محققان دانشگاه Drexel نشان دادند که خواص مکانیکی پوشش‌های الکترولس نیکل- بُراید روی فولاد با افزودن مقادیر بسیار کمی از نانوذرات الماس در حمام آبکاری بهبود چشمگیری پیدا می‌کند.
کمک نانوالماس‌ها به یافتن جایگزینی برای پوشش‌های سمی کرم
|
۱۲ دی- محققان دانشگاه Drexel نشان دادند که خواص مکانیکی پوشش‌های الکترولس نیکل- بُراید روی فولاد با افزودن مقادیر بسیار کمی از نانوذرات الماس در حمام آبکاری بهبود چشمگیری پیدا می‌کند. تا این اواخر از پوشش‌های کرم به دلیل خواص مکانیکی، مقاومت خوردگی بالا و ظاهر زیبا به طور گسترده‌ای استفاده می‌شد. به دلیل بعضی مشکلات زیست‌محیطی نیاز به یافتن جایگزین مناسبی برای کرم به شدت احساس می‌شود. انتظار می‌رود که تا چند سال دیگر پوشش‌های نیکل جایگزین کرم شوند. در این میان پوشش‌های نیکل- بُراید علمکرد خوبی از خود نشان داده‌اند؛ هر چند در مقایسه با پوشش‌های کرم، به سبب ساختار ستونی توسعه یافته‌شان خواص مکانیکی و مقاومت سائیدگی کمتری دارند. یافته‌های اخیر نشان می‌دهد که افزودن مقدار کمی از نانوذرات الماس به حمام آبکاری باعث افزایش دو تا سه برابری سختی و خواص اصحکاکی پوشش‌های مبتنی بر نیکل می‌شود. پودر نانوالماس توسط انفجار مواد منفجره قدیمی در یک فضای بسته به مقدار زیاد و قیمت پایین به دست می‌آید. دکتر yury Gogotsi استاد مهندسی مواد دانشگاه Drexel و مدیر مؤسسه فناوری‌نانو Drexel. . A. J که کوشش‌های فراوانی درتوسعه علوم و مهندسی نانو در این دانشگاه کرده است، معتقد است که توزیع بسیار باریک اندازه ذرات، سطح بالای قابل دسترس و تنوع گروه‌های عاملی سطحی، از خواص ویژه این مواد جذاب هستند. قطر اولیه این ذرات ۵ نانومتر است. جهت بهره‌گیری از تمام خواص این ذرات، آنها ابتدا باید خالص‌سازی شوند و سطح‌شان برای کاربردهای ویژه آماده‌سازی شود. تیم تحقیقاتی Gogotsi روش‌هایی را جهت خالص‌سازی نانوالماس‌ها در یک سال گذشته، توسعه داد که این کار با اکسیداسیون انتخابی در هوا و تغییر کنترل شده عملکردها در سطح نانوالماس به صورت یکنواخت در کل سطح آن، انجام شد. این روش در مجله Journal of the American Chemical Society چاپ شده است. دکتر Vadym Mochalin که رهبری پروژه نانوالماس را به طور مشترک بین Drexel و NanoBlox به عهده دارد، می‌گوید: نانوالماس‌های تخلیص شده خواص نوری و مکانیکی عالی دارند. هدایت الکتریکی کم و گرمایی بالای به همراه سطح تصحیح شده آنها می‌تواند کاربردهای وسیعی از روان کننده‌ها و پوشش‌ها گرفته تا زیست‌پزشکی و کامپوزیت‌ها، داشته باشد. محققان Drexel دریافتند که در این فرآیند پوشش‌دهی الکترولس، نانوالماس‌ها یکپارچه نمی‌شوند. آنها توضیح می‌دهند که چرا نانوالماس‌ها در فرآیند پوشش‌دهی به مقدار زیادی مصرف نشده و وقتی که به حمام اضافه شوند تا چند ماه کار می‌کنند و نانوالماس‌ها باعث تغییر ساختار پوشش می‌شوند و در واقع با افزودن نانوالماس‌ها اندازه دانه‌ها و ساختار ستونی آنها کاهش می‌یابد. این عامل اصلی افزایش سختی، مقاومت سائیدگی و بهبود عملکرد پوشش می‌باشد. برخلاف عملیات حرارتی که باعث افزایش سختی پوشش‌ها می‌شود افزودنی‌های نانوالماس‌ها بدون افزایش اندازه دانه‌ها، همان بهبود را در سختی ایجاد می‌کنند و خم‌پذیری پوشش تغییر نمی‌کند. موفقیت در این کار در راستای شفاف‌سازی نقش نانوالماس‌ها در فرآیند الکترولس NiB، باعث جایگزینی این پوشش به جای پوشش‌های کرم می‌شود که در واقع یک فرآیند سازگار با محیط زیست برای گستره وسیعی از کاربردها خواهد بود. جزئیات این تحقیق در مقاله‌ای تحت عنوان: “Nanoindentation Study of Nanodiamond Additives on electroless deposition Nickel-Boride coating” در مجله Materials Online به چاپ رسده است. |
