رسوبدهي از فاز مايع رسوب دهي فاز مايع به هر فرآيندي كه طي آن مواد در حالت مايع يا محلول از طريق تراكم يا واكنش به حالت جامد تبديل مي شوند، اطلاق مي گردد. از اين فرآيند براي تشكيل پوشش و رسيدن به خواص مختلف رسانايي، گرمايي، نوري ، مقاومت در برابر خوردگي و همچنين خواص مكانيكي به كار مي رود.
الكترو رسوب دهي فرآيند الكترورسوب دهي(Electrodeposition) كه Electroplatingنيز ناميده مي شود محدود به مواد رسانا مي باشد. دو روش براي رسوبدهي وجود دارد كه عبارتند از: 1) Electroplating Electroless Plating (2 در روش اول، ماده در يك محلول مايع (الكتروليت) قرار مي گيرد. وقتي كه اختلاف پتانسيل الكتريكي بين الكترود نمونه و الكترود شاهد (معمولاً پلاتين ) برقرار گردد، يك واكنش اكسيد - احياء اتفاق مي افتد كه باعث تشكيل يك لايه از ماده روي نمونه و ايجاد گاز بر روي الكترود شاهد مي شود. در روش دوم، محلول شيميايي پيچيده اي نياز است . در اين روش رسوب همزمان روي سطحي كه پتانسيل الكتروشيميايي مناسبي با محلول دارد، تشكيل مي شود. اين روش از آن جهت مناسب است كه نياز به پتانسيل الكتريكي خارجي ندارد. متأسفانه در اين روش كنترل ضخامت فيلم و هم شكل بودن آن مشكل است.
فرآيند الكترورسوب دهي براي ساخت فيلم هاي فلزي نظير مس، طلا، نيكل و... كاربرد دارد.
مايسل معكوس اساس اين روش بسيار ساده است . دو تركيب شيميايي براي ايجاد محصول با يكديگر واكنش مي دهند . چنانچه دو تركيب در مقادير زياد با يكديگر مخلوط شوند، ذراتي با اندازه بزرگ به وجود مي آورند. براي تشكيل نانوذرات، انجام چنين واكنش هايي مي بايست در ابعاد خيلي كوچكتر انجام شود. در اين فرآيند از دو فاز آبي و آلي استفاده مي كنند، كه با يكديگر مخلوط نمي شود ولي چنانچه با سرعت همزده شوند، قطرات يك فاز به صورت سوسپانسيون در ديگري حل مي شوند. اندازه اين قطرات با افزايش سورفكتانت يا شوينده تا حد خيلي زيادي ريز مي شود. مولكول هاي سورفكتانت روي سطح يك قطره آب جمع شده و آن را پايدار مي كنند . چنين قطره اي مايسل ناميده مي شود. از آنجايي كه قطره حاصله خيلي كوچك است به عنوان يك محيط واكنش ايده آل براي تشكيل نانوذره مي باشد. مقادير كمي از واكنش دهنده مي تواند به داخل اين قطره نفوذ كند و وقتي با واكنش گر دوم واكنش مي دهد، ذره خيلي كوچكي حاصل مي آيد. در اين فرآيند از دو ماده شيميايي كه يكي در فاز آلي و ديگر در فاز آبي حل مي شود، استفاده مي كنند. امولسيون مورد نياز از طريق مخلوط نمودن حجم كمي از فاز آبي درحجم بالايي از فاز آلي بدست مي آيد. اندازه قطرات آب وابسته به نسبت آب / سورفكتانت است. سورفكتانت بين قطره آب و فاز آلي قرار مي گيرد. فرايند بدين صورت است كه ماده شيميايي كه در آب حل مي شود به محلول اضافه شده و همزده مي شود، از آنجائيكه اين تركيب در فاز آلي حل نمي شود، به صورت يكنواخت در فاز آب حل مي گردد. سپس تركيب شيميايي دوم كه در فاز آلي حل مي شود به محلول اضافه مي گردد. مقادير خيلي كمي از آن وارد فاز آبي شده و با تركيب قابل حل در آب واكنش مي دهد و ذرات كوچك را حاصل مي آورد. فرايند مايسل معكوس براي تهيه نانوساختارهايي نظيرBaTiO3, ZrO2,CdS, CdSe, CdTe, PbS, PbSe TiO2 استفاده مي شود. نانوذراتي كه از روش واكنش هاي رسوبي بدست مي آيند از اين روش نيز حاصل مي شوند.
