Vad är elektroforetisk avsättning?

Elektroforetisk avsättning (EPD) är en metod för att producera beläggningar eller filmer på elektriskt ledande föremål eller i vissa fall skapa fristående komponenter och material med hjälp av en process som kallas elektrofores.Denna term beskriver migrationen av elektriskt laddade partiklar i en vätska mot en elektrod under påverkan av en elektrisk ström.Små partiklar suspenderade i en vätska har ofta en positiv eller negativ elektrisk laddning på grund av hur deras molekyler interagerar med mediet.Om en likström appliceras över suspensionen med elektroder kommer partiklarna att röra sig mot elektroden med motsatt laddning.Elektrofores används vanligtvis i biokemisk analys och har blivit en viktig del av många industriella processer.

Även känd som elektroforetisk beläggning eller e-beläggning använder elektroforetisk deponering objektet som ska beläggas som en elektrod som motsatt laddas partiklar deponeras och bildas, bildandeett lager.Beroende på om den positiva eller negativa elektroden används kan processen kallas anodisk respektive katodisk elektrodeposition.Där partiklarna normalt skulle vara elektriskt neutrala, kan en förening vara bunden till dem för att ge dem en elektrisk laddning i suspension.Den resulterande elektriska avstötningen mellan partiklarna hindrar dem också från att klumpas ihop.

Denna process har många tillämpningar, särskilt inom nanoteknik och materialvetenskap.Till skillnad från elektroplätering kan EPD användas för att avsätta ett brett utbud av icke-metalliska ämnen, såväl som metaller, och är en relativt snabb och billig metod för att applicera en isolerande eller skyddande beläggning på små elektriska komponenter.Normalt har dock beläggningen en högre elektrisk motstånd än elektroden, så att när processen fortsätter minskar strömmen med ökande motstånd.Detta kan sätta gränser för dess användning.

Det är också möjligt att ta bort depositionen från elektroden för att bilda ett separat objekt.Till exempel kan elektroforetisk avsättning användas för att avsätta suspenderade kolananorör på en platt elektrod, bilda en tunn film av nanorör som sedan kan lossas.Kolnanorörsfilmer har många tillämpningar, inklusive tunna filmceller, bränsleceller och pekskärmar.

Elektroforetisk avsättning tillåter också tillverkning av nya typer av keramiskt material.Kompositmaterial kan syntetiseras genom att använda en blandning av nanopartiklar i en suspension, vilket resulterar i till exempel förbättrad styrka eller användbara elektriska egenskaper.En annan viktig tillämpning är i funktionellt graderade material (FGMS);Det är möjligt att skapa föremål som består av två material som normalt är oförenliga, kanske på grund av olika termiska expansionshastigheter, genom att säkerställa en stadig gradient mellan de två snarare än en skarp gräns.Detta uppnås genom att variera sammansättningen av suspensionen under elektrofores.Laminater som består av växlande lager av olika material kan också tillverkas helt enkelt genom att växla mellan olika suspensioner.