تاثیر فاصله الکترودها و پتانسیل الکتریکی اعمالی بر میزان رسوب نانو آلومینا در سوسپانسیون بر پایه اتانول

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 10، دوره 12، شماره 1 - شماره پیاپی 44، خرداد 1397، صفحه 121-138   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

مصطفی میلانی¹؛ سید محمد زهرایی^{* 2}؛ سید محمد میرکاظمی³

¹سازمان پژوهش های علمی و صنعتی ایران

²سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران

³دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

سینتیک فرایند رسوب‌نشانی الکتروفورتیک متاثر از عوامل مختلفی است که هاماکر آنها را در پنج پارامتر غلظت سوسپانسیون، میدان الکتریکی دو سوی سوسپانسیون، مساحت سطح الکترودها، تحرک الکتروفورتیک ذرات و نهایتاً زمان فرایند خلاصه کرده است. میدان الکتریکی دو سوی سوسپانسیون را می‌توان با استفاده از تغییر پتانسیل الکتریکی اعمالی و تغییر فاصله الکترودها تغییر داد. از آنجایی که سوسپانسیون حاوی ذرات جامد یک مقاومت غیر اهمی است تغییر این دو پارامتر یکسان نخواهد بود. تغییر میدان الکتریکی با استفاده از هر یک از این دو پارامتر سبب می‌شود معادلات سینتیکی حاکم تغییر کند. در فواصل زیاد الکترودها و پتانسیل‌های الکتریکی ضعیف، معادلات سینتیکی مبتنی بر مقاومت الکتریکی دقت بیشتری دارند. در صورتی که در میدان‌های قوی و فواصل کم معادلات مبتنی بر هدایت و جریان الکتریکی عبوری از مدار دقیق‌تر هستند. نتایج تحقیق حاضر نشان داد در میدان الکتریکی V/cm70 رابطه فراری و همکاران و در میدان الکتریکی V/cm25 معادله سارکار و نیکلسون با اختلافی به ترتیب کمتر از 01/0 و کمتر از 1/0 نتایج آزمایش را بهتر پیش‌بینی کردند.

کلیدواژه‌ها

رسوب نشانی الکتروفورتیک؛ معادلات سینتیکی؛ نانو ذرات آلومینا؛ میدان الکتریکی

مراجع

 

[1]    P. Amrollahi, J. S. Krasinski, R. Vaidyanathan, L. Tayebi & D. Vashaee, “Electrophoretic Deposition (EPD): Fundamentals and Applications from Nano- to Micro-Scale Structuresˮ, Springer International Publishing, pp. 1–27, 2015.

 

[2]      م. ج. هادیان، ع. عراقی، ط. طلایی و م. ثانی، "بررسی خواص پوشش با ساختار تغییرات تدریجی اکسید تیتانیوم/هیدروکسی اپتایت، اعمال شده به روش الکتروفورتیک بر روی آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V"، فصلنامه فرایندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 10 شماره 2، صفحه 153-165، 1394.

 

[3]    R. Clasen, “Preparation of High-Purity Glasses and Advanced Ceramics via EPD of Nanopowdersˮ, Springer New York, New York, NY, pp. 217–266, 2012.

 

[4]    Y. Sun, “Electrophoretic Deposition of Organic-Inorganic Nanocompositesˮ, A Thesis for the Degree Master of Science, McMaster University, 2012.

 

[5]    M. J. Shane, J. B. Talbot, R. D. Schreiber, C. L. Ross, E. Sluzky & K. R. Hesse, “Electrophoretic Deposition of Phosphors: I. Conductivity and Zeta Potential Measurementsˮ, J. Colloid Interface Sci., Vol. 165, pp. 325–333, 1994.

 

[6]    P. M. Biesheuvel & H. Verweij, “Theory of Cast Formation in Electrophoretic Depositionˮ, J. Am. Ceram. Soc., Vol. 82, pp. 1451–1455, 1999.

 

[7]    H. C. Hamaker, “Formation of a deposit by electrophoresisˮ, Trans. Faraday Soc., Vol. 35, pp. 279–287, 1940.

 

[8]    A. I. Avgustinik, V. S. Vigdergauz & G. I. Zhuravlev, “Electrophoretic deposition of ceramic masses from suspensions and calculation of deposit yieldsˮ, J Appl Chem USSR Engl Transl., Vol. 35, pp. 2090–2093, 1962.

 

[9]    P. Sarkar & P. S. Nicholson, “Electrophoretic Deposition (EPD): Mechanisms, Kinetics, and Application to Ceramicsˮ, J. Am. Ceram. Soc., Vol. 79, pp. 1987–2002, 1996.

 

[10] Z. Zhang, Y. Huang & Z. Jiang, “Comment on‘Electrophoretic Deposition Forming of SiC-TZP Composites in a Nonaqueous Sol Media”, J. Am. Ceram. Soc., Vol. 78, pp. 3167–3168, 1995.

 

[11] B. Ferrari, R. Moreno & J. A. Cuesta, “A Resistivity Model for Electrophoretic Depositionˮ, Key Eng. Mater., Trans Tech Publ, Vol. 314, pp. 175–180, 2006.

 

[12]    س. ع. خسروی فرد، ا. ح. یقطین، ا. خبازی زاده و ع. عراقی، "بررسی خواص خوردگی سایشی و خوردگی داغ پوشش آلومینا اعمال شده بر روی پایه فولادی به روش پاشش حرارتی حاصل از سوخت اکسیژن‌دار"، فصلنامه فرایندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 10 شماره 1، صفحه 59-69، 1393.

 

[13] Y. Hirata, A. Nishimoto & Y. Ishihara, “Forming of Alumina Powder by Electrophoretic Depositionˮ, Nippon Seramikkusu Kyokai Gakujutsu Ronbunshi, Vol. 99, pp. 108–113, 1991.

 

[14] J. Ma & W. Cheng, “Electrophoretic Deposition of Lead Zirconate Titanate Ceramicsˮ, J. Am. Ceram. Soc., Vol. 85, pp. 1735–1737, 2004.

 

[15] C. Baldisserri, D. Gardini & C. Galassi, “An analysis of current transients during electrophoretic deposition (EPD) from colloidal TiO2 suspensionsˮ, J. Colloid Interface Sci., Vol. 347, pp. 102–111, 2010.

 

[16] Z. Zhang, Y. Huang & Z. Jiang, “Electrophoretic Deposition Forming of SiC-TZP Composites in a Nonaqueous Sol Mediaˮ, J. Am. Ceram. Soc., Vol. 77, pp. 1946–1949, 1994.

 

[17] P. Sarkar & P. S. Nicholson, “Comments on “Electrophoretic Deposition Forming of SiC-TZP Composites in a Nonaqueous Sol Mediaˮ, J. Am. Ceram. Soc., Vol. 78, pp. 3165–3166, 1995.

 

[18] H. Ohshima, “Electrical Conductivity of a Concentrated Suspension of Spherical Colloidal Particlesˮ, J. Colloid Interface Sci., Vol. 212, pp. 443–448, 1999.

 

[19] Ohshima, “Electrical Conductivity of a Concentrated Suspension of Soft Particlesˮ, J. Colloid Interface Sci., Vol. 229, pp. 307–309, 2000.

 [20] Y. Liang, N. Hilal, P. Langston, V. Starov, “Interaction forces between colloidal particles in liquid: Theory and experimentˮ, Adv. Colloid Interface Sci., Vol. 134–135, pp. 151–166, 2007