پاورپوینت الکتروفورتیک و خوردگی

— پاورپوینت شامل تصاویر میباشد —-

اسلاید ۱ :

الکتروفورتیک چیست؟

مکانیزم نشست الکتروفورتیک (EPD) حرکت ذرات باردار در سوسپانسیون در اثر میدان الکتریکی و نشست آنها بر الکترود متناسب است.

EPD یک فرایند دو مرحله ای است. در مرحله ی اول (الکتروفورز) ، ذرات باردار موجود در محیط مایع، به سمت الکترود با بار مخالف حرکت می کنند. این حرکت به دلیل وجود میدان الکتریکی خارجی ایجاد می شود. در مرحله ی دوم (رسوب دهی)، ذرات بر روی الکترودها رسوب می کند و یک لایه ی ضخیم تشکیل می شود.

اسلاید ۲ :

مکانیزم های باردار نمودن ذرات سرامیکی در یک مایع

وقتی یک ذره ی سرامیکی در یک محیط مایع قرار دارد، از طریق ۴ مکانیزم زیر باردار می شود:

۱)  جذب انتخابی یون های موجود در مایع بر روی ذرات جامد
۲)  جدا شدن یون ها از فاز جامد و ورود آنها به داخل مایع
۳)  جذب یا جهت گیری مولکول های قطبی در سطح ذره
۴)  انتقال الکترون میان جامد و فاز مایع به دلیل تفاوت در تابع کار

اسلاید ۳ :

تاریخچه الکتروفورتیک

نشست الکتروفورتیک در ۱۸۰۸ توسط دانشمند روسی به نام Ruess با حرکت ذرات رس در آّب در اثر میدان الکتریکی مشاهده شد. اما اولین بهره برداری علمی از آن در سال ۱۹۳۳ با نشست ذرات توریا بر کاتد پلاتینیم به عنوان گسیلنده در تیوب الکترونی انجام شد.این پدیده در سالهای ۱۹۸۰ توسط Hamaker در مورد سرامیکها مورد بررسی قرار گرفت و مسیر حرکت آن به سمت شکل دهی سرامیکهای پیشرفته و لایه های نازک تغییر یافت.

اسلاید ۴ :

مدل الکتریکی فرآیند EPD

با استفاده از یک سلول استاندارد الکتروشیمیایی، یک مدل مقاومتی- خازنی می تواند رفتار الکتریکی فرایند EPD را توصیف کند:

اسلاید ۵ :

مزایای الکتروفورتیک

زمان کوتاه نشست

نیاز به تجهیزات ساده

تنوع در شکل زیرپایه

عدم نیاز به چسب

تنظیم ضخامت و مورفولوژی فیلم نشست داده شده از طریق تنظیم زمان نشست و پتانسیل اعمالی

قابلیت استفاده از مواد و ترکیبات مختلف

امکان تولید ساختارهای میکرویی و نانویی

امکان تولید اشکال شبه شبکه ای با دقت ابعادی بالا

امکان تولید رسوبات متخلخل، لایه لایه و هدفمند

امکان تولید مواد نانوکامپوزیتی

اسلاید ۶ :

محدودیت الکتروفورتیک

محدودیت این روش، عدم توانایی استفاده در آب به عنوان واسطه است؛ زیرا اعمال ولتاژ به آب باعث ایجاد گازهای اکسیژن و هیدروژن در الکترود می گردد و بر کیفیت لایه نشست داده شده اثر منفی قرار دارد. اما با وجود حلال های غیر آلی فراوان و دردسترس این محدودیت برطرف می گردد.

اسلاید ۷ :

برای برخی از کاربردها، یکی از ملزومات این است که رسوبات سرامیکی تولیدی با روش EPD، دانسیته ی بالایی داشته باشد بنابراین، یک عملیات ثانویه باید بر روی پوشش اعمال شود تا بدین صورت، دانسیته افزایش یابد. معمولا، این عملیات ثانویه شامل یک عملیات حرارتی معمولی در کوره می باشد اما برخی مشکلات می تواند در طی عملیات حرارتی ایجاد شود. این مشکلات، عبارتند از جدایش لایه ی سرامیکی از زیرلایه، ترک خوردن یا ایجاد تنش های باقیمانده به دلیل تفاوت در ضرایب انبساط حرارتی. علاوه بر این، دمای زینترینگ بالای سرامیک ها می تواند موجب تخریب زیرلایه شود.

برخی اوقات، دمای زینترینگ می تواند با افزودن برخی افزودنی های کمک ذوب، کاهش یابد. روش های زینترینگ دیگری نیز می تواند برای کاهش این مشکلات، مورد استفاده قرار گیرد. این روش ها عبارتند از زینترینگ با میکروویو، لیزر یا باریکه ی الکترونی.

اسلاید ۸ :

کاربردهای الکتروفورتیک

ساخت فیلم های عملگر برای وسایل میکروالکترونیک پیشرفته، پیل سوختی اکسید جامد، کامپوزیتهای جدید با پوشش های بیوفعال برای ایمپلنت های پزشکی، ساخت مواد عملگر در مقیاس نانو، ممبران زئولیت نانو سایز، فیلم های فوق رسانایی با TC بالا، سنسورها، الکترودهای نفوذ گاز، کامپوزیت های چندلایه، کامپوزیت های زمینه سرامیکی و شیشه ای توسط فیلتر شدن ذرات سرامیکی بر پارچه های فیبری، نانو میله های اکسیدی، فیلم نانوتیوب کربنی، سرامیکهای لایه دار، فوق رساناها، مواد پیزوالکتریک، بیومواد، وسایل نوری و…

اسلاید ۹ :

عوامل موثر بر EPD

متغیرهای موثر بر سوسپانسیون:

اندازه ذره، ثابت دی الکتریک مایع، هدایت الکتریکی سوسپانسیون، ویسکوزیته مایع و پتانسیل زتا

متغیرهای مربوط به فرآیند:

اثر زمان فرایند EPD ، ولتاژ اعمالی، غلظت جامد در سوسپانسیون و هدایت الکتریکی زیرلایه

اسلاید ۱۰ :

انواع نشست الکتروفورتیک

دو نوع نشست الکتروفورتیک بسته به تشکیل   نشست بر سطح دو الکترود، کاتد و آند وجود دارد که به ترتیب نشست الکتروفورتیکی کاتدی و آندی نامیده می شود.