日本新型氣體/水蒸氣透過率測量技術(shù)

發(fā)布日期：2022-08-31      瀏覽次數(shù)：771

日本新型氣體/水蒸氣透過率測量技術(shù)

（MORESCO Co., Ltd.）與先進(jìn)工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究院（AIST）納米材料研究所[研究主任佐佐木武史]和工程測量標(biāo)準(zhǔn)研究所[研究主任Toshiyuki Takatsuji]共同開發(fā)了一種新的方法（MA 方法：帶有附加支架的改進(jìn)的差壓法），它不同于測量氣體和水蒸氣透過率的傳統(tǒng)等壓法和差壓法。我們還開發(fā)了一種基于 MA 方法的測量裝置（圖 1）。這次開發(fā)的MA方法的特征在于，在連接到水蒸氣檢測器的空間（檢測側(cè)空間）和測量樣品之間提供了支撐層（圖2）。通過提供支撐層并設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)，我們可以始終將支撐層保持在原位，無論樣品是否正在被交換或氣體/水蒸氣是否正在滲透。其結(jié)果是，能夠?qū)y定試樣兩側(cè)的壓力差對測定試樣造成的損傷(試樣表面形成的阻氣層的損傷等)抑制在最小限度，大幅度縮短測量時(shí)間。此外，該裝置的結(jié)構(gòu)得到了簡化，從而提高了它的靈敏度。



圖1 開發(fā)的氣體/水蒸氣透過率測量裝置



                                                                  圖2 所開發(fā)的MA方法示意圖

傳統(tǒng)的測量方法存在當(dāng)測量樣品附著在裝置上時(shí)大氣中的水蒸氣會流入檢測側(cè)空間的問題，預(yù)處理需要幾天到幾周的時(shí)間。在新開發(fā)的 MA 方法中，在附著測量樣品時(shí)，檢測側(cè)的空間不與大氣開放，因此可以保持高度真空，可以節(jié)省預(yù)處理時(shí)間。

　此外，在MA法中，檢測側(cè)空間的環(huán)境始終保持在良好狀態(tài)，因此通過上述預(yù)處理，樣品無需充分干燥即可進(jìn)行測量。因此，在測量柔性太陽能電池和顯示器所需的水蒸氣透過率優(yōu)于10 -4 g/m 2 /天的阻隔膜時(shí)，它還具有縮短測量時(shí)間的效果。例如，傳統(tǒng)方法需要 100 小時(shí)來測量相當(dāng)于 10 -5 g/m 2 /天的阻隔膜的水蒸氣透過率，而開發(fā)的設(shè)備可以在大約 20 小時(shí)內(nèi)測量，大約是之前的五分之一。

此外，所開發(fā)的裝置能夠測量10 -7 g/m 2 /天水平 　的水蒸氣透過率。這相當(dāng)于每天在面積相當(dāng)于 10 個(gè)足球場的膠片上測量一滴水的能力。采用 MA 方法的設(shè)備配備了 AIST 開發(fā)的校準(zhǔn)器（一種用于引入一定量水蒸氣的氣體引入裝置：標(biāo)準(zhǔn)電導(dǎo)元件），并且無需使用已知透光率的標(biāo)準(zhǔn)膜。獲得的測量值。

　除了水蒸氣，MA法還可以測量氧氣等氣體成分。因此，不僅在對水蒸氣阻隔性要求高的有機(jī)器件和太陽能電池領(lǐng)域，還將在對氧阻隔性對于防止氧化導(dǎo)致的品質(zhì)劣化很重要的食品、醫(yī)藥包裝領(lǐng)域進(jìn)行研究。以及處理氫的燃料電池等汽車相關(guān)領(lǐng)域。