可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法

摘要

本发明涉及薄膜材料的制备和应用领域，具体是一种可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，实现厚度均匀一致的纳米级厚度薄膜材料的高效控制制备。该方法采用旋转离心制膜方法的基本原理，在基体旋转装置的基础上采用具有微小孔径的打印喷头或针头，在恒定成膜液体压力和可控运动轨迹的条件下，将一定量的成膜液体以微细液柱的形式喷射到以一定速率转动着的成膜基体表面，形成厚度、形状及面积可控的均匀液膜，进而通过控制固化条件获得固体的膜材料。该方法可以实现厚度均匀一致的纳米级厚度薄膜材料的高效精确控制制备，可广泛应用于光电器件、储能器件、防护功能涂层、催化材料、复合材料等技术领域。

权利要求

1.一种可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)利用旋转离心喷涂制膜设备，使成膜所用成膜基体处于稳定旋转状态；

(2)采用具有孔的喷头或针头，在恒定成膜液体压力的情况下，将成膜物质制备的成膜液体以液柱的形式喷射到转动着的成膜基体表面，使成膜液体在剪切力和离心力的共同作用下被拉长成均匀的窄条环状；

(3)为了获得不同宽度的成膜区域，在喷头或针头注入成膜液体的同时，利用程序控制的机械装置使喷头或针头进料口沿着与滚筒旋转轴水平的方向平移；喷头或针头平移的距离即用于调控成膜区域的宽度，根据制膜的需要控制喷头或针头在平移距离的两端之间往复运动，在平移过程中喷头或针头始终处于稳定注入状态；通过上述操作，在旋转的成膜基体表面，形成设定宽度的连续液膜，上述过程即定义为一次注液操作流程；

(4)在完成一次注液操作流程的同时或之后对液膜进行固化处理，固化处理过程中保持成膜基体的旋转状态不变，即保存成膜基体处于稳定的离心力场，在所述液膜完全固化后即完成一次成膜操作；

(5)在完成一次成膜操作后，根据制膜要求或器件制造要求，一次或两次以上重复上述成膜操作过程或更换为其他材料的制膜液体或改变制膜参数，一次或两次以上执行上述成膜操作过程，以获得不同厚度的薄膜材料或不同成分构成的两层以上复合薄膜材料；

(6)完成上述制膜操作后，按照最终器件或应用要求，所得薄膜材料与成膜基体共同使用或在薄膜自身力学性能允许的情况下，从成膜基体表面剥离并独立应用。

2.按照权利要求1所述的可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，其特征在于，步骤(1)中，旋转离心喷涂制膜设备包括：旋转电机、旋转滚筒、光波加热管、针头移动装置、成膜基体、针头，具体结构如下：旋转电机通过旋转轴连接水平设置的旋转滚筒，光波加热管水平伸至旋转滚筒内，针头移动装置一端的针头与旋转滚筒内侧的成膜基体内表面相对应，成膜基体随旋转滚筒旋转，针头移动装置带动针头沿着与旋转滚筒旋转轴水平的方向平移，成膜液体通过针头移动装置的针头喷射成膜基体表面。

3.按照权利要求1所述的可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，其特征在于，步骤(1)中，旋转离心喷涂制膜的具体操作过程包括：I.根据应用需求选择成膜基体材料，所述成膜基体为柔性的有机或无机膜材或片材，包括但不限于各种树脂膜、树脂复合膜、金属膜或非金属膜；

II.将需要成膜的基体紧贴于旋转滚筒内壁，贴基体方式采用但不仅限于直接贴基体、加胶贴基体或加液体贴基体；直接贴基体，即直接将基体卷曲贴合于旋转滚筒内壁上；加胶贴膜，即在基体和旋转滚筒内壁之间加入胶进行粘合；加液体贴基体，即在基体和旋转滚筒内壁之间加入液体，利用液体的毛细作用将基体和旋转滚筒内壁贴合；

III.通过机械装置带动成膜基体旋转，使成膜基体表面位置因旋转而获得的离心加速度处于0.1g～500000g的范围，g为重力加速度，数值为9.8m/s2，并保持稳定。

