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)：561

日本新型氣體/水蒸氣透過率測量技術(shù)

（MORESCO Co., Ltd.）與先進工業(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]和工程測量標準研究所[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)的測量方法存在當測量樣品附著在裝置上時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間。在新開發(fā)的 MA 方法中，在附著測量樣品時，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，它還具有縮短測量時間的效果。例如，傳統(tǒng)方法需要 100 小時來測量相當于 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。這相當于每天在面積相當于 10 個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)的校準器（一種用于引入一定量水蒸氣的氣體引入裝置：標準電導(dǎo)元件），并且無需使用已知透光率的標準膜。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)域進行研究。以及處理氫的燃料電池等汽車相關(guān)領(lǐng)域。