溶膠介紹 忠信科技 陳忠詰.

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1 溶膠介紹 忠信科技 陳忠詰

2 報告大綱 壹：溶膠定義。 貳：溶膠演進。 參：第二代溶膠與第三代溶膠之比較。 肆：良好溶膠的指標。

3 壹：溶膠定義 一：膠體： 親水性固體粒子吸水而成，具半流 動性及半透光性。 二：溶膠： （一）固體粒子粒徑小於可見光。
（二）流動性及透光性良好。 （三）粒子安定性高。

4 貳：溶膠演進 （三）第三代：以無機化合物為原料： 鍍膜均勻性佳、物性充分表現、良率高、 （一）第一代：
原料直接塗佈成原料薄膜後再作反應轉成成品。 問題：（1）膜層成份複雜。 （2）存在氣泡、孔洞。 （3）厚度均勻性差。 （4）污染嚴重、工安問題。 （二）第二代：以有機金屬為原料： 原料先作成溶膠（但無法純化）後鍍膜。 問題同上，但厚度均勻性較佳。 （三）第三代：以無機化合物為原料： 原料先作成半成品，經純化後再作成溶膠。 鍍膜均勻性佳、物性充分表現、良率高、 無污染及工安問題。

5 第二代奈米溶膠（ TiO2 為例） （※ TiO2 有A、B、R及非晶態同時存在） （反應為在反應槽中加入原物料及酸，直接進行結膠。）
Ti（OR）4＋H2O＝ Ti（OR）3（OH）＋HOR Ti（OR）3 （OH）＋ H2O＝ Ti（OR）2（OH） 2 ＋ HOR Ti（OR）2（OH） 2 ＋ H2O＝ Ti（OR）（OH） 3 ＋ HOR Ti（OR）（OH） 3＋ H2O＝ Ti（OH） 4 ＋HOR Ti（OH） 4＋ Ti（OH） 4→2 TiO2＋4H2O 2 TiO2 ＋ Ti（OH） 4→3 TiO2＋2H2O 3 TiO2＋Ti（OH） 4→4 TiO2（※）＋2H2O 4 TiO2 → → → → → → → → TiO2 （n） （※ TiO2 有A、B、R及非晶態同時存在） （反應為在反應槽中加入原物料及酸，直接進行結膠。）

6 第二代奈米溶膠藥液的問題 一：溶液成份複雜：至少10種成份。 二：溶液中成份，相對量會不斷變動。 三：結晶形態複雜（4種）而無法控制。
四：粒徑會不斷變大。 五：溶劑的揮發太快，固含量變異性大。

7 第二代奈米溶膠藥液改善 類別 溶劑 結膠劑 熟化 溶 膠 表 現 2-1 IPA 醋酸 × 0～7天鍍膜條件天天變
溶 膠 表 現 2-1 IPA 醋酸 × 0～7天鍍膜條件天天變 7～14天良率20～30％ 14天換槽 2-2 硝酸 0～5天鍍膜條件天天變 5～14天良率30～50％ 2-3 酒精 5～21天良率50～70％ 21天換槽 2-4 50℃ 3天 0～3天鍍膜條件天天變 3～28天良率70～80％ 28天換槽

8 有機反應與無機反應的特性比較 比較項目 有機反應 無機反應 反應速度 慢（≧5小時） 很快（≦10分鐘） 反應率 低（～80％）
很高（≧99.9％） 生成物類別 數種 單一 純化困難度 很高 很低

9 第三代奈米溶膠（ TiO2 為例）： （各反應在分別獨立的反應槽進行） TiCl4＋H2O→ TiCl4‧ H2O （預處理步驟）
TiCl4 ‧ H2O ＋NH4OH →Ti（OH）4＋NH4Cl（中和反應） Ti（OH）4＋NH4Cl ＋H2O→→ Ti（OH）4 （純化步驟） Ti（OH）4 ＋H2O2→ Ti（OH）4 ‧ H2O （結膠反應） Ti（OH）4 ‧ H2O2→TiO2＋ H2O＋ O2 （熟化反應） （反應包括預處理、中和、純化、結膠、熟化五步驟） （各反應在分別獨立的反應槽進行）

10 第三代奈米溶膠特性 一：流程複雜而特殊。 二：反應條件要求很嚴格。 三：形成的溶膠成份很單純而安定。 四：溶膠粒子結晶良好而安定。
五：溶膠粒子的粒徑極為安定。 六：溶膠的固含量變異性很小。 七：溶膠可長期安定存在。

11 參：第二代溶膠與第三代溶膠之比較 （一）溶膠生產方式的比較
項 目 第二代 （反應型） 第三代 （結晶型） 原物料 Ti（OR）4 TiCl4 價格（元∕升） 1000～4000 2500 操作步驟 1 5 操作時間 1小時 64小時 操作流程 簡單 複雜而特殊 操作困難度 低 很高

12 （二）溶膠本身特性之比較 比較項目 第二代 （反應型） 第三代 （結晶型） 主成份種類 10（膠合劑∕分散劑） 1 主成份變異性
高（反應持續） 不變 固含量變異性 高（溶劑揮發） 很低 TiO2含量變異 變動 TiO2結晶型態 A、B、R及非晶態 anatase TiO2粒徑 持續變大 不變（水合強） 溶膠售命 2～4週 一年（以上）

13 （三） 鍍膜操作的比較 比較項目 第二代 （反應型） 第三代 （結晶型） 浸泡次數 可一次完成 1～4次 藥液溫度 愈低愈好 30～40℃
環境溫度 30～35℃ 濕度 拉昇速度對膜厚 愈快愈厚 自動控制 不能 可自動控制 分析頻率 高（2～4Hr∕次） 低（3～6天∕次） 操作條件調整 隨藥液老化調整 不需要 換槽要求 2～4週 半年～一年 污染防治要求 高 一般

14 （四）溶膠鍍膜膜層特性之比較 比較項目 第二代 （反應型） 第三代 （結晶型） 膜厚再現性 不佳 良好 膜層安定性 容易脫膜 安定性高
光譜再現性 光譜安定性 燒結溫度 較高 較低

15 肆：良好溶膠的指標 一：粒徑≦20nm：透光度高。 二：布朗運動作用明顯：不需加懸浮劑。 三：結晶良好而安定：長期安定性高。
四：表面吸附力強：不需加Binder即可附著。 五：易宜成膜：可在較低溫熔解或燒結。

16 項次 特 性 表現 作用來源 1 透光性 高 A 2 沉降性 不沉降 F 3 安定性 E 4 吸附性 B 5 成膜性 D 6 光譜移動（金屬） 藍光偏移 C 7 光譜移動（氧化物） 紅光偏移 8 粒徑安定性 D∕E