4.按照权利要求1所述的可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，其特征在于，步骤(2)中，喷头或针头的孔径范围为1μm～10cm，成膜液体压力的范围为10Pa～

100MPa，成膜基体因离心旋转而获得的离心加速度范围为0.1g～500000g，g为重力加速度，数值为9.8m/s2。

5.按照权利要求1所述的可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，其特征在于，成膜物质包括各种有机高分子材料、二维材料、一维材料或零维材料；其中，有机高分子薄膜包括但不限于聚酰亚胺、聚氨酯、聚乙烯、环氧树脂、天然橡胶、PEDOT:PSS或硅橡胶；二维材料包括但不限于石墨烯、氮化硼、过渡金属硫族化合物、二维过渡金属碳化物、二维过渡金属氮化物或黑磷；一维材料包括碳纳米管、银纳米线、铜纳米线或纳米纤维；零维材料包括但不限于硅纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒、氧化钛纳米颗粒、炭黑或富勒烯。

6.按照权利要求1所述的可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，其特征在于，成膜物质配制成溶液或悬浮液流体状态，所用溶剂包括各种无机或有机溶剂，或者可参与成膜的活性有机稀释剂；其中，无机溶剂包括但不限于水、离子液体、醋酸、硫酸或液氨；有机溶剂包括但不限于乙醇、丙醇、丙酮、苯、氯苯、甲苯、二甲苯、乙腈、乙醚或氯仿；

活性稀释剂包括但不限于亚烷基缩水甘油醚、新癸酸缩水甘油脂、丁基缩水甘油醚、甲苯缩水甘油醚、蓖麻油多缩水甘油醚、甲基丙烯酸羟乙酯或己二醇二丙烯酸酯。

7.按照权利要求1所述的可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，其特征在于，步骤(3)中，液膜的厚度范围为50nm～5000μm。

8.按照权利要求1所述的可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，其特征在于，步骤(4)中，固化处理方法包括但不限于加热烘干、减压蒸发、光固化、热固化、注入固化剂固化方式中的一种或两种以上的组合；一次成膜操作所得薄膜材料的厚度范围为

1nm～500μm，所成薄膜的表面粗糙度范围为1nm～20nm。

说明书

可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法

技术领域

[0001] 本发明涉及薄膜材料的制备和应用领域，具体是一种可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法。

背景技术

[0002] 柔性大面积均匀纳米薄膜材料可以广泛应用于光电器件、储能器件、防护功能涂层、催化合成、复合材料等技术领域，而实现厚度均匀一致的纳米级厚度薄膜材料的高效控制制备是实现上述应用的关键工艺基础。目前，工业上常用的纳米级厚度薄膜材料制备技术主要有蒸镀、磁控溅射、喷涂、旋涂、刮涂、喷墨打印等。其中，蒸镀和磁控溅射可以实现均匀厚度的材料沉积，但是其操作复杂，设备成本高，对靶材的要求极高。旋涂和喷墨打印作用面积小，效率低，因此无法大面积制备薄膜材料，且大面积均匀性较差；喷涂和刮涂工艺可以实现大面积薄膜材料的制备，但通常难以制备出纳米级厚度的薄膜材料。

[0003] 公开号为：CN108568926A的中国发明专利申请，公开一种高效制备高定向、高致密二维材料薄膜的方法，该方法采用内表面光滑的圆型管作为浇铸模具，模具高速沿圆周方向旋转时将含有二维材料的溶液(成膜液)倒入模具中，利用离心力将二维材料组装成薄膜。该方法可以得到高度定向、高致密的二维材料薄膜。但是这种直接成膜液倒入的加料方法不能精确控制和调整成膜区域，也难以控制成膜的均匀性，因此难以制备出均匀的纳米级厚度的薄膜材料。公开号为：CN109177010A的中国发明专利申请，在上述制膜方法的基础上，将成膜液的进料方式改为雾化喷涂，通过将成膜液雾化成微米级的液滴并使其在旋转表面上沉积，可以有效的制备出具有纳米级厚度的膜材料；但是由于雾化锥中液滴速度的不均匀，所得薄膜材料的厚度在大面积上仍难以做到均匀一致；同时由于雾化的需要，该方法所能利用的成膜液体需要极低的粘度，并对成膜物质在溶剂中的分散性要求较高；另外，该方法也不适合利用可燃性有机溶剂溶液制膜，否则雾化的液滴极易发生爆燃等危险。

