در تعريف پوشش ها گفتيم که آنها لايه هايي هستند با ضخامت کمتر از ماده اي که روي آن مي نشينند. فکر مي کنيد وقتي پيشوند «نانو» را به «پوشش» اضافه کنيم چه تغييري در تعريف آن ايجاد مي شود؟ در نگاه اول ممکن است با قرار دادن «نانو» در کنار «پوشش» به اين نتيجه برسيد که اين لايه ضخامتي در حد چند نانو خواهد داشت ــ که البته درست است ــ ولي هميشه اين گونه نيست. وضعيتي را در نظر بگيريد که در آن براي توليد پوشش، از مواد نانومتري و نانوذرات استفاده شود. در اين صورت، اجزاء تشکيل دهندة اين پوشش ها نانومتري هستند، ولي خود پوششِ ضخامتي بيش از 100 نانو ضخامت خواهد داشت. (شکل 4)
5. انواع نانوپوشش ها
با توجه به تعريف بالا، مي توان نانوپوشش ها را به صورت زيرتقسيم بندي کرد: 1. يکي از مشکلات خوردن پفک، چسبيدن ذرات پفک به دست است که باعث مي شود انگشتاني نارنجي داشته باشيم. (اما البته به سختي اش مي ارزد!) چگونگي چسبيدن ذرات پفک مثل توليد پوشش با استفاده از ذرات ريز است. ذرات پفک به خاطر رطوبت به دست مي چسبند (عامل چسباننده) و پوششي از ذرات پفک را ايجاد مي کنند. همان طور که مي دانيد نانولوله ها، نانوپودرها، نانوسيم ها و... موادي نانومتري هستند. هر کدام از اين مواد خصوصيات فوق العاده اي دارند. مثلاً نانولوله ها از خواص الکتريکي، استحکام مکانيکي و چند خاصيت ويژة ديگر برخوردارند. اگر ما با استفاده از عوامل چسباننده، نانوذرات را کنار هم روي سطح بچسبانيم، پوششي ايجاد خواهد شد که خواص آن مشابه خواص نانوذرات خواهد بود. البته مهمترين عامل در اين حالت، سطح آزاد (سطح بيروني ماده که در تماس با محيط است) بالاي اين نانوذرات است که باعث مي شود به نحو بسيار مناسبي به همديگر بچسبند. براي درک اين موضوع تصور کنيد که چگونه ذرات نمک درون يک نمکدان به علت رطوبت موجود در هوا به همديگر مي چسبند و کلوخه اي مي شوند. رطوبت عاملي است که سطح بيروني ذرات ريز نمک را خيس مي کند و باعث مي شود سطح بيروني دو ذره به همديگر بچسبند. حتماً با مطالعة مقالة چرا نانو پودرها به اين موضوع واقف شده ايد که يک کلوخه وقتي خرد مي شود، سطح آزاد آن به چند برابر مي رسد. از طرف ديگر، اين سطح آزاد مکاني خواهد بود که در آن ذرات به سطح زيرين مي چسبند. 2. چيدمان اتم هاي مواد درون سلول هايي به نام دانه در مواد بلوري (که اتم هايشان به صورت منظم کنار هم چيده شده اند)، راه ديگري براي توليد نانوپوشش هاست. مواد بلوري موادي هستند که اتم هاي تشکيل دهندة آنها به صورت منظم در جهت هايي خاص درون حوزه هايي مثل سلول هاي روي پوست دست قرار گرفته اند. براي توليد نانوپوشش با اين خصوصيت، بايد اندازة دانه هاي اين پوشش ها را به حد 1 تا 100 نانومتر درآورد، يعني بايد دانه ها را ــ که داخل هر کدام از آنها اتم ها در جهت خاصي چيده شده اند) ريز کرد. استفاده از دانه هايي با اندازة 1 تا 100 نانومتر، پوشش توليدي را به عنوان پوشش نانوساختار مطرح مي کند. (شکل 5) 3. اصطلاح «لاية نازک» يا «فيلم نازک» را شايد شنيده باشيد، ولي آيا مي دانيد منظور از لاية نازک چيست؟ چرا مي گوييم نازک؟ و نازکي اين لايه ها در چه حدي است؟ (شکل 6) همان طور که حدس زده ايد، لاية نازک، ضخامت خيلي کمي دارد، اما لايه هاي نازکي نانوپوشش به شمار مي روند که ضخامت آنها در محدودة 1 تا 100 نانومتر باشد. چنين لايه هايي کاربردهاي فراواني دارند. مثلاً مي خواهيم آينه اي داشته باشيم که فقط طول موج 620 نانومتر يعني قرمز را منعکس کند و بقية امواج را از خود عبور دهد. (شکل 7) چنين کاري با نشاندن يک لاية نازک مناسب که داراي اين خاصيت باشد امکان پذير است. در اين فرآيند معمولاً از دو ماده استفاده مي کنيم: اولي زيرلايه و دومي پوشش است که با روش هايي مثل تبخير و رسوب دهي «لايه نشاني» مي شوند. تعداد لايه هاي نشانده شده بستگي دارد به اينکه بخواهيم آينه چه ضريبي از موج را منعکس کند. هر چه تعداد لايه ها بيشتر باشد، امواج بيشتري منعکس مي شوند، ولي اگر اين تعداد از مقدار معيني بيشتر شود، لايه ها ديگر به هم نمي چسبند. ما در طبيعت هم مثال هايي از لاية نازک داريم. اگر گفتيد کجا؟ با کمي فکر کردن حتماً متوجه خواهيد شد. (راهنمايي: يادي از نفتکش ها کنيد!) وقتي نفت در دريا نشت مي کند سريع ترين کاري که بايد انجام شود، پاک سازي درياست. ولي از کجا متوجه مي شوند که نفت در کدام قسمت سطح دريا پراکنده شده است؟ رنگ آن قسمت از دريا تغيير مي کند. در حقيقت، به رنگ سبز درمي آيد. يک لايه از نفت روي سطح دريا مثل يک لاية نازک عمل مي کند. اين لاية نازک فقط طول موج 530 نانومتر (سبز) را باز مي تاباند. مثال ديگر حباب صابون است. حباب صابون لايه اي نازک از آب و مواد شوينده است که داخل آن را هوا پر کرده است. (سخن يک آدم بزرگ: انسان هيچ وقت چيزي را از خودش ابداع نمي کند، بلکه هميشه از طبيعت الهام مي گيرد.) پس ديديم كه نانوپوشش ها به سه دستة اصلي تقسيم مي شوند: • نانوذرات چسبانده شده روي يك زمينه • روکش هاي بلوري با ساختار نانومتري • لايه هاي نازك گفتيم براي توليد پوشش هاي نانوساختار بايد بلورها يا دانه ها را روي سطح قرار دهيم، ولي نگفتيم چگونه. «جوانه زني» عملي است که توضيح آن در زير مي آيد.
جوانه زني
جوانه زني ــ همان گونه که از نام آن پيداست ــ به معني جوانه زدن بلورهاي پوشش است که به آن رشد بلوري نيز مي گويند. ما به شکل هاي مختلف مي توانيم بلورها را شکل دهيم: مربعي، هرمي، ستوني، دايره اي و... که هر کدام از اين اشکال به شکل بلور وابسته اند (شکل 8). بلورهاي رشد داده شده بايد اندازه اي بين 1 تا 100 نانومتر داشته باشند و براي کنترل رشد و اندازة دانة اين پوشش ها از موادي به نام کنترل کننده هاي رشد استفاده مي شود. اين مواد رسوبات ريزي هستند که با قفل کردن مرزهاي يک دانه، مانع از حرکت و در نتيجه رشد آن مي شوند
لطفا منتظر باشید ...
