薄膜材料簡介

當(dāng)固體或液體的一維線性尺度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他二維時(shí)，我們將這樣的固體或液體稱為膜。通常，膜可分為兩類，一類是厚度大于1微米的膜，稱為厚膜;另一類則是厚度小于1微米的膜，稱為薄膜。

半導(dǎo)體功能器件和光學(xué)鍍膜是薄膜技術(shù)的主要應(yīng)用。

一個(gè)很為人們熟知的表面技術(shù)的應(yīng)用是家用的鏡子:為了形成反射表面在鏡子的背面常常鍍上一層金屬，鍍銀操作廣泛應(yīng)用于鏡子的制作，而低于一個(gè)納米的極薄的鍍層常常用來制作雙面鏡。

當(dāng)光學(xué)用薄膜材料(例如減反射膜消反射膜等)由數(shù)個(gè)不同厚度不同反射率的薄層復(fù)合而成時(shí)，他們的光學(xué)性能可以得到加強(qiáng)。相似結(jié)構(gòu)的由不同金屬薄層組成的周期性排列的薄膜會(huì)形成所謂的超晶格結(jié)構(gòu)。在超晶格結(jié)構(gòu)中，電子的運(yùn)動(dòng)被限制在二維空間中而不能在三維空間中運(yùn)動(dòng)于是產(chǎn)生了量子阱效應(yīng)。

薄膜技術(shù)有很廣泛的應(yīng)用。長久以來的研究已經(jīng)將鐵磁薄膜用于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備，醫(yī)藥品，制造薄膜電池，染料敏化太陽能電池等。

陶瓷薄膜也有很廣泛的應(yīng)用。由于陶瓷材料相對(duì)的高硬度使這類薄膜可以用于保護(hù)襯底免受腐蝕氧化以及磨損的危害。在刀具上陶瓷薄膜有著尤其顯著的功用，使用陶瓷薄膜的刀具的使用壽命可以有效提升幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

現(xiàn)階段對(duì)于一種被稱為多組分非晶重金屬陽離子氧化物的新型的無機(jī)氧化物材料的研究正在進(jìn)行，這種材料有望用于制造穩(wěn)定，環(huán)保，低成本的透明晶體管。

塑料包裝及塑料包裝產(chǎn)品在市場上所占的份額越來越大，特別是復(fù)合塑料軟包裝，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域，其中又以食品包裝所占比例最大，比如飲料包裝、速凍食品包裝、蒸煮食品包裝、快餐食品包裝等，這些產(chǎn)品都給人們生活帶來了極大的便利。在此，我們對(duì)目前行業(yè)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的幾種塑料薄膜包裝材料進(jìn)行簡單的介紹。

雙向拉伸聚丙烯薄膜是由聚丙烯顆粒經(jīng)共擠形成片材后，再經(jīng)縱橫兩個(gè)方向的拉伸而獲得的。由于拉伸分子定向，所以此薄膜的物理穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、氣密性較好，透明度和光澤度較高，堅(jiān)韌耐磨，是目前應(yīng)用最廣泛的印刷薄膜。一般使用厚度為20~40 μ m ，應(yīng)用最廣泛的為20 μ m 。其主要缺點(diǎn)是熱封性差，所以一般用做復(fù)合薄膜的外層薄膜，如與聚乙烯薄膜復(fù)合后防潮性、透明性、強(qiáng)度、挺度和印刷性均較理想，適用于盛裝干燥食品。由于雙向拉伸聚丙烯薄膜的表面為非極性，結(jié)晶度高，表面自由能低，因此，其印刷性能較差，對(duì)油墨和膠黏劑的附著力差，在印刷和復(fù)合前需要進(jìn)行表面處理。

低密度聚乙烯薄膜一般采用吹塑和流延兩種工藝制成，流延聚乙烯薄膜的厚度均勻，但由于價(jià)格較高而很少使用。吹塑聚乙烯薄膜是由吹塑級(jí)PE顆粒經(jīng)吹塑機(jī)吹制而成的，成本較低，所以應(yīng)用最為廣泛。低密度聚乙烯薄膜是一種半透明、有光澤、質(zhì)地較柔軟的薄膜，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、熱封性、耐水性和防潮性，耐冷凍，可水煮，其主要缺點(diǎn)是對(duì)氧氣的阻隔性較差，常用于復(fù)合軟包裝材料的內(nèi)層薄膜，而且也是目前應(yīng)用最廣泛、用量最大的一種塑料包裝薄膜，約占塑料包裝薄膜耗用量的40%以上。

由于聚乙烯分子中不含極性基團(tuán)，即其表面為非極性，且結(jié)晶度高，表面自由能低，因此，該薄膜的印刷性能較差，對(duì)油墨和膠黏劑的附著力差，因此，在印刷和復(fù)合前需要進(jìn)行表面處理。