[0004] 综上所述，为了更好实现厚度均匀一致的纳米级厚度薄膜材料的高效控制制备，需要对现有的离心制膜方法进行优化改进。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，实现厚度均匀一致的纳米级厚度薄膜材料的高效控制制备。

[0006] 本发明的技术方案是：

[0007] 一种可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，包括如下步骤：

[0008] (1)利用旋转离心喷涂制膜设备，使成膜所用成膜基体处于稳定旋转状态；

[0009] (2)采用具有孔的喷头或针头，在恒定成膜液体压力的情况下，将成膜物质制备的成膜液体以液柱的形式喷射到转动着的成膜基体表面，使成膜液体在剪切力和离心力的共同作用下被拉长成均匀的窄条环状；

[0010] (3)为了获得不同宽度的成膜区域，在喷头或针头注入成膜液体的同时，利用程序控制的机械装置使喷头或针头进料口沿着与滚筒旋转轴水平的方向平移；喷头或针头平移的距离即用于调控成膜区域的宽度，根据制膜的需要控制喷头或针头在平移距离的两端之间往复运动，在平移过程中喷头或针头始终处于稳定注入状态；通过上述操作，在旋转的成膜基体表面，形成设定宽度的连续液膜，上述过程即定义为一次注液操作流程；

[0011] (4)在完成一次注液操作流程的同时或之后对液膜进行固化处理，固化处理过程中保持成膜基体的旋转状态不变，即保存成膜基体处于稳定的离心力场，在所述液膜完全固化后即完成一次成膜操作；

[0012] (5)在完成一次成膜操作后，根据制膜要求或器件制造要求，一次或两次以上重复上述成膜操作过程或更换为其他材料的制膜液体或改变制膜参数，一次或两次以上执行上述成膜操作过程，以获得不同厚度的薄膜材料或不同成分构成的两层以上复合薄膜材料；

[0013] (6)完成上述制膜操作后，按照最终器件或应用要求，所得薄膜材料与成膜基体共同使用或在薄膜自身力学性能允许的情况下，从成膜基体表面剥离并独立应用。

[0014] 所述的可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，步骤(1)中，旋转离心喷涂制膜设备包括：旋转电机、旋转滚筒、光波加热管、针头移动装置、成膜基体、针头，具体结构如下：

[0015] 旋转电机通过旋转轴连接水平设置的旋转滚筒，光波加热管水平伸至旋转滚筒内，针头移动装置一端的针头与旋转滚筒内侧的成膜基体内表面相对应，成膜基体随旋转滚筒旋转，针头移动装置带动针头沿着与旋转滚筒旋转轴水平的方向平移，成膜液体通过针头移动装置的针头喷射成膜基体表面。

[0016] 所述的可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，步骤(1)中，旋转离心喷涂制膜的具体操作过程包括：

[0017] I.根据应用需求选择成膜基体材料，所述成膜基体为柔性的有机或无机膜材或片材，包括但不限于各种树脂膜、树脂复合膜、金属膜或非金属膜；

[0018] II.将需要成膜的基体紧贴于旋转滚筒内壁，贴基体方式采用但不仅限于直接贴基体、加胶贴基体或加液体贴基体；直接贴基体，即直接将基体卷曲贴合于旋转滚筒内壁上；加胶贴膜，即在基体和旋转滚筒内壁之间加入胶进行粘合；加液体贴基体，即在基体和旋转滚筒内壁之间加入液体，利用液体的毛细作用将基体和旋转滚筒内壁贴合；

[0019] III.通过机械装置带动成膜基体旋转，使成膜基体表面位置因旋转而获得的离心加速度处于0.1g～500000g的范围，g为重力加速度，数值为9.8m/s2，并保持稳定。

