摘要

1978年Barraud等人利用滾輪的轉動，製作出了第一個Langmuir-Blodgett film的連續供料系統。滾輪的轉動將浮在液體表面的有機單分子由試料準備槽帶入成膜槽，此方法可連續供應成膜的試料，並且維持成膜槽的表面壓力，順利達成Langmuir-Blodgett film成膜的條件。

然而，滾輪的轉動究竟是如何將單分子層試料帶入的呢? 根據這個問題，本篇論文從Barraud所發表的文獻為出發點，將研究著重於滾輪帶動水層機制的探討，並配合傳統浸沾式塗佈和滾輪式塗佈的理論，將低Ca值下的滾輪轉動成膜做個完整瞭解。

我們在連續供料的實驗中仿照Barraud的設計製作了簡單的連續成膜裝置，然而實驗結果是失敗的，滾輪裝置似乎無法維持成膜槽內的表面壓力，探討其原因可能在於裝置設計不夠精細所致。而在浸沾式塗佈的實驗中，我們發現在低黏度低轉速下進行浸沾式塗佈會有成膜缺陷產生。使用甘油水溶液和聚乙烯醇水溶液進行實驗，改變塗佈液體的黏度(□)、表面張力(□)、滾輪轉速(□)、滾輪與液面接觸角度(□c)、基材表面性質，觀察浸沾式塗佈成膜與否和缺陷情形。

我們發現浸沾式成膜可分為高轉速和低轉速的成膜機制，在高轉速時成膜的力量為滾輪轉動時所造成的慣性力，而在低轉速時成膜的力量靠得是滾輪與塗佈液體間的吸引力。在高轉速的成膜機制中，轉速越大黏度越大有助於成膜，而表面張力的減小對於成膜幫助有限。在低轉速的成膜機制中，黏度越小、轉速越小、表面張力越小有助於成膜。此外，當滾輪與液面間的接觸角為90°時最難形成好膜，若接觸角度大於90°時，則角度越大越易成膜，而在接觸角小於90°時，角度越小越易成膜。至於改變基材的親疏水性也對成膜有所影響，若基材與塗佈液體間的吸引力較大則有助於低轉速下的成膜，其效果類似於降低塗液的表面張力。

參考文獻

[1] I. Langmuir, Trans. Faraday Soc., 15, 62 (1920).
[2] K. Blodgett, J. Am.Chem. Soc., 57, 1007 (1935).
[3] V. Saxena and B.D. Malhotra, Current Applied Physics, 3, 293 (2003).
[4] T. Li, M. Mitsuishi, T. Miyashita, Thin Solid Film, 389, 267 (2001)
[5] M.S. Zhou and R.F. Chu, US Patent, 5,795,699 (1998).
[6] B.V. Deryagin and S.M. Levi, Film Coating Theory, Focal Press, London, (1964).
[7] K.J. Ruschak, Chem. Eng. Sci., 31, 1057~1066 (1976).
[8] L.E. Scriven, In Better Ceramics Trough Chemistry Ⅲ, 717~729, Materials Research Society, Pittsburgh, (1988).
[9] J. Van Rossum, Appl. Sci. Res. A., 7, 121~144 (1958).
[10] L. Landau and B. Levich, Acta Physicochim. USSR, 17, 42~54 (1942).
[11] S.F. Kistler and P.M. Schweizer, Liquid Film Coating, Chapman & Hall, London (1997).
[12] 劉大佼，高分子加工原理與應用，揚智文化，台北 (1997)。
[13] D.A. White and J.A. Tallmadge, Chem. Eng. Sci., 20, 33~37 (1965).
[14] R.P. Spiers, C.V. Subbaraman, W.L. Wilkinson, Chem. Eng. Sci., 29, 389~396 (1974).
[15] A.J. Soroka and J.A. Tallmadge, AIChE, 17, 505~508 (1971).
[16] J. Tallmadge, AIChE, 17, 243~246 (1971).
[17] S. Tharmalingam and W.L. Wilkinson, Chem. Eng. Sci., 33, 1481~1487 (1978).
[18] H. Benkreira, R. Patel, M.F. Edwards, W.L. Wilkinson, J. Non-Newtonian Fluid Mech., 54, 437~447 (1994).
[19] M.N. Esmail and R.L. Hummei, Chem. Eng. Sci. 33, 125~129 (1978).
[20] M.J. Savelski, S.A. Shetty, W.B. Kolb, R.L. Cerro, Journal of Colloid and Interface Science, 176, 117~127 (1995).
[21] R.L. Cerro, Journal of Colloid and Interface Science, 257, 276~283 (2003).
[22] M.E. Diaz, R.L. Cerro, Thin Solid Films, 460, 274~278 (2004).
[23] A. Barraud, R. Gras, M. Vandevyver, US Patent, 4,093,757 (1978).
[24] A. Barraud and M. Vandevyver, Thin Solid Films, 99, 221 (1983).
[25] M. Okano, T. Miyadera, F. Matsui, US Patent, 5,190,591 (1993).
[26] N. Nakamura, US Patent, 5,908,666 (1999).
[27] O. Albrecht and H. Matsuda, US Patent, 6,036,778 (2000).
[28] M.L. Sheerley, Ind. Eng. Chem., 24, 1060 (1932).
[29] A. Horsthemke and J.J. Schroder, Chem. Eng. Process, 19, 277~285 (1985).