聚酯薄膜是以聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯為原料，采用擠出法制成厚片，再經(jīng)雙向拉伸制成的薄膜材料。它是一種無色透明、有光澤的薄膜，機(jī)械性能優(yōu)良，剛性、硬度及韌性高，耐穿刺，耐摩擦，耐高溫和低溫，耐化學(xué)藥品性、耐油性、氣密性和保香性良好，是常用的阻透性復(fù)合薄膜基材之一，但聚酯薄膜的價(jià)格較高，一般厚度為12 μm，常用做蒸煮包裝的外層材料，印刷適性較好。

尼龍薄膜是一種非常堅(jiān)韌的薄膜，透明性好，并具有良好的光澤，抗張強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度較高，還具有較好的耐熱性、耐寒性、耐油性和耐有機(jī)溶劑性，耐磨性、耐穿刺性優(yōu)良，且比較柔軟，阻氧性優(yōu)良，但對(duì)水蒸氣的阻隔性較差，吸潮、透濕性較大，熱封性較差，適于包裝硬性物品，大多用于油膩性食品、肉制品、油炸食品、真空包裝食品、蒸煮食品等的包裝。

流延聚丙烯薄膜是采用流延工藝生產(chǎn)的聚丙烯薄膜，又可分為普通CPP和蒸煮級(jí)CPP兩種，透明度極好，厚度均勻，且縱橫向的性能均勻，一般用做復(fù)合薄膜的內(nèi)層材料。

普通CPP 薄膜的厚度一般在25~50μm 之間，與OPP復(fù)合后透明度較好，表面光亮，手感堅(jiān)挺，一般的禮品包裝袋都采用此種材料。同時(shí)，該薄膜還具有良好的熱封性。蒸煮級(jí)CPP 薄膜的厚度一般在60~80 μ m 之間，能耐121℃、30 分鐘的高溫蒸煮，耐油性、氣密性較好，且熱封強(qiáng)度較高，一般的肉類包裝內(nèi)層均采用蒸煮級(jí)的CPP薄膜。

目前應(yīng)用最多的鍍鋁薄膜主要有聚酯鍍鋁膜(VMPET)和CPP 鍍鋁膜(VMCPP)。鍍鋁膜既有塑料薄膜的特性，又具有金屬的特性，薄膜表面鍍鋁的作用是遮光、防紫外線照射，既延長了內(nèi)容物的保質(zhì)期，又提高了薄膜的亮度和觀感，從一定程度上代替了鋁箔，具有價(jià)廉、美觀及較好的阻隔性能，因此，鍍鋁膜在復(fù)合包裝中的應(yīng)用十分廣泛目前主要應(yīng)用于餅干等干燥、膨化食品包裝，以及其他一些醫(yī)藥、化妝品的外包裝上。

薄膜材料分析儀采用專利技術(shù)，具備無損檢測薄膜材料相變溫度以及透光材料熱膨脹系數(shù)的能力。填補(bǔ)了薄膜材料相變溫度及熱膨脹系數(shù)檢測領(lǐng)域的空白。

熱分析的起源可以追溯到19世紀(jì)末。第一次使用的熱分析測量方法是熱電偶測量法，1887年法國勒·撒特爾第一次使用熱電偶測溫的方法研究粘土礦物在升溫過程中熱性質(zhì)的變化。此后，熱分析開始逐漸在粘土研究、礦物以及合金方面得到應(yīng)用。電子技術(shù)及傳感器技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了熱分析技術(shù)的縱深發(fā)展，逐漸產(chǎn)生了DTA(DifferentialThermalAnalyzer)技術(shù);根據(jù)物質(zhì)在受熱過程中質(zhì)量的減少，產(chǎn)生了TG(ThermogravimetricAnalyzer)技術(shù)，等等。同時(shí)，拓展了熱分析技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，熱分析逐漸成為塑料、橡膠、樹脂、涂料、食品、藥物、生物有機(jī)體、無機(jī)材料、金屬材料和復(fù)合材料等領(lǐng)域。并且成為研究開發(fā)、工藝優(yōu)化和質(zhì)檢質(zhì)控的必不可少的工具。

隨著薄膜材料的研究與應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)薄膜材料的用途、功能等進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)顯得尤為重要，薄膜材料、尤其是納米級(jí)薄膜材料的熱特性檢測領(lǐng)域，全世界還沒有一種檢測途徑，大多采用破壞性測量方法。在中國光谷誕生的世界具備無損檢測納米級(jí)膜層材料相變溫度及透光材料的熱膨脹系數(shù)的儀器"OPA光功率熱分析儀"填補(bǔ)了業(yè)界關(guān)于無損測試納米級(jí)膜層材料相變溫度及熱膨脹系數(shù)的技術(shù)空白、此項(xiàng)目首創(chuàng)同時(shí)測量熱膨脹系數(shù)和相變溫度，大大降低了成本，可獲取更多熱力學(xué)參數(shù)。