નેનો-સંવર્ધિત આવરણોનું સોનો-વિદ્યુતરાસાયણિક નિક્ષેપણ
સોનો-વિદ્યુતરાસાયણિક નિક્ષેપણમાં ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડને વિદ્યુત ઢોળ ચઢાવવાની પ્રક્રિયા સાથે જોડીને નિયંત્રિત સૂક્ષ્મસંરચના ધરાવતા સઘન, સારી રીતે ચોંટતા, નેનો-સંવર્ધિત આવરણો બનાવવામાં આવે છે. તીવ્ર અલ્ટ્રાસોનિક હલનચલન અને સૂક્ષ્મપ્રવાહન પ્રસરણ સ્તરને સતત નવીકૃત કરે છે અને ઇલેક્ટ્રોડની સપાટીને સાફ કરે છે/સક્રિય બનાવે છે; પરિણામે, આયન પરિવહન અને નાભિકનના દર વધે છે, કણરચના વધુ સૂક્ષ્મ બને છે, છિદ્રાળુતા ઘટે છે અને જટિલ આકારો પર આવરણનું આવરણક્ષેત્ર સુધરે છે. એટલું જ મહત્ત્વનું એ છે કે પ્રોબ-પ્રકારનું સોનિકેશન નેનો-ઉમેરણો (કાર્બાઇડ્સ, ઑક્સાઇડ્સ, ગ્રાફીન વ્યુત્પન્નો અને અન્ય) વિખેરે છે અને તેમના ગઠ્ઠા છૂટા પાડે છે, જેથી શ્રેષ્ઠ કઠિનતા, ઘસારા અને કાટ સામેનો પ્રતિકાર તથા અવરોધક કાર્યક્ષમતા ધરાવતા ધાતુ–મેટ્રિક્સ નેનોકમ્પોઝિટ્સનું પુનરુત્પાદનીય સહ-નિક્ષેપણ શક્ય બને છે.
સોનિકેશન વિદ્યુતરાસાયણિક નિક્ષેપણને કેવી રીતે સુધારે છે?
Hielscher પ્રોબ-પ્રકારના સોનિકેટર્સ ઉચ્ચ ધ્વનિક ઊર્જા ઘનતા સીધી ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં પહોંચાડે છે – જ્યારે કંપવિસ્તાર અને કાર્યચક્રનું ચોક્કસ નિયંત્રણ, પ્રવાહ-માર્ગી રિએક્ટરના વિકલ્પો અને મજબૂત સોનોટ્રોડ્સ બાથના સ્થિર રસાયણશાસ્ત્રને તથા પ્રયોગશાળાના ટેબલ પરના પરીક્ષણોથી સતત ઔદ્યોગિક લાઇનો સુધી ક્ષમતાવૃદ્ધિને આધાર આપે છે. સોનો-વિદ્યુતરાસાયણિક નિક્ષેપણ પ્રક્રિયાથી એકરૂપતા જાળવીને વધુ ઝડપી દ્રવ્ય પરિવહન, આક્રમક રાસાયણિક પદ્ધતિઓ વિના વધુ સ્વચ્છ આંતરપૃષ્ઠો અને અવસાદન કે નોઝલના કર્તન વિના સૂક્ષ્મ રીતે વિખેરાયેલી નેનો-પ્રાવસ્થાઓ પ્રાપ્ત થાય છે.
સોનો-વિદ્યુતરાસાયણિક નિક્ષેપણ અમલમાં મૂકવા માટે વ્યવહારુ માર્ગદર્શન
બધા Hielscher સોનિકેટર્સ કંપવિસ્તારનું અને તે દ્વારા કેવિટેશનની ગતિશીલતા તથા સૂક્ષ્મપ્રવાહનની તીવ્રતાનું ચોક્કસ નિયંત્રણ કરવાની સુવિધા આપે છે.