[0020] 所述的可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，步骤(2)中，喷头或针头的孔径范围为1μm～10cm，成膜液体压力的范围为10Pa～100MPa，成膜基体因离心旋转而获得的离心加速度范围为0.1g～500000g，g为重力加速度，数值为9.8m/s2。

[0021] 所述的可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，成膜物质包括各种有机高分子材料、二维材料、一维材料或零维材料；其中，有机高分子薄膜包括但不限于聚酰亚胺、聚氨酯、聚乙烯、环氧树脂、天然橡胶、PEDOT:PSS或硅橡胶；二维材料包括但不限于石墨烯、氮化硼、过渡金属硫族化合物、二维过渡金属碳化物、二维过渡金属氮化物或黑磷；一维材料包括碳纳米管、银纳米线、铜纳米线或纳米纤维；零维材料包括但不限于硅纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒、氧化钛纳米颗粒、炭黑或富勒烯。

[0022] 所述的可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，成膜物质配制成溶液或悬浮液流体状态，所用溶剂包括各种无机或有机溶剂，或者可参与成膜的活性有机稀释剂；其中，无机溶剂包括但不限于水、离子液体、醋酸、硫酸或液氨；有机溶剂包括但不限于乙醇、丙醇、丙酮、苯、氯苯、甲苯、二甲苯、乙腈、乙醚或氯仿；活性稀释剂包括但不限于亚烷基缩水甘油醚、新癸酸缩水甘油脂、丁基缩水甘油醚、甲苯缩水甘油醚、蓖麻油多缩水甘油醚、甲基丙烯酸羟乙酯或己二醇二丙烯酸酯。

[0023] 所述的可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，步骤(3)中，液膜的厚度范围为50nm～5000μm。

[0024] 所述的可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法，步骤(4)中，固化处理方法包括但不限于加热烘干、减压蒸发、光固化、热固化、注入固化剂固化方式中的一种或两种以上的组合；一次成膜操作所得薄膜材料的厚度范围为1nm～500μm，所成薄膜的表面粗糙度范围为1nm～20nm。

[0025] 本发明的设计思想是：

[0026] 本发明是基于旋转离心制膜方法的基本原理，同时利用旋转滚筒构件开发的新的纳米薄膜材料制备方法。本发明制膜所用成膜基体通过机械装置带动使其处于一定速度的旋转状态，形成均匀的离心力场。

[0027] 本发明在基体旋转装置的基础上，采用具有微小孔径的打印喷头或针头，在恒定成膜液体压力和可控运动轨迹的情况下，将一定量的成膜液体以微细液柱的形式喷射到以一定速率转动着的成膜基体表面，使成膜液体可以在剪切力和离心力的共同作用下被拉长成均匀的窄条环状，形成厚度、形状及面积可控的均匀液膜，进而通过控制固化条件获得固体的膜材料。该方法可以实现厚度均匀一致的纳米级厚度薄膜材料的高效精确控制制备，可广泛应用于光电器件、储能器件、防护功能涂层、催化材料、复合材料等技术领域。

[0028] 本发明的优点及有益效果是：

[0029] (1)本发明滚筒贴合基体可以方便取出薄膜，可根据液体的浸润性选择相应的基体材料，也可以直接将器件基体当作成膜基体，避免薄膜在器件制备过程中需要转移过程。

[0030] (2)本发明通过滚筒旋转在贴合在筒壁上的基体表面产生均匀可调的离心力场，使注入基体表面的液体沿着表面均匀铺展，控制旋转速度和旋转滚筒半径可以调控离心力场强度，使力场强度适用于不同粘度的液体。

