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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 機械工程學系
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dc.contributor.advisor楊申語(Sen-Yeu Yang)
dc.contributor.authorKai-Heng Linen
dc.contributor.author林楷恆zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-13T06:07:35Z-
dc.date.available2014-08-02
dc.date.copyright2011-08-02
dc.date.issued2011
dc.date.submitted2011-07-25
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【36】 鄧偉志,”陽極氧化鋁奈米結構模具應用於氣體輔助熱壓製程之研究與應用”,國立臺灣大學碩士論文,(2009)
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/34418-
dc.description.abstract具奈米結構的薄膜廣泛應用於抗反射光學元件、表面自潔玻璃等,由於熱滾壓製程具有快速、連續、大面積的優點,奈米結構塑膠膜一般以滾壓生產;但目前用以滾壓奈米結構薄膜的滾輪模具,其製作大多仍仰賴電子束或離子束等加工方式或熱壓成型,成本高、加工時間長且能源效率不佳。本研究探討無縫陽極氧化鋁奈米孔洞滾輪模具之製作技術,並嘗試以熱滾壓成型之技術於PC薄膜表面製作出連續大面積奈米結構。
本研究嘗試使用純度99.99%之鋁金屬管材作為陽極進行陽極氧化製程,直接於其上製作陽極氧化鋁(AAO)奈米孔洞結構,並確認其結構於圓周各角度上的生成狀況皆相同。接著以40 V、80 V及180 V的外加電壓,搭配不同種類與濃度之酸液,皆獲得具有陽極氧化鋁孔洞結構的無縫滾輪模具,其表面奈米孔洞間距為80 nm、160 nm及430 nm。然而,因材料純度較低,內部含有雜質,使得陽極氧化製程期間表面出現微米級孔洞結構,奈米孔洞於生成期間不易達到受力平衡之狀況,排列受影響而難以整齊。
本研究進一步以純度為99.999 %的鋁片為材料,捲成管狀後進行陽極氧化實驗;實驗結果顯示,使用較高純度的鋁材進行陽極氧化製程,因雜質含量低,可得到表面無微米級孔洞結構的陽極氧化鋁,且奈米孔洞排列更加有序。另外,本研究嘗試以真空濺鍍方式,於普通滾輪上濺鍍純度99.99 %的鋁金屬層,進行陽極氧化實驗;實驗結果顯示,濺鍍前有先拋光、鍍膜與基材間具有介質層者,鍍層與基材結合能力較強,經陽極氧化後可得到表面微米孔洞結構較少之模具。
本研究亦製作無縫AAO滾輪模具應用於連續熱滾壓製程。在一定的熱滾壓製程條件下,AAO滾輪模具上的奈米結構可無長度限制地於PC薄膜基材上進行翻印複製,且因模具本身為無縫滾輪模具,所滾壓出的PC薄膜上沒有接縫存在,證實AAO無縫滾輪模具可實際應用於具奈米結構薄膜的生產。
zh_TW
dc.description.abstractNanostructured thin films have been widely applied for anti-reflective components and self-cleaning surfaces. The roller mold for production of nanostructured films mostly relies on expensive processes, such as e-beam or focused ion beam. This study develops an effective, fast, and low-cost method to fabricate seamless anodic aluminum oxide (AAO) roller mold, which then be employed to fabricate nanostructures on the surface of polycarbonate (PC) continuously by roller hot embossing.
The alumina oxide membranes with nanopores of 80 nm, 160 nm and 430 nm in pitches were fabricated via two-step anodization, and the employed anodization voltage are 40 V, 80 V and 180 V, respectively. The SEM photos show that the fabricated nanopores are similar as observed from all degrees of the surface. However, there are microholes on the surface due to the purity of the aluminum is only 99%.
The aluminum with higher purity, including a 99.999% purity aluminum foil and a roller which were sputter coated with a 99.99% purity aluminum layer, were anodized in this research. The result show that using higher purity aluminum could obtain anodic aluminum oxide with better arrangement and without microholes on surface because less impurities exist.
The seamless AAO roller mold fabricated in this research has been utilized to continuous hot rolling process. Comparing to plate form hot embossing, hot rolling has the advantage of high speed, continuous, large area, and suit for mass production. Since the mold itself is seamless, in this work, the nanostructures on the AAO roller mold can be replicated onto the PC substrate with no restriction of length and seam defect, providing the nanostructured films various ways of application.
