Elektroforetik biriktirme nedir?

Elektroforetik biriktirme (EPD), elektriksel olarak iletken cisimler üzerinde kaplamalar veya filmler üretmek veya bazı durumlarda elektroforez adı verilen bir işlem kullanarak bağımsız bileşenler ve malzemeler oluşturmak için bir yöntemdir. Bu terim, bir sıvıdaki elektrik yüklü parçacıkların bir elektrik akımının etkisi altında bir elektrota doğru geçişini tarif eder. Bir sıvıda asılı küçük parçacıklar, moleküllerinin ortamdakilerle etkileşimi nedeniyle çoğunlukla pozitif veya negatif bir elektrik yüküne sahiptir. Elektrotlar kullanılarak süspansiyona doğru bir akım uygulanırsa, parçacıklar zıt yük ile elektrot yönünde hareket eder. Elektroforez, biyokimyasal analizlerde yaygın olarak kullanılır ve birçok endüstriyel işlemin önemli bir parçası haline gelmiştir.

Elektroforetik kaplama veya e-kaplama olarak da bilinen elektroforetik kaplama, üzerine zıt yüklü parçacıkların biriktirildiği bir katman oluşturan bir elektrot olarak kaplanacak nesneyi kullanır. Pozitif veya negatif elektrotun kullanılmasına bağlı olarak, işlem sırasıyla anodik veya katodik elektrodeppozisyon olarak adlandırılabilir. Parçacıkların normal olarak elektriksel olarak nötr olacağı durumlarda, süspansiyon halinde elektriksel bir yük vermek için kendilerine bir bileşik bağlanabilir. Parçacıklar arasında ortaya çıkan elektriksel itme de onların topaklanmalarını önler.

Bu işlem özellikle nanoteknoloji ve malzeme bilimlerinde birçok uygulamaya sahiptir. Elektro kaplamadan farklı olarak EPD, çok çeşitli metalik olmayan maddelerin yanı sıra metallerin biriktirilmesi için kullanılabilir ve küçük elektrikli bileşenlere yalıtkan veya koruyucu bir kaplama uygulamak için nispeten hızlı ve düşük maliyetli bir yöntemdir. Bununla birlikte normal olarak, kaplama elektrottan daha yüksek bir elektrik direncine sahiptir, böylece işlem devam ettikçe, akım artan dirençle azalır. Bu, kullanımına sınırlamalar getirebilir.

Ayrı bir nesne oluşturmak için birikintiyi elektrottan çıkarmak da mümkündür. Örneğin, askıya alınmış karbon nanotüpleri düz bir elektrot üzerine biriktirmek için elektroforetik biriktirme kullanılabilir ve daha sonra ayrılabilecek ince bir nanotüp filmi oluşturur. Karbon nanotüp filmler, ince film güneş hücreleri, yakıt hücreleri ve dokunmatik ekranlar dahil olmak üzere birçok uygulamaya sahiptir.

Elektroforetik biriktirme ayrıca yeni tip seramik malzemelerin üretilmesine de izin verir. Kompozit malzemeler, bir süspansiyonda nanoparçacıkların bir karışımı kullanılarak sentezlenebilir, bu da örneğin geliştirilmiş güç veya kullanışlı elektriksel özellikler ile sonuçlanır. Bir başka önemli uygulama, fonksiyonel olarak derecelendirilmiş malzemelerdir (FGM'ler); Normalde uyumsuz iki maddeden oluşan, belki de farklı termal genleşme hızlarından dolayı, keskin bir sınırtan ziyade ikisi arasında sabit bir eğim sağlayarak nesneler yaratmak mümkündür. Bu, elektroforez sırasında süspansiyonun kompozisyonunu değiştirerek elde edilir. Farklı malzemelerden oluşan alternatif katmanlardan oluşan laminatlar, sadece farklı süspansiyonlar arasında geçiş yaparak da üretilebilmektedir.