Co je elektroforetická depozice?

Elektroforetické nanášení (EPD) je způsob výroby povlaků nebo filmů na elektricky vodivých objektech nebo v některých případech vytváření samostatných součástí a materiálů pomocí procesu zvaného elektroforéza. Tento termín popisuje migraci elektricky nabitých částic v kapalině směrem k elektrodě pod vlivem elektrického proudu. Malé částice suspendované v kapalině mají často kladný nebo záporný elektrický náboj kvůli způsobu, jakým jejich molekuly interagují s molekulami média. Pokud je stejnosměrný proud aplikován přes suspenzi pomocí elektrod, částice se budou pohybovat směrem k elektrodě s opačným nábojem. Elektroforéza se běžně používá v biochemické analýze a stala se důležitou součástí mnoha průmyslových procesů.

Elektroforetická depozice, také známá jako elektroforetický povlak nebo elektronický povlak, používá předmět, který má být povlečen, jako elektroda, na kterou se ukládají opačně nabité částice, čímž se vytvoří vrstva. V závislosti na tom, zda je použita kladná nebo záporná elektroda, může být tento proces označován jako anodická nebo katodická elektrodepozice. Tam, kde by částice byly normálně elektricky neutrální, mohla by být k nim sloučenina připojena, aby jim poskytl elektrický náboj v suspenzi. Výsledné elektrické odpuzování mezi částicemi jim také zabraňuje, aby se shlukovaly dohromady.

Tento proces má mnoho aplikací, zejména v nanotechnologiích a materiálových vědách. Na rozdíl od galvanického pokovování lze EPD použít k ukládání širokého spektra nekovových látek, jakož i kovů, a je to relativně rychlý a levný způsob nanášení izolačního nebo ochranného povlaku na malé elektrické součásti. Normálně však má povlak vyšší elektrický odpor než elektroda, takže jak proces pokračuje, proud klesá se zvyšujícím se odporem. To by mohlo omezit jeho použití.

Je také možné odstranit usazeninu z elektrody a vytvořit samostatný předmět. Elektroforetická depozice může být například použita k nanesení suspendovaných uhlíkových nanotrubic na plochou elektrodu, čímž se vytvoří tenký film nanotrubic, který lze poté oddělit. Uhlíkové nanotrubičky mají mnoho aplikací, včetně tenkovrstvých solárních článků, palivových článků a dotykových obrazovek.

Elektroforetická depozice také umožňuje výrobu nových typů keramických materiálů. Kompozitní materiály mohou být syntetizovány použitím směsi nanočástic v suspenzi, což má za následek například zlepšenou pevnost nebo užitečné elektrické vlastnosti. Další důležitá aplikace je ve funkčně odstupňovaných materiálech (FGM); je možné vytvořit objekty složené ze dvou materiálů, které jsou za normálních okolností nekompatibilní, pravděpodobně kvůli rozdílným rychlostem tepelné roztažnosti, zajištěním stálého gradientu mezi dvěma spíše než ostrými hranicemi. Toho je dosaženo změnou složení suspenze během elektroforézy. Lamináty složené ze střídavých vrstev různých materiálů mohou být také vyrobeny jednoduše přepínáním mezi různými suspenzemi.