افزایش مقاومت مکانیکی قطعات الکترونیکی با استفاده از نانو پوشش

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری، آلیاژ آبکاری شده نیکل-آهن (NiFe) در دستگاه‌های ضبط و ذخیره‌سازی در کامپیوتر، قطعات رله، ورقه استاتور برای موتور ساعت های کوارتز، شیرهای مغناطیسی و الکتریکی و چاپگرها کاربرد دارند. چنانچه پوشش به کاررفته در این قطعات دچار خوردگی و یا ساییدگی شود، می‌تواند منجر به خارج شدن قطعه از سرویس کاری شده و برای مدتی نامشخص مجموعه متوقف بماند. یکی از روش‌های ایجاد مقاومت به خوردگی و سایش در این قطعات فلزی، استفاده از پوشش‌هایی با خواص مکانیکی مطلوب‌تر است.
به گفته‌ دکتر محمود علی اف خضرایی پژوهشگر دانشگاه تربیت مدرس، در این طرح نانوپوشش‌هایی چند لایه از جنس آلیاژ NiFe و با ضخامت کمتر از 100 نانومتر تولید شده است.
وی به کاربردهای اصلی این پوشش‌ها اشاره کرد و افزود: پوشش‌های از جنس NiFe، مصارف مغناطیسی و الکتریکی فراوانی دارند که مهمترین کاربردهای آن‌‌ها شامل شیرهای الکتریکی و مغناطیسی، پرینترها و رله‌ها و ترانزیستور است. با توجه به مقاومت مکانیکی و سایشی کم در پوشش‌های NiFe، در این پژوهش سعی شده است با اعمال ساختار چندلایه استحکام آن بهبود یابد.
بدیهی است که جایگزینی پوشش یک لایه با نوع چندلایه بر مقاومت مکانیکی آن در سیستم کاری می افزاید.
علی اف خضرایی افزایش عمر پوشش و کاهش هزینه‌ها را مهمترین دستاورد این پژوهش معرفی کرد ادامه داد: در این طرح جهت تولید لایه‌های نانومتری و افزایش استحکام و مقاومت به سایش از روش ارزان و آسان آبکاری پالسی استفاده شده است. از طرفی در ساختار این پوشش‌ها از نانوذرات آلومینا به عنوان تقویت کننده استفاده شده است و ساختار آن با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری بررسی شده است.
آبکاری فرایند روکش‌دهی فلزی است که از طریق احیای کاتیون به وسیله جریان الکتریکی و نشاندن آن به صورت یک لایه روی ماده‌ای دیگر مانند فلز صورت می‌گیرد. کاتد قطعه‌ای ا‌ست که قرارست لایه رویش بنشیند و آند فلزی ا‌ست که روکش است. این دو به وسیله الکترولیت، با هم ارتباط الکتریکی دارند و با به کاربردن یکسوکننده، جریان مستقیم به آند می‌رسد و باعث انحلال اتم‌های آن می‌شود. در سوی دیگر، این اتم‌ها با احیا در فصل مشترک کاتد و الکترولیت، بر روی آن رسوب می‌کنند. سرعت انحلال اتم‌ها از آند و احیای آن‌ها در کاتد برابر است.
این تحقیقات از تلاش‌های وحید ترابی نژاد و محمدحسین الهیارزاده -فارغ التحصیلان دکترای مواد دانشگاه تربیت مدرس- دکتر محمود علی اف خضرائی و دکتر علیرضا صبور روح اقدم- اعضای هیأت علمی این دانشگاه- و حسین علی مددی و تاکشی کاساما از دانشگاه صنعتی دانمارک حاصل شده است. نتایج این کار در مجله‌ Materials Science & Engineering A با ضریب تأثیر 3/094 (جلد 700، سال 2017، صفحات 448 تا 456) منتشر شده است.