آخرین دستاوردها
خانه - دستاوردها و اختراعات - تهیه پوشش‎های چند لایه نانو کامپوزیتی با استفاده از جریان پالسی

تهیه پوشش‎های چند لایه نانو کامپوزیتی با استفاده از جریان پالسی

هدف اصلی این پروژه، تهیه تک لایه‎ها و چند لایه‎های نانو کامپوزیتی اشباع از ذرات تیتانیا بوده است. به طوری که درصد وزنی ذرات مذکور در پوشش‎های تک لایه با استفاده از انواع جریان‎های مستقیم و پالسی به حدود ۱۳% و در پوشش‎های چند لایه به حدود ۱۸% رسانده شد. سها مهاجری، محقق این پروژه با ثبت دستاورد خود در ایران توانا، مجموعه عملیات صورت گرفته تا حصول نتیجه را بدین شرح توضیح داد. در این تحقیق ابتدا پوشش‎های تک لایه نیکل-تیتانیا و چند لایه نانو کامپوزیتی نیکل-تیتانیا/تیتانیا به روش رسوب دهی الکتروشیمیایی همزمان از حمام وات اصلاح شده با سل تیتانیا بر روی زیرلایه مس رسوب داده شدند. به منظور بررسی تاثیر غلظت سولفات نیکل و سل تیتانیا بر مکانیزم رسوب دهی تک لایه نیکل-تیتانیا توسط جریان مستقیم، از روش‎های ولتامتری سیکلی و کرونوآمپرومتری استفاده گردید. بر اساس نتایج به دست آمده، با افزایش غلظت سل و کاتدی تر شدن پتانسیل، درصد وزنی تیتانیا رسوبی در پوشش افزایش یافته و نهایتا به ازای mL/L 25 سل و در پتانسیل mV 900-، به ۲۳/۶% وزنی می‎رسد. به منظور افزایش درصد وزنی نانو ذرات تیتانیا در پوشش، از جریان‎های پالسی مستقیم و معکوس استفاده گردید و مشاهده شد با افزایش زمان قطع جریان در سیکل‎های اعمال پتانسیل پالسی مستقیم و نیز با افزایش زمان اعمال پالس‎های آندی مربوط به پیک انحلال نیکل در سیکل‎های اعمال پالس معکوس می‎توان درصد وزنی نانو ذرات تیتانیا را به ترتیب تا ۵۸/۱۱% و ۱۶/۱۳% وزنی افزایش داد.

به منظور رسوب دهی چند لایه متشکل از لایه‎های نیکل-تیتانیا و لایه‎های غنی از تیتانیا، پتانسیل مربوط به پیک دیفوزیونی رسوبگذاری نیکل به صورت پالسی در میان مجموعه ای از پالس‎های کاتدی مربوط به رسوبگذاری همزمان نیکل و دی اکسید تیتانیوم اعمال گردید و مورفولوژی و آنالیز شیمیایی سطح مقطع چند لایه به ازای زمان‎های مختلف اعمال پالس توسط میکروسکوپ الکترونی بررسی گردید. نشان داده شد که با کنترل دیفوزیونی احیاء نیکل به مدت زمان‎های طولانی تر می‎توان ضخامت لایه‎های غنی از تیتانیا را تا nm 392 افزایش داد و درصد نانو ذرات تیتانیا رسوبی را تا حد ماکزیمم ۴۷/۱۸% وزنی رساند. مقاومت به خوردگی پوشش‎های نانو کامپوزیتی در محلول M NaCl1 و M H2SO45/0 به روش‎های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و امپدانس الکتروشیمیایی بررسی گردید و مشاهده شد با افزایش درصد وزنی نانو ذرات تیتانیا رسوبی در پوشش‎های تک لایه و چند لایه کامپوزیتی، مقاومت پلاریزاسیون و تمایل به پسیواسیون پوشش‎ها افزایش می‎یابد و مقاومت به خوردگی پوشش چند لایه در محلول‎های نمکی و اسیدی به ترتیب به kΩ.cm2 270 و Ω.cm2 5/16 می‎رسد. نقش نانو ذرات تیتانیا رسوبی در بهبود خواص مکانیکی پوشش‎های نانو کامپوزیتی شامل سختی، الاستیسیته، مقاومت به خراش و ضریب اصطکاک توسط میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) تعیین گردید.

