本文從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)控制和鍍膜方式等綜述了真空卷繞鍍膜技術(shù)研究進(jìn)展。按結(jié)構(gòu)可分為單室、雙室和多室真空卷繞系統(tǒng)，后兩者可解決開(kāi)卷放氣問(wèn)題并分別控制卷繞和鍍膜室各自真空度。卷繞張力控制分錐度、間接和直接控制模型，錐度控制模型可解決薄膜褶皺和徑向力分布不均的問(wèn)題；間接張力控制無(wú)需傳感器，可用內(nèi)置張力控制模塊的矢量變頻器代替；直接張力控制通過(guò)張力傳感器精確測(cè)量張力值，但需慣性矩和角速度等多種參數(shù)。真空卷繞鍍膜主要有真空蒸發(fā)、磁控濺射等方式，可用于制備新型高折射率薄膜、石墨烯等納米材料和柔性太陽(yáng)能電池等半導(dǎo)體器件。針對(duì)真空卷繞鍍膜技術(shù)研究現(xiàn)狀及向產(chǎn)業(yè)化過(guò)渡存在的問(wèn)題，最后作了簡(jiǎn)要分析與展望。

　　真空卷繞鍍膜(卷對(duì)卷)是在真空下應(yīng)用不同方法在柔性基體上實(shí)現(xiàn)連續(xù)鍍膜的一種技術(shù)。它涵蓋真空獲得、機(jī)電控制、高精傳動(dòng)和表面分析等多方面內(nèi)容。其重點(diǎn)是，在保證鍍膜質(zhì)量前提下提高卷繞速率、控制鍍膜穩(wěn)定性及實(shí)施在線監(jiān)控。卷對(duì)卷技術(shù)成本低、易操作、與柔性基底相容、生產(chǎn)率高及可連續(xù)鍍多層膜等優(yōu)點(diǎn)。第一臺(tái)真空蒸發(fā)卷繞鍍膜機(jī)1935年制成，現(xiàn)可鍍幅寬由500 至2500mm。卷對(duì)卷技術(shù)應(yīng)用由包裝和裝飾用膜，近年逐漸擴(kuò)大至激光防偽膜、導(dǎo)電等功能薄膜方面，是未來(lái)柔性電子等行業(yè)的主流技術(shù)之一。

　　目前，國(guó)際前沿是研究不同制備工藝下功能薄膜特性并完善復(fù)合膜層制備。卷繞鍍膜機(jī)有向大型工業(yè)化和小型科研化方向發(fā)展的兩種趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)蘭州真空設(shè)備、廣東中環(huán)真空設(shè)備等公司多生產(chǎn)大型工業(yè)卷繞設(shè)備， 國(guó)外如TW Graphics 和Intellivation 公司等，主要為科研機(jī)構(gòu)提供小型或微型卷繞鍍膜機(jī)。

1、真空卷繞鍍膜設(shè)備分類

　　真空卷對(duì)卷設(shè)備由抽真空、卷繞、鍍膜和電氣控制等系統(tǒng)組成。據(jù)真空室有無(wú)擋板，可分單室、雙室和多室結(jié)構(gòu)。單室的收放卷輥和鍍膜輥在同一室中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但開(kāi)卷時(shí)放氣會(huì)污染真空環(huán)境。雙室結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)用擋板隔成卷繞和鍍膜室，卷輥與擋板間隙約1.5mm，避免了類似開(kāi)卷放氣問(wèn)題。多室常用于制備復(fù)合薄膜，在雙室基礎(chǔ)上將相鄰鍍膜區(qū)用擋板隔開(kāi)避免干擾。如Krebs 等將Skultuna Flexibles AB 的開(kāi)普頓擋板固定于兩磁控濺射靶間，板兩側(cè)涂覆50μm 的銅層。

　　分隔擋板與真空室壁狹縫越小越好。據(jù)鍍膜時(shí)輥筒作用分為單主輥和多主輥卷繞鍍膜機(jī)。據(jù)電機(jī)個(gè)數(shù)，則可分為兩電機(jī)、三電機(jī)和四電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

圖1 單室、雙室和多室卷繞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

4、總結(jié)與展望

　　真空卷繞鍍膜因其大面積、低成本、連續(xù)性等特點(diǎn)，比間歇式鍍膜有很大優(yōu)勢(shì)，廣受國(guó)內(nèi)外研究者和企業(yè)關(guān)注。當(dāng)前卷繞鍍膜技術(shù)進(jìn)展較快，解決了鏤空線、白條、褶皺等問(wèn)題，開(kāi)始用于制備石墨烯、有機(jī)太陽(yáng)能電池和透明導(dǎo)電薄膜等新型功能介質(zhì)與器件。故對(duì)制膜過(guò)程和成膜質(zhì)量提出了更高要求，真空機(jī)組主泵選擇從大抽速擴(kuò)散泵發(fā)展到無(wú)油超高真空分子泵和低溫泵，開(kāi)發(fā)出了大包角雙冷卻輥鍍膜機(jī)以減小薄膜拉伸變形。張力控制多用考慮夾感應(yīng)張力的收卷模型和單跨非線性動(dòng)力學(xué)的放卷模型。

　　目前卷繞鍍膜的精密控制有待提高，例如轉(zhuǎn)印石墨烯時(shí)，難以徹底去除基底和石墨烯間的熱解膠，且卷繞速度過(guò)快或基底較硬引發(fā)的切應(yīng)力會(huì)使石墨烯層形成裂縫或孔洞。又如，真空卷繞發(fā)制備的有機(jī)薄膜表面缺陷多，載流子遷移率較低，進(jìn)而嚴(yán)重影響其器件的光電特性。未來(lái)應(yīng)增設(shè)薄膜應(yīng)力等測(cè)控單元，融合CVD、離子鍍、高壓靜電紡絲、真空噴射和原位聚合等成膜技術(shù)，為開(kāi)發(fā)新型有機(jī)及其無(wú)機(jī)復(fù)合功能薄膜和器件提供保障。