14 طريقة لطلاء سطح المسحوق فائق الدقة
عادةً ما تُشير المساحيق فائقة الدقة إلى جسيمات بحجم ميكرومتر أو نانومتر. بالمقارنة مع المواد التقليدية السائبة، تتميز هذه المساحيق بمساحة سطح نوعية أكبر، ونشاط سطحي، وطاقة سطحية أعلى، مما يُظهر خصائص بصرية وحرارية وكهربائية ومغناطيسية وتحفيزية ممتازة، وغيرها. وقد خضعت المساحيق فائقة الدقة لدراسات واسعة النطاق كمواد وظيفية في السنوات الأخيرة، وتزايد استخدامها على نطاق واسع في مختلف مجالات التنمية الاقتصادية الوطنية.
ومع ذلك، وبسبب مشاكل التكتل والتشتت الفريدة التي تُعاني منها، فقدت هذه المساحيق العديد من خصائصها الممتازة، مما يُقيد بشدة استخدامها في الصناعة.
طرق طلاء سطح المساحيق فائقة الدقة
1. طريقة الخلط الميكانيكي. تُستخدم قوى ميكانيكية مثل البثق، والصدم، والقص، والاحتكاك لتوزيع المُعدّل بالتساوي على السطح الخارجي لجزيئات المسحوق، بحيث تخترق المكونات المختلفة بعضها البعض وتنتشر في بعضها البعض لتكوين طبقة. الطرق الرئيسية المستخدمة حاليًا هي الطحن بالكرات، والطحن بالتحريك، والصدم بتدفق الهواء عالي السرعة.
2. طريقة تفاعل الطور الصلب. يُخلط ويُطحن عدد من أملاح المعادن أو أكاسيدها المعدنية وفقًا للصيغة، ثم يُكلس للحصول مباشرةً على مساحيق مغلفة فائقة الدقة من خلال تفاعل الطور الصلب.
3. الطريقة الحرارية المائية. في نظام مغلق ذي درجة حرارة وضغط مرتفعين، يُستخدم الماء كوسيط للحصول على بيئة فيزيائية وكيميائية خاصة لا يمكن الحصول عليها في ظروف الضغط العادية، بحيث يذوب مُسبق التفاعل تمامًا ويصل إلى درجة معينة من التشبع الفائق، مما يُشكل وحدة نمو، ثم يتم التبلور والتبلور للحصول على مسحوق مُركب.
4. طريقة السول-جل. أولًا، يُذاب مُسبق المُعدل في الماء (أو مُذيب عضوي) لتكوين محلول مُتجانس، ويُحلل المُذاب والمُذيب بالماء أو الكحول للحصول على مُعدل (أو مُسبق) سول. بعد ذلك، تُخلط الجسيمات المطلية المُعالجة مُسبقًا مع المحلول بالتساوي لجعل الجسيمات موزعة بالتساوي في المحلول، ويُعالج المحلول لتحويله إلى هلام، ويُكلس عند درجة حرارة عالية للحصول على مسحوق مطلي بمُعدِّل على السطح، مما يُحقق تعديلًا سطحيًا للمسحوق.
5. طريقة الترسيب. يُضاف مُرسِّب إلى محلول يحتوي على جسيمات مسحوق، أو تُضاف مادة تُحفز تكوين مُرسِّب في نظام التفاعل، بحيث تخضع الأيونات المُعدلة لتفاعل ترسيب وترسب على سطح الجسيمات، مما يُغطيها.
6. طريقة التخثر غير المتجانس (تُعرف أيضًا باسم “طريقة التكوُّن غير المتجانس”). طريقة مُقترحة تقوم على مبدأ أن الجسيمات ذات الشحنات المُتضادة على السطح يُمكن أن تجذب بعضها البعض وتتخثر.
7. طريقة طلاء المستحلب الدقيق. أولاً، يُحضّر المسحوق فائق الدقة المراد طلاؤه باستخدام نواة مائية دقيقة تُوفّرها مستحلبات دقيقة من نوع W/O (الماء في الزيت)، ثم يُطلى المسحوق ويُعدّل بواسطة بلمرة مستحلب دقيق.
8. طريقة التنوي غير المنتظم. وفقًا لنظرية عملية تبلور LAMER، تتشكل طبقة الطلاء من خلال التنوي غير المنتظم ونمو جسيمات التعديل على مصفوفة الجسيمات المطلية.
9. طريقة الطلاء الكيميائي. تشير إلى عملية ترسيب المعادن بطريقة كيميائية دون تطبيق تيار خارجي. هناك ثلاث طرق: طريقة الاستبدال، وطريقة الطلاء بالتلامس، وطريقة الاختزال.
10. طريقة السوائل فوق الحرجة. وهي تقنية جديدة لا تزال قيد البحث. في الظروف فوق الحرجة، يمكن أن يؤدي خفض الضغط إلى فرط التشبع، ويمكن تحقيق معدل تشبع عالٍ، بحيث يتبلور المذاب الصلب من المحلول فوق الحرج.
11. الترسيب الكيميائي للبخار. عند درجة حرارة عالية نسبيًا، يتفاعل الغاز المختلط مع سطح الركيزة، مما يؤدي إلى تحلل بعض مكوناته وتكوين طبقة معدنية أو مركّبة على الركيزة.
12. طريقة الطاقة العالية. تُعرف طريقة طلاء الجسيمات النانوية باستخدام الأشعة تحت الحمراء، والأشعة فوق البنفسجية، وأشعة جاما، والتفريغ الإكليلي، والبلازما، وغيرها، مجتمعةً باسم طريقة الطاقة العالية. غالبًا ما تستخدم طريقة الطاقة العالية بعض المواد ذات المجموعات الوظيفية النشطة لتحقيق طلاء سطح الجسيمات النانوية تحت تأثير الجسيمات عالية الطاقة.
13. طريقة التحلل الحراري بالرش. يعتمد مبدأ العملية على رش محلول مختلط من عدة أملاح تحتوي على الأيونات الموجبة المطلوبة في رذاذ، وإرساله إلى حجرة تفاعل مُسخّنة إلى درجة حرارة مُحددة، لتوليد جزيئات مسحوق مُركّب دقيقة من خلال التفاعل.
14. طريقة التغليف الدقيق. طريقة تعديل السطح تُغطي طبقة موحدة بسماكة مُحددة على سطح المسحوق. يبلغ حجم جسيمات الكبسولات الدقيقة التي يتم تحضيرها عادةً من 2 إلى 1000 ميكرومتر، ويبلغ سمك مادة الجدار من 0.2 إلى 10 ميكرومتر.