[0031] (3)本发明通过喷墨方式注入液体，可以精确调控液体注入区域和注入流量，从而控制薄膜在基体表面的成膜区域。

[0032] (4)采用本发明经过固化处理，可以使液膜在均匀离心力场作用下固化，从而得到均匀厚度的薄膜，所制备的均匀薄膜单层厚度可以控制到10nm以下。

[0033] (5)本发明制备薄膜方法制膜效率高，在完成一次成膜操作过程最短时间仅需要1秒。

[0034] (6)本发明制备薄膜方法可以采用反复层层叠加制备出厚度达到毫米级甚至更厚的单成分或多成分层层堆叠复合膜。

附图说明

[0035] 图1(a)-(b)是离心喷墨工艺制备可调大面积均匀薄膜的典型技术方案示意图。其中，图1(a)为立体图，图1(b)为剖视图；图中，1旋转电机，2旋转滚筒，3光波加热管，4针头移动装置，5成膜基体，6针头。

[0036] 图2是水性聚氨酯为原料制备的纳米级厚度的纳米级薄膜。其中，a水性聚氨酯喷墨完成后基体表面照片，b水性聚氨酯薄膜台阶曲线。

[0037] 图3是水性聚氨酯为原料制备的纳米级厚度的纳米级薄膜。其中，a银纳米线溶液喷墨完成后基体表面照片，b银纳米线薄膜正面SEM照片。

[0038] 图4是以本征石墨烯为原料制备的高定向石墨烯薄膜。其中，a石墨烯高定向膜正面实物照片，b、c分别为不同厚度石墨烯高定向膜截面扫描电镜照片。

具体实施方式

[0039] 如图1(a)-(b)所示，本发明采用的旋转离心喷涂制膜设备，包括旋转电机1、旋转滚筒2、光波加热管3、针头移动装置4、成膜基体5、针头6等，具体结构如下：

[0040] 旋转电机1通过旋转轴连接水平设置的旋转滚筒2，光波加热管3水平伸至旋转滚筒2内，针头移动装置4一端的针头6与旋转滚筒2内侧的成膜基体5内表面相对应，成膜基体5可随旋转滚筒2旋转，针头移动装置4带动针头6沿着与旋转滚筒2旋转轴水平的方向以一定速度平移，成膜液体通过针头移动装置4的针头6喷射成膜基体5表面。

[0041] 在具体实施过程中，本发明可精确调控纳米级厚度薄膜成膜厚度和面积的制膜方法如下：

[0042] (1)利用图1(a)-(b)的旋转离心喷涂制膜设备中所述旋转滚筒构件，使成膜所用成膜基体处于稳定旋转状态。其具体操作过程包括：

[0043] I.根据应用需求选择适宜的成膜基体材料，所述成膜基体为柔性的有机或无机膜材或片材，包括但不限于各种树脂膜，如：PET、PP、PC、PE等；树脂复合膜，如：带有柔性ITO导电层的PET膜等；金属膜，如：铝箔、铜箔、金箔等，非金属膜；如：柔性石墨膜、石棉纤维膜、柔性玻璃片等。

[0044] II.将需要成膜的基体紧贴于旋转滚筒内壁，贴基体方式可以采用但不仅限于直接贴基体、加胶贴基体和加液体贴基体。直接贴基体，即直接将基体卷曲贴合于旋转滚筒内壁上；加胶贴膜，即在基体和旋转滚筒内壁之间加入胶进行粘合；加液体贴基体，即在基体和旋转滚筒内壁之间加入液体，利用液体的毛细作用将基体和旋转滚筒内壁贴合。

[0045] III.通过机械装置带动成膜基体旋转，使成膜基体表面位置因旋转而获得的离心加速度处于0.1g～500000g的范围，优化的离心加速度范围为10g～10000g(其中，g为重力加速度，数值为9.8m/s2)，并保持稳定。

[0046] (2)采用具有微小孔径的打印喷头或针头，在恒定成膜液体压力的情况下，将一定量的成膜物质制备的成膜液体以微细液柱的形式喷射到以一定速率转动着的成膜基体表面，使成膜液体可以在剪切力和离心力的共同作用下被拉长成均匀的窄条环状。其中，喷头或针头的孔径范围为1μm～10cm，优化的孔径范围为10μm～2mm；成膜液体压力的范围为10Pa～100MPa，优化的压力范围为50kPa～5000kPa；成膜基体因离心旋转而获得的离心加速度范围为0.1g～500000g，优化的离心加速度范围为10g～10000g(其中g为重力加速度，
2
数值为9.8m/s)。

