СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ МЕМБРАН Российский патент 1998 года по МПК B01D67/00 B01D71/00 

Изобретение относится к области физико-химической очистки веществ, а более конкретно - к способам изготовления пористых мембран. Оно может быть использовано для решения задач фильтрации, ультрафильтрации, диализа.

Известны способы изготовления пористых мембран (см., например, книгу С. -Т. Хванга и К. Каммермейера "Мембранные процессы разделения". М.: Химия, 1981, с.367 - 394). Эти способы позволяют получить пористые мембраны с хаотическим расположением и конфигурацией пор по их диаметру и длине.

Среди известных способов изготовления пористых мембран наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ, описанный в работе Г. Н.Флерова и В.С.Барашенкова - УФН, /1974/, т.114, в.2, с. 361 - 369. Этот способ состоит в том, что пленку или пластину из фильтровального материала облучают потоком высокоэнергетических частиц /ионов/, подвергая ее таким образом локальному воздействию. После экспозиции пленку обрабатывают травителем, который растворяет вещество фильтра в местах, подвергшихся воздействию частиц, и в направлении их распространения вытравливает сквозные каналы /поры/.

Этот способ налагает принципиальный предел на минимальные размеры пор, который определяется типом и энергией частиц, материалом пленки и режимом травления, а также на удельную плотность распределения пор по поверхности. Распределение пор по поверхности определяется пространственным распределением интенсивности в потоках частиц, которая зачастую носит хаотический характер.

Целью настоящего изобретения является уменьшение размеров пор и увеличение поверхностной плотности их распределения.

Указанная цель достигается тем, что пленку или пластину подвергают локальному облучению потоками высокоэнергетических частиц (квантов излучения, электронов или ионов), после чего обрабатывают травителем. Исходную пленку перед облучением растягивают и покрывают резистом в виде пространственно разделенных островков; после облучения растяжение снимают, пленку, покрытую резистом, обрабатывают травителем, проделывающим в резисте сквозные отверстия, но не воздействующим на материал пленки, а затем сквозь образовавшиеся отверстия в резисте вытравливают в пленке сквозные поры травителем, не взаимодействующим с резистом.

Последовательность операций снятия напряжения с пленки и травления резиста может быть изменена.

Резист может быть нанесен островками на нерастянутую пленку. Он может быть также нанесен на пленку сплошным слоем, после чего рассечен на островки при воздействии, например, световых или корпускулярных пучков и последующего вытравливания канавок по границам островков травителем, не воздействующим на исходную пленку. После этого пленку можно подвергнуть перед облучением дальнейшему растяжению.

Перед травлением пленки ее можно подвергнуть облучению светом или частицами сквозь каналы в резисте.

На фиг. 1 - 4 схематически изображена последовательность операций при изготовлении пористой мембраны: фиг.1 - облучение растянутой пленки с островками резиста, фиг.2 - травление резиста на сжатой пленке, фиг.3 - вытравливание каналов в пленке сквозь резист, фиг.4 - мембрана с вытравленными каналами.

На чертежах изображено: 1 - пленка, 2 - резист, 3 - пучки частиц, например, УФ-квантов, 4 - области экспонирования, 5 - растягивающие усилия, 6 - травитель для резиста, 7 - защитный слой /этот слой - сплошной; он предназначен для предотвращения разрушения травителем тыльной стороны исходной пленки; в частности, он может быть выполнен из того же материала, что и островковый слой резиста 2/, 8 - травитель для пленки, 9 - каналы в резисте, 10 - поры в пленке.

При снятии растяжения фактический размер экспонированного участка резиста уменьшается по сравнению с размером сечения локального воздействия пучка частиц на пленку. Это позволяет уменьшить диаметр пор и расстояние между ними при неизменных условиях облучения и травления пленки. Уменьшение расстояния между порами ведет к возрастанию поверхностной плотности их распределения и, значит, к увеличению проницаемости мембраны.

Способ изготовления пористых мембран включает локальное облучение исходной пленки потоками высокоэнергетических частиц /квантов излучения, электронов или ионов/ и последующую обработку травителем. Перед облучением пленку покрывают резистом в виде пространственно разделенных островков и растягивают. После облучения растягивающие усилия снимают, обработку травителем ведут в две ступени, на первой из которых - при помощи травителя, вытравливающего отверстия в резисте и не воздействующего на исходную пленку, а на второй ступени - при помощи травителя, вытравливающего отверстия в исходной пленке через отверстия в слое резиста и не воздействующего на последний. Покрытие резистом может быть получено путем нанесения на исходную пленку сплошного слоя резиста, его рассечение на островки посредством воздействия потока высокоэнергетических частиц и последующей обработки травителем, не воздействующим на исходную пленку, но вытравливающим канавки по границам островков, а перед облучением исходной пленки ее дополнительно растягивают. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ изготовления пористых мембран, включающий локальное облучение исходной пленки потоками высокоэнергетических частиц и последующую обработку травителем, отличающийся тем, что облучению подвергают предварительно растянутую исходную пленку, покрытую резистом в виде пространственно разделенных островков, после облучения растягивающие усилия снимают, обработку травителем ведут в две ступени, на первой из которых при помощи травителя, вытравливающего отверстия в резисторе и не воздействующего на исходную пленку, на второй ступени при помощи травителя, вытравливающего отверстия в исходной пленке через отверстия в слое резиста и не воздействующего на последний. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что покрытие резистов в виде пространственно разделенных островков наносят на предварительно растянутую исходную пленку. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что покрытие резистов в виде пространственно разделенных островков наносят на исходную пленку, после чего ее подвергают растяжению. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что растягивающие усилия снимают перед первой ступенью обработки травителем. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что растягивающие усилия снимают после первой ступени обработки травителем. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что покрытие резистом в виде пространственно разделенных островков получают путем нанесения на исходную пленку сплошного слоя резиста, его рассечения на островки посредством воздействия потока высокоэнергетических частиц и последующей обработки травителем, не воздействующим на исходную пленку, но вытравливающим канавки по границам островков, а перед облучением исходной пленки ее дополнительно растягивают. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед второй ступенью обработки травителем исходную пленку дополнительно облучают потоками высокоэнергетических частиц через отверстия в резисте. 8. Способ по пп. 1, 6 и 7, отличающийся тем, что в качестве высокоэнергетических частиц используют кванты излучения, электроны или ионы.