Name: localized bathless metal-composite plating via electrostamping
Uploaded: 2020-09-22T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Localized Bathless Metal-Composite Plating via Electrostamping at JoVE.com

Dette arbejde blev støttet af Programmet til forbedring af flyudstyrspålidelighed og vedligeholdelsesevne og Patuxent-partnerskabet. Townsend blev støttet af et ONR Faculty Research Fellowship. Forfatterne anerkender også den generelle støtte fra SMCM Kemi og Biokemi Department fakultet og studerende, herunder støtte fra SMCM fodboldhold.

1. Forberedelse af belægningssalt
FORSIGTIG: Nikkelsalte og borsyre er giftige og skal håndteres med korrekt personligt beskyttelsesudstyr, herunder nitrilhandsker, beskyttelsesbriller og en laboratoriekittel. Stærke syrer og baser skal håndteres i røghætten, og alle affaldskemikalier skal bortskaffes som farligt affald.
<ol><li>Ved hjælp af en vægt afvejes følgende pulvere i disse forhold: 10.000 g NiSO4·6H2O, 2,120 g NiCl2·6H2O, 1.600 ...

<ol>
	<li>Hunt, W. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Comprehensive Composite Materials. , (2000).</li><li>Hovestad, A., Janssen, L. J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+codeposition+of+inert+particles+in+a+metallic+matrix.">Electrochemical codeposition of inert particles in a metallic matrix.</a> Journal of Applied Electrochemistry. 25 (6), 519-527 (1995).</li><li>Zimmerman, A. F., Clark, D. G., Aust, K. T., Erb, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulse+electrodeposition+of+Ni-SiC+nanocomposite.">Pulse electrodeposition of Ni-SiC nanocomposite.</a> Materials Letters. 52 (1), 85-90 (2002).</li><li>Devaneyan, S. P., Senthilvelan, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electro+Co-deposition+and+Characterization+of+SiC+in+Nickel+Metal+Matrix+Composite+Coatings+on+Aluminium+7075.">Electro Co-deposition and Characterization of SiC in Nickel Metal Matrix Composite Coatings on Aluminium 7075.</a> Procedia Engineering. 97, 1496-1505 (2014).</li><li>Lekka, M., Kouloumbi, N., Gajo, M., Bonora, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Corrosion+and+wear+resistant+electrodeposited+composite+coatings.">Corrosion and wear resistant electrodeposited composite coatings.</a> Electrochimica Acta. 50 (23), 4551-4556 (2005).</li><li>Balaraju, J. N., Sankara Narayanan, T. S. N., Seshadri, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroless+Ni-P+composite+coatings.">Electroless Ni-P composite coatings.</a> Journal of Applied Electrochemistry. 33 (9), 807-816 (2003).</li><li>Jugovi&#263;, B., Stevanovi&#263;, J., Maksimovi&#263;, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemically+deposited+Ni+++WC+composite+coatings+obtained+under+constant+and+pulsating+current+regimes.">Electrochemically deposited Ni + WC composite coatings obtained under constant and pulsating current regimes.</a> Journal of Applied Electrochemistry. 34 (2), 175-179 (2004).</li><li>Hilla, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+self-lubricating+cobalt+coatings+on+metal+surfaces.">Fabrication of self-lubricating cobalt coatings on metal surfaces.</a> Nanotechnology. 18 (11), 115703 (2007).</li><li>Abi-Akar, H., Riley, C., Maybee, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrocodeposition+of+Nickel-Diamond+and+Cobalt-Chromium+Carbide+in+Low+Gravity.">Electrocodeposition of Nickel-Diamond and Cobalt-Chromium Carbide in Low Gravity.</a> Chemistry of Materials. 8 (11), 2601-2610 (1996).</li><li>Zhang, X., Chi, Z., Zhang, Y., Liu, S., Xu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+Advances+in+Mechanochromic+Luminescent+Metal+Complexes.">Recent Advances in Mechanochromic Luminescent Metal Complexes.</a> Journal of Materials Chemistry C. 1, 3376-3390 (2013).</li><li>Lancsek, T., Feldstein, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Composite+electroless+plating.">Composite electroless plating.</a> US Patent. , (2006).</li><li>Walsh, F. C., Ponce de Leon, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+the+electrodeposition+of+metal+matrix+composite+coatings+by+inclusion+of+particles+in+a+metal+layer:+an+established+and+diversifying+technology.">A review of the electrodeposition of metal matrix composite coatings by inclusion of particles in a metal layer: an established and diversifying technology.</a> Transactions of the Institute of Materials Finishing. 92 (2), 83-98 (2014).</li><li>Roos, J. R., Celis, J. P., Fransaer, J., Buelens, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+development+of+composite+plating+for+advanced+materials.">The development of composite plating for advanced materials.