پوشش های نانو، حفاظت کننده سطوح فلزات و سرامیک ها

محققان UWM پوشش های هوشمندی را به وجود آوردند که باعث استحکام بیشترمواد می شود.
قرار دادن فولاد زیر میکروسکوپ های بسیار دقیق، ریز ساختار آن را آشکار می کند. یافته شده است که به خاطر استحکام آن، فلز حفره دار و سوزنی خواهد شد. Carolyn Aita یکی از اساتید دانشگاه (Wisconsin Milwaukee (UWM می گوید: این یک امر ذاتی برای ماده است. یک حفره به خودی خود می تواند از یک نقص ظاهری در فولاد شروع به گسترش کند.

حفره دار شدن دلیلی برای نگرانی در صنعت می باشد، زیرا این فرآیند یکی از دلایل خوردگی است. این تحقیقات می تواند کمکی برای حل این مشکل باشد.

در آزمایشگاه، گروهی از پوشش ها تهیه شده اند که حفره های کم عمق و شکستگی ها را تقریباً روی هر ماده ای از فلز گرفته تا شیشه و سیلیکون ترمیم می کند. همچنین این پوشش ها مانع از تخریب بیشتر ماده می شود. Aita می گوید: «این پوشش ها برای استفاده در محیط های ناسازگار طراحی شده اند. ما آن ها را به گونه ای طراحی کرده ایم که هر نوع تخریب زیرآیند را اصلاح می کنند.» ( هر چیزی که سبب تخریب زیرآیند شود با این روش ترمیم خواهد شد. )

در این کار، پوشش های جدیدی که فلزات را در محیط های صنعتی در برابر خوردگی مقاوم می کنند ایجاد شد. علاوه بر عیوب طبیعی، موادی مانند فولاد ضد زنگ نسبت به محیطی که استفاده می شوند حساس هستند.

پوشش ورقه ای نانوی Aita به صورت لایه های نازکی روی سطح فلز اعمال گردید و در برابر گستره ی زیادی از شرایط ناسازگار اتصالشان برقرار شد. کریستال های کوچک لایه ها نسبت به محیط تغییر شکل می دهند و دچار نقص می شوند.

دست یابی به ویژگی های درست این پوشش های حفاظتی بستگی به انتخاب درست ترکیب اجزا و هدایت کردن آن ها برای عمل کردن در یک مسیر دقیق دارد. برای پروژه Rockwell گروه در آزمایشگاه از هافنیا، زیرکونیا و آلومینا در پوشش های سرامیکی هوشمند خود به عنوان فلز استفاده می کند. Elizabeth Hoppe (دانشجوی مقطع دکترا ) می گوید: ما این پوشش ها را طوری طراحی کردیم که به گونه ای متفاوت با حالتی که در سرامیک با ریزساختاری بزرگتر هستند، رفتار کنند. فیلم را در لایه ها گسترش دادیم، بنابراین کریستال های کوچک رشد یافته در یک لایه، در اندازه ای مشخص متوقف شدند که این امر به ما اجازه می دهد رفتار آن ها را کنترل کنیم.

Aita می گوید: نظم مولکولی کریستال های کوچک جاسازی شده در یک لایه است که نهایتاً ویژگی های فیلم را تعیین می کند. چون آن ها در مقیاس نانو کار می کنند، امر اعمال فیلم های ریزان نازک روی “Dorothy”توسط یک دستگاه بزرگ “sputter deposition” در آزمایشگاه انجام می شود. در”sputter deposition” یون های فعال از بمباران بخار یک صفحه یا هدف شکل می گیرند که این صفحه از ذرات خاصی ساخته شده است. اتم های فعال مانند توپ های بیلیارد فرستاده می شوند. سپس این اتم ها زیرآیند را با لایه ای فوق العاده نازک پوشش می دهند.