[0047] (3)成膜物质包括各种有机高分子材料、二维材料、一维材料和零维材料等。其中，有机高分子薄膜包括但不限于聚酰亚胺(PI)、聚氨酯(PU)、聚乙烯(PE)、环氧树脂、天然橡胶、导电高分子聚合物(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸PEDOT:PSS)、硅橡胶等；二维材料包括但不限于石墨烯、氮化硼、过渡金属硫族化合物(TMD)、二维过渡金属碳或氮化物(MXenes)、黑磷等；一维材料包括碳纳米管、银纳米线、铜纳米线、纳米纤维等；零维材料包括但不限于硅纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒、氧化钛纳米颗粒、炭黑、富勒烯等。

[0048] (4)成膜物质需要配制成溶液或悬浮液等流体状态，以便于喷出或注入。所用溶剂包括各种无机或有机溶剂，以及可参与成膜的活性有机稀释剂等。其中，无机溶剂包括但不限于水、离子液体、醋酸、硫酸、液氨等；有机溶剂包括但不限于乙醇、丙醇、丙酮、苯、氯苯、甲苯、二甲苯、乙腈、乙醚和氯仿等；活性稀释剂包括但不限于亚烷基缩水甘油醚、新癸酸缩水甘油脂、丁基缩水甘油醚、甲苯缩水甘油醚、蓖麻油多缩水甘油醚、甲基丙烯酸羟乙酯和己二醇二丙烯酸酯等。

[0049] (5)为了获得不同宽度的成膜区域，可以在喷头或针头注入成膜液体的同时，利用程序控制的机械装置使喷头或针头进料口沿着与滚筒旋转轴水平的方向以一定速度平移；喷头或针头平移的距离即可用于调控成膜区域的宽度，根据制膜的需要可以控制喷头或针头在平移距离的两端之间多次往复运动，在平移过程中喷头或针头需始终处于稳定注入状态。通过上述操作，可以在旋转的成膜基体表面，形成设定宽度的连续液膜，液膜的厚度范围为50nm～5000μm，优化的液膜厚度为500nm～500μm。上述过程即定义为一次注液操作流程。

[0050] (6)在完成一次注液操作流程的同时或之后需对液膜进行固化处理，固化处理过程中需保持成膜基体的旋转状态不变，即保存成膜基体处于稳定的离心力场；固化处理方法包括但不限于加热烘干、减压蒸发、光固化、热固化、注入固化剂等固化方式中的一种或两种以上的组合。在所述液膜完全固化后即完成一次成膜操作，一次成膜操作所得薄膜材料的厚度范围为1nm～500μm，优化的成膜厚度范围为5nm～5000nm，所成薄膜的表面粗糙度范围为1nm～20nm。

[0051] (7)在完成一次成膜操作后，可根据制膜要求或器件制造要求，一次或两次以上重复上述成膜操作过程或更换为其他材料的制膜液体或改变制膜参数，一次或两次以上执行上述成膜操作过程，以获得不同厚度的薄膜材料或不同成分构成的两层以上复合薄膜材料。

[0052] (8)完成上述制膜操作后，按照最终器件或应用要求，所得薄膜材料可以与成膜基体共同使用或在薄膜自身力学性能允许的情况下从成膜基体表面剥离并独立应用。

[0053] 本说明书所述附图和实施例是对本发明的具体实施方式做进一步详细描述，以下的三个实施例是用于本发明的说明，但不用来限制本发明的范围。

[0054] 实施例1

[0055] 如图2a所示，本实施例中所用成膜基体材料为表面亲水处理过的125μm厚度的PET薄膜，采用150mm内径、100mm长度的铝合金筒作为旋转滚筒，用乙醇将PET贴合到铝合金滚筒内壁，PET基体表面施加离心加速度为380g(g为重力加速度，数值为9.8m/s2)。注入喷头采用不锈钢针头，针头内孔径200μm，针头长度50mm。成膜材料为水性聚氨酯(WTPU)，溶剂为水，水性聚氨酯浓度为1mg/ml。针头用硅胶管路连接液体泵，针头固定在可按程序自动移动的支架上。液体泵将水性聚氨酯水溶液送入针头注入到旋转的PET表面，液体泵施加压力为0.3MPa，在注入液体过程中针头沿着旋转轴向方向均匀移动，控制移动距离为8cm，液体沿着PET表面形成宽度为8cm的液膜。然后利用光波加热PET表面的液膜挥发掉水形成薄膜，所制备的聚氨酯透明薄膜透光率接近100％，厚度为100nm。

