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粉末原子層沉積技術如何實現(xiàn)又有哪些優(yōu)勢呢？

粉末原子層沉積包覆技術，目前已廣泛應用于鋰電、催化、金屬、制藥等領域。

那么，低成本的規(guī)模化粉末原子層沉積包覆技術是如何實現(xiàn)的呢？

Forge Nano 目前已開發(fā)出成熟的商業(yè)化粉末原子層沉積 PALD 技術， 其采用大批次處理的流化床系統(tǒng)進行粉末包覆的研究，并搭建了多種 PALD 系統(tǒng)。

粉末原子層沉積流化床系統(tǒng)：

在流體作用下呈現(xiàn)流(態(tài))化的固體粒子層稱為流化床。流化床方案是較為理想的一種分散方式，流化是將顆粒懸浮在移動的流體中，使其表現(xiàn)為類液體狀態(tài)的一種方法。通過氣流的作用在粉未床層上下形成壓力差 ΔP，粉末在重力與壓力的雙重作用下實現(xiàn)動態(tài)平衡。流化會促進顆粒與顆粒之間打開縫隙，從而有利于前驅(qū)體與每一個顆粒充分接觸。

流化床粉末原子層沉積包覆系統(tǒng)

Forge Nano 流化床系統(tǒng)

隨流體速度的不同，床層可具有不同的流化特性。如流速過低，則床層固定不動，流體僅從顆粒間空隙流過，壓降 Δp 隨流速而增加。如流速增大到使壓降和單位橫截面上的床層重量相等，固體顆粒便開始浮動，床層呈現(xiàn)流動性，這種狀態(tài)稱為最小流化或起始流化。這時按空床橫截面計算的流速稱為起始流化速度或最小流化速度 Umf。流速再增大，床層將隨流速的增大而繼續(xù)膨脹，出現(xiàn)壓降穩(wěn)定、流動性能良好的穩(wěn)定操作區(qū)，稱為正常流化。如流速繼續(xù)增大，則床層湍動加劇，床面漸難辨認。當流速達到它對單個固體顆粒的曳力同顆粒的浮重相等時，顆粒便開始被氣流帶出。這時的空床流速稱為終端速度或帶出速度 ut，Umf 和 ut 值決定于顆粒和流體的性質(zhì)，它們是一般鼓泡流化床操作的上、下限。

粉末原子層沉積流化床技術優(yōu)勢：

1.相對較好的粉末分散效果，保證了包覆的均勻性，避免涂層厚度不均勻的問題

2.對于部分難揮發(fā)的低蒸汽壓前驅(qū)體，氮氣輔助輸送可以促進傳輸效率

3.更好的傳質(zhì)與傳熱效率，前驅(qū)體利用率較高，加快反應效率

原子層沉積ALD 前驅(qū)體的表面吸附是一個快速的過程，其速率是由前驅(qū)體分子找到并與表面成核位置反應的概率決定的。由于氣體擴散路徑的增加，對于軟團聚或黏合程度較高的粉末，這一過程將比平面原子層沉積 ALD 需要更長的時間。

高顆粒循環(huán)頻率的流化床系統(tǒng)可以促進顆粒碰撞，避免未反應的前驅(qū)體分子逃逸。氣固流化由于其較高的物理混合率和床層翻轉頻率從而具有較高的接觸效率。快速的混合還有助于創(chuàng)造一個對流渦旋，以保持等溫的條件，防止局部過熱。