薄膜分散法水化薄膜时加多少水,【文献学习】薄膜的脱湿失效 -ag真人官方入口

随着工业化和城镇化步伐的加快，水污染现象也越来越突显，而大量水域的污染不仅给人民日常生活带来了巨大影响，同时也给电厂生产带来了严重损害。地表水与地下水是电厂化学水处理主要来源，受污染的地表水、地下水含有各种杂志、有害物质，对设备腐蚀严重，为电厂化学水处理中全膜分离技术应用打下了基础。

全膜分离技术，是指利用膜的选择透过性特点，以薄膜作为媒介，以一定压力作为推动力，将液体中不同粒径、不同成分粒子分离开来的一种方法。膜孔径大小的不同决定了可以通过和不能通过的粒子，只有满足孔径要求的粒子才能通过薄膜，进而实现对于液体分离及其净化。

因此，在电厂化学水处理中全膜分离技术是其一，得到了多数电厂化学水处理的应用。电厂化学水处理中全膜分离技术的应用，整个过程不需要辅助使用任何化学药剂，而是以三膜过滤工艺通过层层膜的分离，来实现对水的净化处理，实现将原水转变为水质符合国家某相关水质标准要求的水。

根据膜孔径大小，全膜分离技术膜分为反渗透膜、微滤膜及其超滤膜，膜孔径及其分子截留量决定分离性与截留性，可以将每一种成分全部分离出来，充分利用了膜的选择透过性特点，大大提升了水处理效果。

在看文献时，薄膜在高温环境会有氧化、重结晶、脱湿团聚失效。脱湿，dehumidification 或 dewetting，理解起来很抽象，所以在此探究一下这种失效是何种现象，为何叫作脱湿，产生的原因及如何避免。

yet previous studies have shown that saw sensors with linbo3 substrate cannot operate at temperatures higher than 400 °c due to dehumidification and recrystallization .

本文的内容大多来自于文献：

thompson c v. solid-state dewetting of thin films[j]. annual review of materials research, 2012, 42: 399-434.

1.脱湿现象

在文章solid-state dewetting of thin films中，提到：薄膜一般在沉积后是亚稳态的，当加热时会脱水或聚集形成岛状阵列。

????????什么是亚稳态? 薄膜的形成一般是在原子运动受限和获得非平衡结构的条件下,尤其是气相沉积形成的薄膜。在基片表面或生长薄膜的原子通常可以移动nm尺度或更小的距离(如形成非晶薄膜)。因此，大多数薄膜是不稳定的，或是在最好的亚稳态，并在加热到一定温度时组成原子的迁移率足够高，将自发脱湿形成岛状结构。、

? ? ? ? 所以说，脱湿其实理解为“团聚成岛状结构”更合适，但为何要叫脱水or脱湿？是因为团聚时会伴随着水的流失吗？如果没有水的结合能够抑制dewetting现象吗？

? ? ? ? 在维基百科中，找到了一种可能的解释：

https://en.wikipedia.org/wiki/dewettinghttps://en.wikipedia.org/wiki/dewetting

????????在流体力学中，脱湿描述了流体从不可湿表面回收的过程。相反的过程ーー液体在基体上的扩散ーー叫做润湿。? ? ? 在聚合物薄膜的脱湿中，dewetting过程发生在随机形成的孔的? 核形成和生长过程中，这些孔在破裂成液滴形状之前结合形成一个细丝网络。从连续的薄膜开始时，形成不规则的液滴图案。由于dewetting是从薄膜中随机形成的孔开始的，因此液滴大小和液滴间距可能会因数量级而异。? ? ? 在金属薄膜中，固态薄膜dewetting描述了在远低于熔点的温度下，薄膜转变成一组能量偏低的液滴或颗粒。也就是前面说到形成岛状结构。

? ? ? ? 所以薄膜发生团聚形成岛状结构的失效现象，被叫做dewetting，是因为和流体力学中dewetting过程的现象很相似。

2.dewetting的产生

????????dewetting的驱动力是使薄膜和衬底的自由表面以及薄膜-衬底界面的总能量最小化。对于单位面积上具有各向同性表面能的岛状结构，对于液滴形状的表面能量最小。

????????dewetting通常至少经历三个不同的阶段: 孔的形成、孔的生长和撞击以及连接处断裂。dewetting过程发生在原有的孔或薄膜边缘，或者发生在新形成的孔。然后这些孔生长形成dewetting区域，最终重叠，使整个薄膜团聚dewetting。

????????因为脱湿需要原子输运，所以脱湿的速率强烈地依赖于温度。一般存在一个特征温度，在这个温度下观察到脱湿现象。同时，dewetting温度随着薄膜厚度 h 减小而降低，形成的岛屿的大小和间距也随着 h 减小。

3.如何避免dewetting

????????影响固态脱湿的因素包括薄膜厚度、表面自扩散率、表面污染物或覆盖层的存在、表面能量的大小和薄膜-基底界面的能量，以及这些能量的各向异性程度。

????????在工程应用中，抑制脱湿的方法包括：

1.使用较厚的薄膜,

2.使用熔化温度较高的薄膜,

3.沉积多晶膜（polycrystalline films）?时，工艺参数尽力让产生晶粒的尺寸小

4.对于多晶薄膜，抑制晶粒生长(例如，添加促进溶解或齐纳阻力（zener drag）的杂质)?