નિક્ષેપણ પહેલાં અને તે દરમિયાન નેનોકણોને – દા.ત., Al₂O₃ અથવા કાર્બન નેનો-ભરકોને – અલ્ટ્રાસોનિક રીતે ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં વિખેરો. સતત અલ્ટ્રાસોનિક હલનચલન ઇલેક્ટ્રોલિટિક પ્રણાલીમાં ગઠ્ઠા બનતા અટકાવે છે અને તેના પરિણામે વધુ સઘન, વધુ એકરૂપ આવરણો બને છે.
ઇલેક્ટ્રોલિટિક બાથની સંરચના, નેનોકણોનું પ્રમાણ અને તાપમાન એ સોનો-વિદ્યુતરાસાયણિક નિક્ષેપણ પ્રક્રિયાને અસર કરતા વધારાના પરિમાણો છે.
વિદ્યુતરાસાયણિક પ્રતિબાધા વર્ણપટમિતિ (EIS) અને વિભવગતિશીલ ધ્રુવીકરણ (PDP) એ કાટ અને આવરણની કાર્યક્ષમતાનું પરિમાણાત્મક મૂલ્યાંકન કરવા માટેની પૂરક, પ્રમાણભૂત તકનીકો છે. Rcoat અને Rct મેળવવા માટે બે સમય-અચળાંકોવાળા મોડેલ (આવરણ + વિદ્યુતભાર-સ્થાનાંતરણ) સાથે EIS નો ઉપયોગ કરો અને PDP/Tafel દ્વારા પુષ્ટિ કરો. વધેલા Rp, ઓછી આવૃત્તિએ વૉરબર્ગ લક્ષણોના અદૃશ્ય થવા અને છિદ્રાળુતાના ઘટેલા અંદાજો પર ધ્યાન આપો; આ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ દ્વારા પ્રાપ્ત સઘનતાના વિશ્વસનીય સૂચકો છે.
સોનિકેશનની અતિશય તીવ્રતા સપાટીની ખરબચડાઈ વધારી શકે છે, ગેસને ફસાવી શકે છે અને સહ-નિક્ષેપણ અથવા પોલિમરની સુસજ્જ ગોઠવણીમાં અવરોધ ઊભો કરી શકે છે.
વિદ્યુતરાસાયણિક નિક્ષેપણને તીવ્ર બનાવવા માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા સોનિકેટર્સ
ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા પ્રોબ-પ્રકારના સોનિકેટર્સ ઉચ્ચ ધ્વનિક ઊર્જા ઘનતાને ચોક્કસપણે જ્યાં તેની જરૂર હોય ત્યાં, એટલે કે ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેના અંતરમાં પહોંચાડીને વિદ્યુતરાસાયણિક નિક્ષેપણને તીવ્ર બનાવે છે. અલ્ટ્રાસોનિક બાથથી વિપરીત, અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ્સ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ શક્તિને સીધી ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં યુગ્મિત કરે છે, જેનાથી પ્રબળ કેવિટેશન ઉત્પન્ન થાય છે, નેર્ન્સ્ટ પ્રસરણ સ્તર પાતળું બને છે અને ઉચ્ચ વિદ્યુતપ્રવાહ ઘનતાએ પણ ઝડપી, સ્થિર દ્રવ્ય પરિવહન જળવાય છે. કંપવિસ્તારનું ચોક્કસ નિયંત્રણ ભાર હેઠળ અચળ ધ્વનિક ક્ષેત્ર જાળવે છે – જે પુનરુત્પાદનીય નાભિકન દર, કણરચનાની સૂક્ષ્મતા અને જટિલ આકારો પર એકરૂપ જાડાઈ માટે નિર્ણાયક છે. એટલું જ મહત્ત્વનું એ છે કે તીવ્ર સૂક્ષ્મપ્રવાહન નેનો-ઉમેરણોને પ્રક્રિયાસ્થળે જ વિખેરે છે અને તેમના ગઠ્ઠા છૂટા પાડે છે, જેથી અવસાદન અથવા કર્તનથી થતી ક્ષતિ વિના ધાતુ–મેટ્રિક્સ નેનોકમ્પોઝિટ્સનું સ્થિર સહ-નિક્ષેપણ શક્ય બને છે. Hielscher ઔદ્યોગિક સોનિકેટર્સ, સોનોટ્રોડ્સ અને પ્રવાહ-માર્ગી રિએક્ટર્સ સતત સંચાલન, નિવાસ-સમયનું ચોક્કસ નિયંત્રણ તથા ગાળણ, તાપમાન વ્યવસ્થાપન અને ઇનલાઇન વિશ્લેષણ સાથે સુગમ એકીકરણને આધાર આપે છે.