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-13T06:07:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2011
en
dc.description.tableofcontents致謝 I
摘要 II
Abstract III
目錄 IV
表目錄 VIII
圖目錄 IX
第一章 導論 1
1.1 前言 1
1.2奈米結構複製技術 2
1.2.1 熱壓成型 2
1.2.2 滾壓成型 3
1.3滾輪模具製造 4
1.4 陽極氧化鋁(AAO)模具之製備 4
1.5 研究動機與方向 5
1.6 論文架構 6
第二章 文獻回顧 11
2.1 抗反射薄膜製程 11
2.2 微米壓印技術 12
2.3 奈米壓印技術文獻 14
2.4 陽極氧化鋁之研究發展 15
2.5 多孔性陽極氧化鋁結構製作 18
2.6 滾輪式模具之發展與應用 19
2.7 綜合歸納 20
第三章 實驗設置與實驗方法 27
3.1 實驗目的及整體流程規劃 27
3.1.1 實驗目的 27
3.1.2 整體實驗流程規劃 27
3.2 製作陽極氧化鋁奈米結構之設備與流程 28
3.2.1 陽極氧化鋁製程之原料 28
3.2.2 加溫磁石攪拌器 28
3.2.3 陽極氧化電解槽與低溫循環系統 29
3.2.4 直流電壓供應器 29
3.2.5 壓克力箱 29
3.2.6 圓管型模具製作流程 29
3.3 滾輪連續熱壓製程 30
3.3.1 滾輪連續熱壓設備 30
3.3.2 壓印製程步驟 31
3.4 量測設備 32
3.4.1 場發射電子顯微鏡(FE-SEM) 32
3.4.2 表面接觸角量測儀 32
3.4.3 光譜儀 33
第四章 AAO管狀模具製作 42
4.1 鋁管材準備 42
4.1.1 鋁管材的熱處理 42
4.1.2 鋁管材的拋光 42
4.2 陽極氧化鋁模具製作流程 43
4.2.1 電解拋光 43
4.2.2 第一次陽極處理 43
4.2.3 移除氧化鋁 44
4.2.4 第二次陽極處理 44
4.2.5 擴孔 44
4.3 製作陽極氧化鋁試片結果探討 44
4.3.1 以電壓40 V製作陽極氧化鋁(模具A) 44
4.3.2 以電壓80 V製作陽極氧化鋁(模具B) 45
4.3.3 以電壓180 V製作陽極氧化鋁(模具C) 45
4.4 本章結論 46
第五章 AAO模具改善研究 59
5.1 高純度5N鋁材捲管滾輪模具製作及探討 59
5.1.1 鋁材的預處理 59
5.1.2 鋁材的拋光 59
5.1.3 陽極氧化鋁模具製作 60
5.1.4 陽極氧化鋁模具製作結果與討論 60
5.2 鍍層型陽極氧化鋁滾輪模具製作及探討 60
5.2.1 鋁鍍層滾輪模具製作 60
5.2.2 鍍層型陽極氧化鋁模具製作 61
5.2.3 鍍層型陽極氧化鋁模具製作結果與討論 61
5.3 本章結論 62
第六章 AAO管狀模具於連續熱滾壓之應用 78
6.1 滾壓使用設備 78
6.1.1 機台主體 78
6.1.2 不鏽鋼塊 78
6.1.3 卡式電熱管 78
6.1.4 橡膠背壓滾輪 79
6.1.5 減速直流馬達 79
6.2 滾壓機台測試 79
6.3 熱滾壓製作奈米結構於PC模 80
6.3.1 使用以40 V、草酸0.3M製作的管狀模具進行壓印 80
6.3.2 使用以80 V、草酸0.1M製作的管狀模具進行壓印 80
6.3.3 使用以180 V、磷酸0.1M製作的管狀模具進行壓印 80
6.4 本章結論 81
第七章 結論與未來方向 99
7.1 結論 99
7.1.1 無縫AAO管狀模具製作 99
7.1.2 AAO模具改善研究 99
7.1.3 AAO管狀模具於連續熱滾壓之應用 100
7.2 未來研究方向 100
參考文獻 101
附錄 105
A.1 熱滾壓製程試片於參數設定不當時發生的缺陷 105
dc.language.isozh-TW
dc.subject奈米結構zh_TW
dc.subject陽極氧化鋁zh_TW
dc.subject鋁滾輪zh_TW
dc.subject無縫滾輪zh_TW
dc.subject熱滾壓zh_TW
dc.subject鍍鋁滾輪zh_TW
dc.subjecthot-rollingen
dc.subjectseamless rolleren
dc.subjectnano-sturcturesen
dc.subjectAnodic Aluminum Oxideen
dc.subjectrollers sputter-coated with aluminumen
dc.subjectaluminum rolleren
dc.title陽極氧化鋁(AAO)奈米結構無縫滾輪研發及應用zh_TW
dc.titleDevelopment of Seamless Roller with Anodic Aluminum Oxide (AAO) Nano-Structures with its Application on Roller Hot Embossingen
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear99-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee陳炤彰(Chao-Chang Chen),沈永康(Yung-Kang Shen)
dc.subject.keyword陽極氧化鋁,奈米結構,無縫滾輪,鋁滾輪,熱滾壓,鍍鋁滾輪,zh_TW
dc.subject.keywordAnodic Aluminum Oxide,nano-sturctures,seamless roller,aluminum roller,hot-rolling,rollers sputter-coated with aluminum,en
dc.relation.page118
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2011-07-26
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept機械工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:機械工程學系

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