電気泳動堆積とは

電気泳動堆積法（EPD）は、電気伝導性の物体上にコーティングまたはフィルムを生成する方法であり、場合によっては、電気泳動と呼ばれるプロセスを使用してスタンドアロンのコンポーネントおよび材料を作成します。 この用語は、電流の影響下で液体中の帯電粒子が電極に向かって移動することを表します。 液体に懸濁した小さな粒子は、分子が媒体の分子と相互作用する方法のために、しばしば正または負の電荷を持ちます。 電極を使用して懸濁液に直流電流を流すと、粒子は反対の電荷を持つ電極に向かって移動します。 電気泳動は一般に生化学分析で使用され、多くの産業プロセスの重要な部分となっています。

電気泳動コーティングまたは電子コーティングとしても知られる電気泳動堆積では、コーティング対象物を電極として使用し、その上に反対に帯電した粒子が堆積し、層を形成します。 正電極を使用するか負電極を使用するかに応じて、このプロセスはそれぞれ陽極電着または陰極電着と呼ばれる場合があります。 粒子が通常電気的に中性である場合、化合物が粒子に結合して、懸濁液に電荷を与えます。 結果として生じる粒子間の電気的反発は、粒子が一緒に凝集することも防ぎます。

このプロセスには、特にナノテクノロジーと材料科学で多くの用途があります。 電気メッキとは異なり、EPDは金属と同様に広範囲の非金属物質の堆積に使用でき、絶縁または保護コーティングを小さな電気部品に適用する比較的迅速で低コストの方法です。 ただし、通常、コーティングは電極よりも高い電気抵抗を持っているため、プロセスが継続すると、抵抗が増加すると電流が減少します。 これにより、その使用に制限が課される場合があります。

電極から堆積物を除去して、別のオブジェクトを形成することもできます。 例えば、電気泳動堆積法を使用して、浮遊カーボンナノチューブを平坦な電極上に堆積させ、ナノチューブの薄膜を形成し、その後、分離することができます。 カーボンナノチューブフィルムには、薄膜太陽電池、燃料電池、タッチスクリーンなど、多くの用途があります。

電気泳動堆積は、新しいタイプのセラミック材料の製造も可能にします。 複合材料は、懸濁液中のナノ粒子の混合物を使用することにより合成でき、その結果、例えば、強度の改善または有用な電気特性が得られます。 もう1つの重要な用途は、傾斜機能材料（FGM）です。 急激な境界ではなく、2つの間の安定した勾配を確保することにより、おそらく熱膨張率が異なるために、通常は適合しない2つの材料で構成されるオブジェクトを作成することができます。 これは、電気泳動中に懸濁液の組成を変えることで達成されます。 異なる材料の交互の層で構成されるラミネートも、異なるサスペンションを切り替えるだけで製造できます。