Che cos'è la deposizione elettroforetica?
La deposizione elettroforetica (EPD) è un metodo per produrre rivestimenti o film su oggetti che conducono elettricamente o, in alcuni casi, creare componenti e materiali autonomi usando un processo chiamato elettroforesi. Questo termine descrive la migrazione di particelle cariche elettricamente in un liquido verso un elettrodo sotto l'influenza di una corrente elettrica. Le piccole particelle sospese in un liquido hanno spesso una carica elettrica positiva o negativa a causa del modo in cui le loro molecole interagiscono con quelle del mezzo. Se viene applicata una corrente continua attraverso la sospensione mediante elettrodi, le particelle si sposteranno verso l'elettrodo con la carica opposta. L'elettroforesi è comunemente usata nell'analisi biochimica ed è diventata una parte importante di molti processi industriali.
Conosciuto anche come rivestimento elettroforetico o rivestimento elettronico, la deposizione elettroforetica utilizza l'oggetto per essere rivestito come un elettrodo sul quale vengono depositate particelle caricate in modo opposto, formando uno strato. A seconda che si utilizzi l'elettrodo positivo o negativo, il processo potrebbe essere indicato rispettivamente come elettrodeposizione anodica o catodica. Laddove le particelle sarebbero normalmente elettricamente neutre, un composto potrebbe essere legato ad esse per dare loro una carica elettrica in sospensione. La repulsione elettrica risultante tra le particelle impedisce anche loro di aggregarsi.
Questo processo ha molte applicazioni, in particolare nella nanotecnologia e nella scienza dei materiali. A differenza della galvanica, l'EPD può essere utilizzato per depositare una vasta gamma di sostanze non metalliche, nonché metalli, ed è un metodo relativamente rapido ed economico per applicare un rivestimento isolante o protettivo a piccoli componenti elettrici. Normalmente, tuttavia, il rivestimento ha una resistenza elettrica più elevata rispetto all'elettrodo, pertanto, man mano che il processo continua, la corrente diminuisce con l'aumentare della resistenza. Ciò potrebbe imporre limiti al suo utilizzo.
È anche possibile rimuovere il deposito dall'elettrodo per formare un oggetto separato. Ad esempio, la deposizione elettroforetica può essere impiegata per depositare nanotubi di carbonio sospesi su un elettrodo piatto, formando un sottile film di nanotubi che possono quindi essere staccati. I film di nanotubi di carbonio hanno molte applicazioni, tra cui celle solari a film sottile, celle a combustibile e schermi touch.
La deposizione elettroforetica consente anche la produzione di nuovi tipi di materiale ceramico. I materiali compositi possono essere sintetizzati usando una miscela di nanoparticelle in una sospensione, risultando, ad esempio, in una migliore resistenza o in utili proprietà elettriche. Un'altra importante applicazione è in materiali a classificazione funzionale (MGF); è possibile creare oggetti composti da due materiali che normalmente sono incompatibili, forse a causa delle diverse velocità di espansione termica, garantendo un gradiente costante tra i due anziché un confine netto. Ciò si ottiene variando la composizione della sospensione durante l'elettroforesi. I laminati composti da strati alternati di materiali diversi possono anche essere fabbricati semplicemente passando da sospensioni diverse.