Galvanizzazione di pellicole sottili

Fonte: Logan G. Kiefer, Andrew R. Falkowski e Taylor D. Sparks,Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali, Università dello Utah, Salt Lake City, UT

La galvanostegia è un processo che utilizza la corrente elettrica per ridurre i cationi metallici disciolti in modo che formino un rivestimento sottile su un elettrodo. Altre tecniche di deposizione a film sottile includono la deposizione chimica da vapore (CVD), il rivestimento spin, il rivestimento a immersione e la deposizione sputter, tra gli altri. CVD utilizza un precursore in fase gassosa dell'elemento da depositare. Il rivestimento di spin diffonde il precursore liquido centrifugamente. Il rivestimento a immersione è simile al rivestimento a spin, ma piuttosto che far girare il precursore liquido, il substrato è completamente immerso in esso. Sputtering utilizza il plasma per rimuovere il materiale desiderato da un bersaglio, che quindi piastre il substrato. Tecniche come CVD o sputtering producono film di altissima qualità, ma lo fanno molto lentamente e ad alto costo poiché queste tecniche richiedono in genere un'atmosfera sottovuoto e piccole dimensioni del campione. L'elettrodeposizione non si basa su un'atmosfera sottovuoto che riduce notevolmente i costi e aumenta la scalabilità. Inoltre, tassi di deposizione relativamente elevati possono essere raggiunti con l'elettrodeposizione.

1. Preparare la soluzione di blu di Prussia mescolando 50 mL di acido cloridrico (HCl) 0,05 M), 100 mL di ferricianuro di potassio 0,05 M (K₃[Fe(CN)₆]) e 100 mL di cloruro di ferro (III) esaidrato (FeCl_3,6H2O).
2. Creare l'anodo avvolgendo circa 8 cm di filo di nicromo (NiCr) in una bobina stretta.
3. Preparare il substrato catodico rimuovendo il rivestimento esterno che protegge il lato conduttivo di un foglio di 5X5 centimetri di PET rivestito ITO.
4. Costruisci il circuito

Qualitativamente, l'ITO rivestito in blu di Prussia, diventerà trasparente quando verrà applicato un potenziale negativo, come mostrato nella Figura 1 di seguito. Questo cambiamento può essere invertito applicando una tensione positiva.

Figura 1: Blu di Prussia nei suoi stati ...

L'elettrodeposizione, come dimostrato in questo esperimento, consente la modifica delle proprietà superficiali di un materiale entro un minimo cambiamento di volume. Nel processo di elettrodeposizione, una corrente elettrica viene fatta passare attraverso una soluzione elettrolitica tra un anodo e un catodo. I cationi caricati positivamente nella soluzione elettrolitica sono attratti e depositati sul catodo caricato negativamente. Una volta depositati, gli atomi nello strato guadagnano elettroni attraverso il processo d.