پیش‌بینی میزان رسوب لایه حاوی نانو پودر آلومینا تهیه شده به روش رسوب نشانی الکتروفورتیک با استفاده از جریان الکتریکی عبوری از مدار

نویسندگان

1 پژوهشکده مواد پیشرفته و انرژی‌های نو، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران

2 دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

فرآیند رسوب نشانی الکتروفورتیک (EPD) به عنوان یک فرآیند سریع در شکل‌دهی سرامیک‌ها توجهات زیادی را در سال‌های اخیر به خود جلب کرده است و روابط سینتیکی زیادی از سال 1940 تلاش کرده‌اند تا بازده این فرآیند را پیش‌بینی کنند. دو محور اصلی در توسعه این روابط مورد توجه قرار گرفته است؛ 1- استفاده از جریان الکتریکی ثابت، 2- استفاده از پتانسیل الکتریکی ثابت؛ که هر کدام از این دو محور منجر به مجموعه‌ای از فرضیات در توسعه هر رابطه شده است. در تمام این تلاش‌ها صحه‌گذاری روابط بدست آمده بر اساس یک سری آزمون‌های رسوب نشانی با فواصل زمانی معین انجام شده است (به صورت غیر بر خط یا Off line). با توسعه سیستم‌های جدید می‌توان این آزمون‌ها را به صورت بر خط (On line) انجام داد که این روش منجر به حذف برخی خطاها در سیستم خواهد شد. با حذف این خطاها مشخص شد که برخی فرضیات در نظر گرفته شده در توسعه روابط سبب می‌شود تغییرات در زمان‌های طولانی نادیده گرفته شود. در این بین روابطی که بر اساس دخالت دادن جریان الکتریکی مدار توسعه پیدا کرده‌اند از خطای کمتری برخوردار خواهند بود. دلیل این موضوع نیز حساسیت فرآیند رسوب‌نشانی الکتروفورتیک به تغییرات میدان الکتریکی در داخل سوسپانسیون است که محرک اصلی فآایند رسوب نشانی است. در نهایت مشخص شد با در نظر گرفتن جریان الکتریکی لحظه‌ای مدار و وارد کردن آن در رابطه بیان شده توسط فراری و همکاران می‌توان رابطه سینتیکی جدیدی را مطرح کرد که در هر دو شرایط پتانسیل الکتریکی ثابت و جریان الکتریکی ثابت صادق باشد.

کلیدواژه‌ها


1. F. F. Reuss, Notice sur un nouvel effet de l’électricité galvanique, Mém. Société Nat. Moscou., 2 (1809) 327–330.

2. E. Harsanyi, Method of coating radiant bodies, US Patent, (1933) Patent No. 1897902.

3. H. C. Hamaker, Formation of a deposit by electrophoresis, Trans. Faraday Soc., 35 (1940) 279–287.

4. J. Andrews, A. Collins, D. Cornish, J. Dracass, The forming of ceramic bodies by electrophoretic deposition, Proc. Br. Ceram. Soc, 2(1969)211–229.

5. P. Amrollahi, J. Krasinski, R. Vaidyanathan, L. Tayebi, D. Vashaee, Electrophoretic Deposition (EPD): Fundamentals and Applications from Nano- to Microscale Structures, Handbook of Nanoelectrochemistry, 1(2016)561–591.

6. Z. Zhang, Y. Huang, Z. Jiang, Electrophoretic Deposition Forming of SiC-TZP Composites in a Nonaqueous Sol Media, J. Am. Ceram. Soc., 77(1994)1946–1949.

7. P. Sarkar, P. S. Nicholson, Electrophoretic Deposition (EPD): Mechanisms, Kinetics, and Application to Ceramics, J. Am. Ceram. Soc., 79(1996)1987–2002.

8. G. Anné, K. Vanmeensel, J. Vleugels, O. Van der Biest, A Mathematical Description of the Kinetics of the Electrophoretic Deposition Process for Al2O3-Based Suspensions, J. Am. Ceram. Soc., 88(2005)2036–2039.

9. J. P. D. Plessis, J. H. Masliyah, Mathematical modelling of flow through consolidated isotropic porous media, Transp. Porous Media, 3(1988)145–161.

10. R. E. Kornbrekke, I. D. Morrison, T. Oja, Electrophoretic mobility measurements in low conductivity media, Langmuir, 8(1992)1211–1217.

11. J. Ma, W. Cheng, Electrophoretic Deposition of Lead Zirconate Titanate Ceramics, J. Am. Ceram. Soc., 85(2004)1735–1737.

12. B. Ferrari, R. Moreno, J. A. Cuesta, A Resistivity Model for Electrophoretic Deposition, Key Engineering Materials, 314(2006)175–180.

13. C. Baldisserri, D. Gardini, C. Galassi, An analysis of current transients during electrophoretic deposition (EPD) from colloidal TiO2 suspensions, J. Colloid Interface Sci., 347(2010)102–111.

14. G. Anné, K. Vanmeensel, J. Vleugels, O. Van der Biest, Influence of the suspension composition on the electric field and deposition rate during electrophoretic deposition, Colloids Surf. Physicochem. Eng. Asp., 245(2004)35–39.

15. H. Ohshima, Electrical Conductivity of a Concentrated Suspension of Soft Particles, J. Colloid Interface Sci., 229(2000)307–309.

16. M. Milani, S. M. Zahraee, S. M. Mirkazemi, Influence of electrophoretic deposition parameters on pore size distribution of doped nano alumina plates, Ceram. - Silik., 60(2016)299–307