Hielscher સોનો-વિદ્યુતરાસાયણિક ગોઠવણો સાથે તમને આકારવિજ્ઞાન જાળવીને વધુ ઊંચા નિક્ષેપણ દર, ગેસને કારણે થતી ઓછી ખામીઓ, શ્રેષ્ઠ સંલગ્નતા અને વધેલી કઠિનતા તથા ઘસારા અને કાટ સામેના વધેલા પ્રતિકારવાળા આવરણો મળે છે – આ બધું પૂરું પાડવામાં આવે છે. આ બધું તે ક્ષમતાવૃદ્ધિની સુવિધા અને પ્રક્રિયાની સ્થિરતા સાથે મળે છે, જેના માટે Hielscher સોનિકેટર પ્રણાલીઓ જાણીતી છે.
અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસરો UIP2000hdT (2000 watts, 20kHz)ના પ્રોબ્સ નેનોકણોના સોનોવિદ્યુતનિક્ષેપણ માટે ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે કાર્ય કરે છે
ડિઝાઇન, ઉત્પાદન અને પરામર્શ – જર્મનીમાં નિર્મિત ગુણવત્તા
Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ તેમની સર્વોચ્ચ ગુણવત્તા અને ડિઝાઇનના ધોરણો માટે જાણીતા છે. મજબૂતાઈ અને સરળ સંચાલન અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સનું ઔદ્યોગિક સુવિધાઓમાં સુગમ એકીકરણ શક્ય બનાવે છે. Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ કઠોર પરિસ્થિતિઓ અને પડકારરૂપ વાતાવરણનો સરળતાથી સામનો કરે છે.
Hielscher Ultrasonics એ ISO પ્રમાણિત કંપની છે અને અત્યાધુનિક તકનીક તથા વપરાશની સરળતા ધરાવતા ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ પર વિશેષ ભાર મૂકે છે. અલબત્ત, Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ CE અનુરૂપ છે અને UL, CSA તથા RoHs ની જરૂરિયાતો પૂરી કરે છે.
સાહિત્ય / સંદર્ભો
- Habib Ashassi-Sorkhabi, Jafar Mostafaei, Amir Kazempour, Elnaz Asghari (2022): Ultrasonic-assisted deposition of Ni-P-Al2O3 coating for practical protection of mild steel: Influence of ultrasound frequency on the corrosion behavior of the coating. Chemical Revision Letters 5, 2022. 127-132.
- Habib Ashassi-Sorkhabi, Robabeh Bagheri, Babak Rezaei-moghadam (2014): Sonoelectrochemical Synthesis of PPy-MWCNTs-Chitosan Nanocomposite Coatings: Characterization and Corrosion Behavior. Journal of Materials Engineering and Performance 2014.
- McKenzie, Katy J.; Marken, Frank (2001): Direct electrochemistry of nanoparticulate Fe2O3 in aqueous solution and adsorbed onto tin-doped indium oxide. Pure and Applied Chemistry, Vol. 73, No. 12, 2001. 1885-1894.
- Maho, A., Detriche, S., Fonder, G., Delhalle, J. and Mekhalif, Z. (2014): Electrochemical Co‐Deposition of Phosphonate‐Modified Carbon Nanotubes and Tantalum on Nitinol. Chemelectrochem 1, 2014. 896-902.
