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​粉末原子层沉积技术PALD如何实现又有哪些优势呢?

 更新时间:2023-11-30 点击量:248

粉末原子层沉积技术如何实现又有哪些优势呢?

粉末原子层沉积包覆技术,目前已广泛应用于锂电、催化、金属、制药等领域。

那么,低成本的规模化粉末原子层沉积包覆技术是如何实现的呢?

Forge Nano 目前已开发出成熟的商业化粉末原子层沉积 PALD 技术, 其采用大批次处理的流化床系统进行粉末包覆的研究,并搭建了多种 PALD 系统。

粉末原子层沉积流化床系统:

在流体作用下呈现流(态)化的固体粒子层称为流化床。流化床方案是较为理想的一种分散方式,流化是将颗粒悬浮在移动的流体中,使其表现为类液体状态的一种方法。通过气流的作用在粉未床层上下形成压力差 ΔP,粉末在重力与压力的双重作用下实现动态平衡。流化会促进颗粒与颗粒之间打开缝隙,从而有利于前驱体与每一个颗粒充分接触。

流化床粉末原子层沉积包覆系统


Forge Nano 流化床系统

随流体速度的不同,床层可具有不同的流化特性。如流速过低,则床层固定不动,流体仅从颗粒间空隙流过,压降 Δp 随流速而增加。如流速增大到使压降和单位横截面上的床层重量相等,固体颗粒便开始浮动,床层呈现流动性,这种状态称为最小流化或起始流化。这时按空床横截面计算的流速称为起始流化速度或最小流化速度 Umf。流速再增大,床层将随流速的增大而继续膨胀,出现压降稳定、流动性能良好的稳定操作区,称为正常流化。如流速继续增大,则床层湍动加剧,床面渐难辨认。当流速达到它对单个固体颗粒的曳力同颗粒的浮重相等时,颗粒便开始被气流带出。这时的空床流速称为终端速度或带出速度 ut,Umf 和 ut 值决定于颗粒和流体的性质,它们是一般鼓泡流化床操作的上、下限。

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粉末原子层沉积流化床技术优势:

1.相对较好的粉末分散效果,保证了包覆的均匀性,避免涂层厚度不均匀的问题

2.对于部分难挥发的低蒸汽压前驱体,氮气辅助输送可以促进传输效率

3.更好的传质与传热效率,前驱体利用率较高,加快反应效率

原子层沉积ALD 前驱体的表面吸附是一个快速的过程,其速率是由前驱体分子找到并与表面成核位置反应的概率决定的。由于气体扩散路径的增加,对于软团聚或黏合程度较高的粉末,这一过程将比平面原子层沉积 ALD 需要更长的时间。

高颗粒循环频率的流化床系统可以促进颗粒碰撞,避免未反应的前驱体分子逃逸。气固流化由于其较高的物理混合率和床层翻转频率从而具有较高的接触效率。快速的混合还有助于创造一个对流涡旋,以保持等温的条件,防止局部过热。



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