[0056] 如图2b所示，从水性聚氨酯薄膜台阶曲线可以看出，该聚合物薄膜的厚度仅为100nm，表面粗糙度小于20nm，该成膜效果与物理气相沉积(PVD)制备薄膜的效果相当。

[0057] 实施例2

[0058] 如图3a所示，本实施例中所用成膜基体材料为188μm厚的PET薄膜，采用150mm、内径100mm长度的铝合金筒作为旋转滚筒，PET基体直接贴在铝合金滚筒内壁，PET基体表面施2
加离心加速度为500g(g为重力加速度，数值为9.8m/s)，注入喷头采用不锈钢针头，针头内孔径300μm，针头长度50mm，采用银纳米线作为成膜原料，溶剂为无水乙醇，银纳米线浓度为
2mg/ml，针头用硅胶管路连接液体泵，针头固定在可按程序自动移动的支架上。液体泵将银纳米线分散液送入针头注入到旋转的PET膜表面，液体泵施加压力为0.2MPa，在注入液体过程中针头沿着旋转轴向方向均匀移动，控制移动距离为8cm，液体沿着PET膜表面形成宽度为8cm的液膜。然后利用光波加热液膜挥发掉乙醇形成纳米级厚度的银纳米线薄膜，所制备银纳米线薄膜方阻为8Ω/□，透光率为86％。

[0059] 如图3b所示，从银纳米线薄膜正面SEM照片可以看出，构成透明导电薄膜的银纳米线呈拉伸的线状分布均匀、无团聚现象，且具有一定的定向性，这种结构保证透明导电薄膜的优异性能。

[0060] 实施例3

[0061] 如图4a所示，本实施例中所用成膜基体材料为氟化离型膜，采用350mm内径、250mm长度的铝合金筒作为旋转滚筒，用乙醇将氟化离型膜贴合到铝合金滚筒内壁，氟化离型膜基体表面施加离心加速度为400g(g为重力加速度，数值为9.8m/s2)。注入喷头采用聚四氟乙烯材质针头，针头内孔径350μm，针头长度100mm。采用本征石墨烯作为成膜原料，水作为溶剂，本征石墨烯浓度为2.5mg/ml。针头用聚四氟乙烯管路连接液体泵，液体泵将本征石墨烯分散液送入针头注入到旋转的氟化离型膜基体表面，液体泵施加压力为0.15MPa，在注入液体过程中针头沿着旋转轴向方向均匀移动，控制移动距离为18cm，然后利用光波加热液膜挥发掉水形成第一层薄膜，即为完成一次成膜操作。采用相同的本征石墨烯分散液，多次执行上述成膜操作过程，通过控制成膜操作层数，即可获得不同厚度的薄膜材料，然后再将薄膜从氟化离型膜基体上剥离形成自支撑独立膜，图4b和图4c分别展示的是厚度为16μm和75μm的本征石墨烯薄膜，所得的本征石墨烯薄膜具有高定向层状结构，面积到达1800cm2，其薄膜电导率达到1300S/cm，力学拉伸强度为150MPa。

[0062] 以上三个实施例实现有机材料、一维材料、二维材料的薄膜制备，厚度可控制从100nm到75μm，兼容有机材料和纳米材料的薄膜制备。克服传统制膜方法的局限性，对于纳米材料和有机材料的薄膜组装制备以及复合薄膜制备提供高效的解决方法。

[0063] 以上是本发明的三种优选实施方式，并不用于限制本发明。其中制备薄膜的各个环节还可以做若干改进，在不脱离本本发明技术的原理的改进，也应视为本发明的保护范围。