- Yurdal, K.; Karahan, İ. H. (2017): A Cyclic Voltammetry Study on Electrodeposition of Cu-Zn Alloy Films: Effect of Ultrasonication Time. Acta Physica Polonica A, Vol. 132, Issue 3-II, 2017. 1087-1090.
વારંવાર પૂછાતા પ્રશ્નો
વિદ્યુતરાસાયણિક નિક્ષેપણ શું છે?
વિદ્યુતપ્રવાહરહિત નિક્ષેપણ – જેને સ્વઉત્પ્રેરક (રાસાયણિક) ઢોળ ચઢાવવાની પ્રક્રિયા પણ કહેવામાં આવે છે – એ ઉત્પ્રેરક સપાટી પર દ્રાવિત અપચાયક દ્વારા ધાતુ આયનોના વિષમાંગી રાસાયણિક અપચયથી બાહ્ય વિદ્યુતપ્રવાહ વિના ધાતુ અથવા મિશ્રધાતુનું આવરણ બનવાની પ્રક્રિયા છે. એક વાર નાભિકન થયા પછી, વધતી જતી પાતળી પરત વધુ અપચયને ઉત્પ્રેરિત કરે છે, તેથી નિક્ષેપણ જટિલ આકારો પર અને – ઉત્પ્રેરક સક્રિયકરણ (દા.ત., Pd/Sn) પછી પણ – અવાહક આધારસપાટીઓ પર એકરૂપ રીતે આગળ વધે છે. બાથમાં ધાતુનું ક્ષાર, અપચાયક (દા.ત., હાઇપોફોસ્ફાઇટ, બોરોહાઇડ્રાઇડ અથવા DMAB), સંકીર્ણકારકો, બફર્સ, પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થો અને સ્થિરીકારકો હોય છે; દર અને સંરચના તાપમાન, pH તથા પ્રવાહગતિશાસ્ત્ર દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે.
વિદ્યુતપ્રવાહરહિત નિક્ષેપણ શું છે?
વિદ્યુતપ્રવાહરહિત નિક્ષેપણ – જેને સ્વઉત્પ્રેરક અથવા રાસાયણિક ઢોળ ચઢાવવાની પ્રક્રિયા પણ કહેવામાં આવે છે – એ ધાતુ (અથવા મિશ્રધાતુ)નું આવરણ ચઢાવવાની પ્રક્રિયા છે, જે બાહ્ય વિદ્યુતપ્રવાહ વિના આગળ વધે છે. તેમાં બાથમાં રહેલો દ્રાવિત અપચાયક ઉત્પ્રેરક સપાટી પર ધાતુ આયનોનું રાસાયણિક અપચય કરે છે, જેથી વધતી જતી પાતળી પરત પોતે જ પ્રતિક્રિયાને જાળવી રાખે છે (સ્વઉત્પ્રેરણ). વિદ્યુતપ્રવાહનું વિતરણ સામેલ ન હોવાથી, જટિલ આકારો પર અને ખાંચાઓની અંદર પણ જાડાઈ અત્યંત એકરૂપ રહે છે અને – સપાટીના ટૂંકા સક્રિયકરણ પગલા (દા.ત., Pd/Sn) પછી – અવાહક આધારસપાટીઓ પર પણ આવરણ ચઢાવી શકાય છે.
નેર્ન્સ્ટ પ્રસરણ સ્તર શું છે?
નેર્ન્સ્ટ પ્રસરણ સ્તર એ ઇલેક્ટ્રોડની સપાટીને અડીને આવેલું એક કાલ્પનિક સ્થિર સ્તર છે, જ્યાં દ્રવ્ય પરિવહન મુખ્યત્વે પ્રસરણ દ્વારા થાય છે. વિદ્યુતરાસાયણિક પ્રતિક્રિયા દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોડની નજીક કોઈ રાસાયણિક ઘટકની સાંદ્રતાના ઢાળને વર્ણવવા માટે વિદ્યુતરસાયણશાસ્ત્રમાં આ સંકલ્પનાનો ઉપયોગ થાય છે.