پليمريزاسيون ميكروامولسيوني ميكروامولسيونها فازهاي متعادلي شامل مايعات غير قابل استخراج نظير روغن و آب مي باشند كه به وسيله لايه هاي نازك حاصل از سور فكتانت پايدار مي شوند . ساختار ميكروامولسيون ها به عنوان ميكروراكتورهاي پليمريزاسيون عمل مي كنند. با انجام پليمريزاسيون مونومرها نانوذراتي در حدود 10 نانومتر بدست مي آيند . در اين فرايند پليمريزاسيون سريع بوده و پليمرهاي مونوديسپرس با وزن مولكولي بالا حاصل مي شوند . تئوري فرآيند با استفاده از روش آناليزيSANS مورد بررسي قرار مي گيرد.
سل ژل فرآيندهاي سل ژل اولين بار در اواخر قرن نوزدهم كشف شد و از اوايل دهه 40 به طور گسترده اي مورد استفاده قرار گرفتند. پس از آن براي ساخت ژل ها در دماهاي پايين و تبديل آنها به شيشه فرآيندهايي توسعه يافتند. فرآيندهاي سل ژل روالي همه كاره براي ساخت مواد سراميكي و شيشه اي از محلول ها يا كلوئيدها ( كه مثل سوسپانسيون ها، ذرات در مايع نامحلول اند، اما ته نشين هم نمي شوند) مي باشد . به طور كلي فرآيند سل ژل عبارتست از انتقال سيستمي از يك فاز "سل" مايع به يك فاز "ژل" جامد. با كمك فرآيند سل ژل مي توان مواد سراميكي يا شيشه اي را در گستره اي از اشكال ساخت : پودرهاي فوق ريز يا كروي، روكش هاي فيلم نازك، الياف سراميكي، غشاهاي معدني ميكروحفره اي، سراميك ها و شيشه هاي يكپارچه ، و مواد آئروژل به شدت متخلخل. مواد آغازين براي تهيه سل معمولاً نمك هاي فلزات معدني يا تركيبات آلي فلزي مثل آلكوكسيدهاي فلزي مي باشند. در يك فرآيند سل ژل نوعي، ماده پيش ساز در معرض يك سري از واكنش هاي هيدروليز و پليمريزاسيون قرار مي گيرد تا يك سوسپانسيون كلوييدي يا سل را تشكيل دهد . فرآوري بيشتر سل امكان ساخت اشكال مختلفي از مواد سراميكي را فراهم مي كند. فيلم هاي نازك را مي توان با انجام روكش دهي چرخشي يا روكش دهي غوطه وري روي يك زيرلايه توليد كرد . هنگامي كه سل در يك قالب ريخته شود، ژلي مرطوب شكل مي گيرد. با خشك كردن و فرآورش حرارتي، اين ژل به ذرات شيشه اي يا سراميكي متراكم تبديل مي شود . اگر در شرايط فوق بحراني مايع موجود در يك ژل مرطوب خارج شود، ماده اي به سرعت متخلخل و با دانسيته فوق العاده اندك موسوم به آئروژل بدست مي آيد. با تنظيم كردن ويسكوزيته سل در يك دامنه مطلوب مي توان از سل اليافي سراميكي بدست آورد . پودرهاي سراميكي فوق ريز و يكنواخت را نيز مي توان با رسوب دهي، پيروليز پاششي يا روش هاي امولسيوني توليد كرد. فرآوري نانوذرات به صورت سل ژل قابليت ايجاد قطعات ارزان قيمت را دارا مي باشد . نوعاً مخلوطي از ذرات سيليكاي نانومتري و افزودني ها در قالب جاي داده مي شود. سپس لازم است ژل مرطوب با كنترل دقيقي – براي پرهيز از ترك برداشتن – خشك شود . پس از آن مي توان ماده حاصل را تحت فرآوري بيشتر به شيشه اي شفاف تبديل كرد. با استفاده از نانوذرات حاصل از مواد مبتني بر نمك و سراميك هايي همچون Al2O3 و Ni-YLaO3 تعدادي زيرلايه كاتاليستي ساخته شده اند. از فرآيندهاي سل ژل مي توان براي كنترل دقيق آغشته سازي نانوذرات تيتانيوم يا ژرمانيوم در فيلم هاي سل ژل دي اكسيد سيليكون استفاده كرد، تا بتوان ضريب شكست ماده حاصل را به كنترل درآورد . الياف را نيز مي توان از محلول هاي مواد پيش ساز بيرون كشيد يا ريسيد يا آنها را با فيلم هاي نازك روك شدهي كرد.
صفحه اصلی
مرتبط با : نانوتكنولوژي
منبع مطالب نانو (پنجشنبه یکم اسفند 1387)
خوش آمديد ميهمان
نویسندگان :
