攤煎餅能不能把煎餅做得特別薄，什么情況下容易產生攤煎餅的漏涂等缺陷？答案是有一個操作窗口。涂布操作窗口就是，在涂膜品質可接受的前提下，包括進料速度、真空壓力、基材間隙、漿料黏度和表面張力等工藝參數能夠調整的范圍，在涂布操作窗口中的流體處于穩(wěn)態(tài)流動狀態(tài)，當工藝參數超出操作窗口的范圍時，就可能會導致涂層出現氣泡、橫條道、豎條道紋、收縮和條紋等缺陷。

原寧德時代涂布技術專家劉玉青在其化學工業(yè)出版社即將出版的《鋰電工藝密碼：揭秘粉體與流體的微觀世界》一書中，對涂布液珠(簡稱涂珠)所受的六種作用力所受的靜壓力、拖曳力、阻尼力、毛細管力、抽真空力、重力六種作用力進行了總結，并且對影響各種力的工藝參數繪制成一張表格如表1所示。由于本理論屬于劉玉青個人對國內外涂布所有文獻的歸納總結，并且創(chuàng)新性的把阻尼力從泊肅葉方程中單獨提煉出來作為受力分析的依據(忽略阻尼力會導致涂珠經常無法受力平衡的情況) ，于今年11月6日在2024涂布產業(yè)高質量發(fā)展論壇上首次發(fā)表，在征求了國內涂布行業(yè)相關專家意見后，其特別申請命名為“劉玉青涂珠六力模型”或者“涂珠六力模型”，具體命名方式歡迎讀者在評論區(qū)留言。該模型可以輕松地對各種坐標下的涂布操作窗口和涂布問題進行分析，迅速找出調整涂布操作窗口的相應方法。

注：由于涂布過程中的各種力學現象交叉且格外復雜，表1中空白地方并不意味著就不存在相關關系，而是不存在直接相關關系或相關關系需要條件判斷并不明顯。

首先，表1中的六種作用力在從涂布模頭腔體擠出的左右兩側都存在受力平衡，左右兩側的阻尼力作用方向相反，而表面張力的作用方向則依賴兩側彎月面的凹向形狀。當涂布發(fā)生漿料滴落、空氣卷入等問題時，我們可以首先分析涂珠兩側的受力平衡情況，分析作用力方向和合力情況可以參考圖1繪制的各種作用力方向。

根據“劉玉青涂珠六力模型”，當出現涂布問題時，根據靜壓力和拖曳力不平衡時的不同表現，可以得出“推力”和“拉力”哪個其主導作用。然后根據涂布現場條件(例如涂布速度降低是否會影響后續(xù)工序產能)，分析是采用對“推力”和“拉力”直接進行平衡，還是加強表面張力和阻尼力的緩沖作用，抑或是通過重力和抽真空力的調節(jié)來施加平衡作用。確認好相關策略后，可以從表1中依據相關工藝參數對各種作用力的影響，尋找對應的工藝參數進行調整以便使涂珠受力穩(wěn)定性增強。例如靜壓力“推力”小于拖曳力“拉力”導致涂珠不穩(wěn)定時，我們可以減小上下唇間隙以增強靜壓力使涂珠更容易平衡穩(wěn)定。

圖1“劉玉青涂珠六力模型”各種作用力的受力方向

為了表征毛細管力的大小，我們可以用其與拖曳力的比值(即毛細管數Ca)進行無量綱化表征。

(1)式1中毛細管數的流體運動速率，在涂布時可以用基材拖曳漿料的速度(涂布速度)來代表。除了毛細管數，其他常用來表征操作窗口的無量綱數還包括基材間隙與濕膜厚度的比值等。

很多論文和網絡帖子用毛細管數和間隙比兩個無量綱數分別做出橫坐標和縱坐標，做圖繪制出一個適合涂布的操作窗口形狀，如圖2所示。其本質阻尼力和表面張力這兩個受力平衡的緩沖作用都不能太小，如果因間隙比增大導致阻尼力減小，那么毛細管數必須很小表面張力才能變得很大，如果毛細管數也很大而表面張力很小，那么涂珠的推力與拉力平衡就必須非常精準，這個在實際涂布工作中很難實現的。

圖2間隙比與毛細管數坐標軸構成的涂布操作窗口

其他常用來表征操作窗口的橫坐標和縱坐標還可以是影響“劉玉青涂珠六力模型”的其他因素，包括表面張力、腔壓、上下唇間隙、涂布速度、模唇厚度、漿料流量、濕膜厚度、基材間隙等，每個因素都會對“劉玉青涂珠六力模型”產生一定的平衡性影響，如果一些因素明顯過大或過小會導致涂珠受力平衡很難適應極限挑戰(zhàn)，所以可以繪制出一些可以穩(wěn)定涂布的區(qū)域并進行實驗驗證，這些區(qū)域可以稱為不同坐標軸表征的涂布操作窗口，分別如圖3和圖4所示。

圖3所示的涂布操作窗口用“劉玉青涂珠六力模型”可以解釋為：濕膜厚度越大，所產生的泊肅葉“推力”越大，其超過庫埃特“拉力”作用時即會把涂珠“擠爆”，產生漿料滴落問題；而濕膜厚度越小，所產生的泊肅葉“推力”越小，庫埃特“拉力”作用相對于“推力”越大時即會把涂珠“拉斷”，產生氣泡夾帶問題。而較小的毛細管數(即較大的表面張力)可以拓寬“推力”與“拉力”不一致時的涂布操作窗口。

圖4 漿料流量與涂布速度坐標軸構成的涂布操作窗口