با ثریا تا ثریا

مروری بر تکنیک نشست الکتروفورتیک و پارامترهای موثر بر آن

ar.tayefeh@gmail.com                 

1. مقدمه

تکنیک نشست الکتروفورتیک (EPD) دارای کاربردهای فراوان و جدیدی در ساخت مواد سرامیکی پیشرفته و پوششها
است، و در صنعت و تحقیقات دانشگاهی مورد توجه قرار گرفته است. دو دلیل
اصلی برای پیشرفت EPD ، قابلیت استفاده از مواد و ترکیبات مختلف و نیز هزینه پایین مورد نیاز برای ساخت تجهیزات و ابزار آن است. 

نشست الکتروفورتیک در 1808 توسط دانشمند روسی به نام Ruess با حرکت ذرات رس در آّب در اثر میدان الکتریکی مشاهده شد. اما اولین علمی
از آن در سال 1933 با نشست ذرات توریا بر کاتد پلاتینیم به عنوان گسیلنده
در تیوب الکترونی انجام شد.این پدیده در سالهای 1980 توسط Hamaker [1] در مورد سرامیکها مورد بررسی قرار گرفت و مسیر حرکت آن به سمت شکل دهی سرامیکهای پیشرفته و لایه های نازک تغییر یافت. 

2. تعریف نشست الکتروفورتیک

نشت الکتروفورتیک ( EPD )
یکی از فرآیندهای کلوییدی در تولید سرامیکها است که مزایای از قبیل زمان
کوتاه نشست، نیاز به تجهیزات ساده، تنوع در شکل زیرپایه، عدم نیاز به چسب
و... را دارد.

در مقایسه با سایر روشهای شکل دهی پیشرفته، فرآیند EPD 
بسیار
گوناگون بوده و به آسانی می توانند برای کاربردهای خاص اصلاح شود. برای
مثال نشست می تواند به صورت مسطح، استوانه ای یا سایر اشکال توسط اندکی
تغییر در محل و طراحی الکترودها حاصل شود، به ویژه در هنگام استفاده از
فرآیند تر در EPD ، به آسانی می توان ضخامت و مورفولوژی فیلم نشست داده شده را از طریق تنظیم زمان نشست و پتانسیل اعمالی کنترل نمود. در EPD ، ذرات پودری باردار شده که در هنگام اعمال میدان الکتریکی DC می نشیند. [2]

دو نوع نشست الکتروفورتیک بسته به تشکیل
 نشست بر سطح دو الکترود، کاتد و آند وجود دارد که به ترتیب نشست الکتروفورتیکی کاتدی و آندی نامیده می شود. [3, 4, 5]

شکل 1. تصویر شماتیکی از فرآیند نشست الکتروفورتیک. a ) EPD کاتدی و b ) EPD آندی

برخی
از کاربردهای جدید که باعث توجه و علاقه روزافزون به این تکنیک شده است،
علاوه بر کاربرهای سنتی مانند ساخت مقاومت سیمی وپوشش های سرامیکی ضد
اکسید شدن، عبارتند از : ساخت فیلم های عملگر برای وسایل میکروالکترونیک
پیشرفته [7] ، پیل سوختی اکسید جامد، کامپوزیتهای جدید با پوشش های بیوفعال برای ایمپلنت های پزشکی [9, 10] ، ساخت مواد عملگر در مقیاس نانو [12,13] ، ممبران زئولیت نانو سایز [8] ، فیلم های فوق رسانایی با TC 
بالا [14, 15] ، سنسورها [16] ، الکترودهای نفوذ گاز [17, 18] ، کامپوزیت های چندلایه [18] ، کامپوزیت های زمینه سرامیکی و شیشه ای توسط فیلتر شدن ذرات سرامیکی بر پارچه های فیبری [19] ، نانو میله های اکسیدی [20] ، فیلم نانوتیوب کربنی [21, 22] ، سرامیکهای لایه دار [23, 24] ، فوق رساناها [25]، مواد پیزوالکتریک [26] و.....