Электрофоретическое осаждение (EPD) — это метод получения покрытий или пленок на электропроводящих объектах или, в некоторых случаях, создания отдельных компонентов и материалов с использованием процесса, называемого электрофорез. Этот термин описывает миграцию электрически заряженных частиц в жидкости к электроду под действием электрического тока. . Мелкие частицы, взвешенные в жидкости, часто имеют положительный или отрицательный электрический заряд из-за того, как их молекулы взаимодействуют с молекулами среды. Если через электроды через суспензию подать постоянный ток, частицы будут двигаться к электроду с противоположным зарядом. Электрофорез широко используется в биохимическом анализе и стал важной частью многих промышленных процессов.
Электрофоретическое осаждение, также известное как электрофоретическое покрытие или электронное покрытие, использует покрываемый объект в качестве электрода, на который осаждаются противоположно заряженные частицы, образуя слой. В зависимости от того, используется ли положительный или отрицательный электрод, процесс может называться соответственно анодным или катодным электроосаждением. Если частицы обычно электрически нейтральны, к ним может быть присоединено соединение, придающее им электрический заряд во взвешенном состоянии. Возникающее в результате электрическое отталкивание между частицами также предотвращает их слипание.
Этот процесс имеет множество применений, особенно в нанотехнологиях и материаловедении. В отличие от гальваники, EPD можно использовать для осаждения широкого спектра неметаллических веществ, а также металлов и является относительно быстрым и недорогим методом нанесения изолирующего или защитного покрытия на небольшие электрические компоненты. Однако обычно покрытие имеет более высокое электрическое сопротивление, чем электрод, так что по мере продолжения процесса ток уменьшается с увеличением сопротивления. Это может наложить ограничения на его использование.
Также возможно удалить отложения с электрода, чтобы сформировать отдельный объект. Например, электрофоретическое осаждение можно использовать для нанесения взвешенных углеродных нанотрубок на плоский электрод, образуя тонкую пленку из нанотрубок. который потом можно отсоединить. Пленки Углеродные нанотрубки имеют множество применений, включая тонкопленочные солнечные элементы, топливные элементы и сенсорные экраны.
Электрофоретическое осаждение также позволяет производить новые типы керамического материала. Композитные материалы могут быть синтезированы с использованием смеси наночастиц в суспензии, в результате чего, например, повышается прочность или полезные электрические свойства. свойства. Еще одно важное применение — функционально классифицированные материалы (FGM); можно создавать объекты, состоящие из двух материалов, которые обычно несовместимы, возможно, из-за разной скорости теплового расширения, путем обеспечения постоянного градиента между ними, а не резкой границы. Это достигается изменением состава суспензии при электрофорезе. Ламинаты, состоящие из чередующихся слоев различных материалов, также могут быть изготовлены путем простого переключения между различными суспензиями.