Kaj je elektroforetsko nanašanje?

Elektroforetsko nanašanje (EPD) je metoda izdelave premazov ali filmov na električno prevodnih predmetih ali v nekaterih primerih ustvarjanje samostojnih komponent in materialov s postopkom, imenovanim elektroforeza. Ta izraz opisuje migracijo električno nabitih delcev v tekočini proti elektrodi pod vplivom električnega toka. Majhni delci, suspendirani v tekočini, imajo pogosto pozitiven ali negativen električni naboj zaradi načina interakcije njihovih molekul s molekulami medija. Če se z elektrodami dovaja enosmerni tok po suspenziji, se bodo delci premaknili proti elektrodi z nasprotnim nabojem. Elektroforeza se pogosto uporablja v biokemičnih analizah in je postala pomemben del številnih industrijskih procesov.

Znano tudi kot elektroforetski premaz ali e-prevleka, elektroforetsko nanašanje uporablja predmet, ki ga je treba premazati, kot elektrodo, na katero se nanesejo nasprotno nabiti delci, ki tvorijo plast. Glede na to, ali se uporablja pozitivna ali negativna elektroda, se postopek lahko imenuje anodna ali katodna elektroda. Kjer bi bili delci običajno električno nevtralni, se lahko nanje veže spojina, ki jim daje električni naboj v suspenziji. Posledica električnega odboja med delci tudi preprečuje, da bi se združili.

Ta proces ima veliko aplikacij, zlasti v nanotehnologiji in znanosti o materialih. Za razliko od galvanizacije se lahko EPD uporablja za nanašanje širokega spektra nekovinskih snovi, pa tudi kovin, in je razmeroma hiter in poceni način nanašanja izolacijskega ali zaščitnega premaza na majhne električne komponente. Običajno pa ima prevleka večjo električno upornost kot elektroda, tako da, ko se proces nadaljuje, se tok z naraščajočim uporom zmanjšuje. To bi lahko omejilo njegovo uporabo.

Prav tako je mogoče odstraniti usedlino z elektrode, da se oblikuje ločen predmet. Na primer, elektroforetično nanašanje se lahko uporabi za odlaganje suspendiranih ogljikovih nanocevk na ravno elektrodo, pri čemer se tvori tanek film nanocevk, ki se nato lahko loči. Filmi iz ogljikovih nanocevk imajo številne aplikacije, vključno s tankoslojnimi sončnimi celicami, gorivnimi celicami in zasloni na dotik.

Elektroforetsko nanašanje omogoča tudi izdelavo novih vrst keramičnega materiala. Kompozitne materiale je mogoče sintetizirati z uporabo mešanice nanodelcev v suspenziji, kar ima za posledico, na primer, izboljšano trdnost ali uporabne električne lastnosti. Druga pomembna uporaba je v funkcionalno razvrščenih materialih (FGM); mogoče je ustvariti objekte, sestavljene iz dveh materialov, ki sta običajno nezdružljiva, morda zaradi različnih stopenj toplotnega raztezanja, z zagotavljanjem enakomernega gradienta med obema in ne ostre meje. To dosežemo s spreminjanjem sestave suspenzije med elektroforezo. Laminate, sestavljene iz izmeničnih plasti različnih materialov, je mogoče izdelati tudi preprosto s preklapljanjem med različnimi suspenzijami.