تاثیر زمان تابش نور UV بر بهبود خاصیت آب دوستی و ترشوندگی پوشش‎های تک لایه و چند لایه نانو کامپوزیتی بررسی گردید و مشاهده شد زاویه تماس پوشش چند لایه پس از یک ساعت تابش نور تا °۲۳/۷ کاهش می‎یابد. همچنین دانسیته هیدروکسیل‎های سطح پوشش چند لایه که عامل اصلی آب دوستی به شمار می‎روند قبل و پس از تابش نور UV توسط آنالیز XPS تعیین گردید. به منظور ارزیابی خاصیت فوتوکاتالیستی پوشش‎های نانو کامپوزیتی از آلاینده متیل اورانژ استفاده شد و ۶۴/۵۳% از متیل اورانژ پس از ۵ ساعت تابش نور UV توسط پوشش چند لایه تجزیه گردید. خاصیت فوتوالکتروکاتالیستی پوشش‎های نانو کامپوزیتی جهت تجزیه آلاینده فنول بررسی گردید و مشاهده شد تحت پتانسیل mV vs. SCE 600 و پس از ۲ ساعت تابش نور UV، پوشش چند لایه قادر است ۲۲/۹۷% از فنول را تجزیه نماید. این دستاورد تماما در ایران به نتیجه رسیده است و برای نخستین بار در جهان تهیه شده است. امکان صادرات این دستاورد به کشورهای اروپایی و آسیایی وجود دارد و از آنجایی که امروزه بازار پوشش‎های خود تمیز شونده رو به رشد است، صنایع اتومبیل سازی و ساختمانی از جمله اصلی ترین متقاضیان و مشتریان این پوشش‎ها به شمار می‎روند.

نتایج این پژوهش که حاصل تحقیق و همکاری سها مهاجری، دکتر ابوالقاسم دولتی و دکتر محمد قربانی است، در مجله Surface & Coatings Technology 262 (2015) 173–۱۸۳ به چاپ رسیده است.

تصاویر میکروسکوپ الکترونی سطح مقطع پوشش های چند لایه  تهیه شده از محلول 8 توسط جریان پالسی شرایط   mV 900- Ef1=، ms 900 Tf1 =، mV 700- Ef2=  و Tf2 برابر  (الف) 20،(ب) 50

تصاویر میکروسکوپ الکترونی سطح مقطع پوشش های چند لایه تهیه شده از محلول ۸ توسط جریان پالسی شرایط mV 900- Ef1=، ms 900 Tf1 =، mV 700- Ef2= و Tf2 برابر (الف) ۲۰،(ب) ۵۰

تصاویر میکروسکوپ الکترونی سطح مقطع پوشش های چند لایه  تهیه شده از محلول 8 توسط جریان پالسی شرایط   mV 900- Ef1=، ms 900 Tf1 =، mV 700- Ef2=  و Tf2 برابر  (ج) 100 و (د) ms 200

تصاویر میکروسکوپ الکترونی سطح مقطع پوشش های چند لایه تهیه شده از محلول ۸ توسط جریان پالسی شرایط mV 900- Ef1=، ms 900 Tf1 =، mV 700- Ef2= و Tf2 برابر (ج) ۱۰۰ و (د) ms 200

ایران توانا

لینک کوتاه: http://iranetavana.ir/?p=9487

نظر خود را بنویسید

ایمیل شما نشر نخواهد شد.خانه های ضروری نشانه گذاری شده است. *

*

معادله امنیتی *