或基底，在基底上绘制超宽薄膜。

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