</a> Journal of The Minerals, Metals and Materials Society. 42 (11), 60-63 (1990).</li><li>Guglielmi, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+the+Deposition+of+Inert+Particles+from+Electrolytic+Baths.">Kinetics of the Deposition of Inert Particles from Electrolytic Baths.</a> Journal of The Electrochemical Society. 119 (8), 1009-1012 (1971).</li><li>Celis, J. P., R, J. R., Buelens, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Mathematical+Model+for+the+Electrolytic+Codeposition+of+Particles+with+a+Metallic+Matrix.">A Mathematical Model for the Electrolytic Codeposition of Particles with a Metallic Matrix.</a> Journal of The Electrochemical Society. 134 (6), 1402-1408 (1987).</li><li>He, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+monitoring+of+coating+health+by+in+situ+luminescent+layers.">The monitoring of coating health by in situ luminescent layers.</a> RSC Advances. 5 (53), 42965-42970 (2015).</li><li>Ganapathi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodeposition+of+luminescent+composite+metal+coatings+containing+rare-earth+phosphor+particles.">Electrodeposition of luminescent composite metal coatings containing rare-earth phosphor particles.</a> Journal of Materials Chemistry. 22 (12), 5514-5522 (2012).</li><li>Monnens, W., Deferm, C., Sniekers, J., Fransaer, J., Binnemans, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodeposition+of+indium+from+non-aqueous+electrolytes.">Electrodeposition of indium from non-aqueous electrolytes.</a> Chemical Communications. 55 (33), 4789-4792 (2019).</li><li>Low, C. T. J., Wills, R. G. A., Walsh, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodeposition+of+composite+coatings+containing+nanoparticles+in+a+metal+deposit.">Electrodeposition of composite coatings containing nanoparticles in a metal deposit.</a> Surface and Coatings Technology. 201 (1), 371-383 (2006).</li><li>Gerwitz, C. N., David, H. M., Yan, Y., Shaw, J. P., Townsend, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bathless+Inorganic+Composite+Nickel+Plating:+Dry-Cell+Stamping+of+Large+Hygroscopic+Phosphor+Crystals.">Bathless Inorganic Composite Nickel Plating: Dry-Cell Stamping of Large Hygroscopic Phosphor Crystals.</a> Advanced Materials Interfaces. 7 (4), (2020).</li><li>Bite, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+method+of+phosphorescent+strontium+aluminate+coating+preparation+on+aluminum.">Novel method of phosphorescent strontium aluminate coating preparation on aluminum.</a> Materials and Design. 160 (15), 794-802 (2018).</li><li>Feldstein, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coatings+with+identification+and+authentication+properties.">Coatings with identification and authentication properties.</a> US Patent. , (2012).</li><li>Rose, I., Whittingham, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Nickel Plating Handbook. , (2014).</li><li>Anderson, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Electroplating Engineering Handbook. , (1996).</li><li>Helle, K., Walsh, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrodeposition+of+Composite+Layers+Consisting+of+Inert+Inclusions+in+a+Metal+Matrix.">Electrodeposition of Composite Layers Consisting of Inert Inclusions in a Metal Matrix.</a> Transactions of the Institute of Metal Finishing. 75 (2), 53-58 (1997).</li><li>Kerr, C., Barker, D., Walsh, F., Archer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Electrodeposition+of+Composite+Coatings+based+on+Metal+Matrix-Included+Particle+Deposits.">The Electrodeposition of Composite Coatings based on Metal Matrix-Included Particle Deposits.</a> Transactions of the Institute of Metal Finishing. 78 (5), 171-178 (2000).</li><li>Walsh, F. C., Wang, S., Zhou, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+electrodeposition+of+composite+coatings:+Diversity,+applications+and+challenges.">The electrodeposition of composite coatings: Diversity, applications and challenges.</a> Current Opinion in Electrochemistry. 20, 8-19 (2020).</li><li>Feldstein, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+coatings+comprising+light+emitting+particles.">Functional coatings comprising light emitting particles.</a> US Patent. , (1996).</li><li>Feldstein, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Composite+plated+articles+having+light-emitting+properties.">Composite plated articles having light-emitting properties.</a> US Patent. , (1998).</li><li>Zimmerman, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+of+Jet+Plating.">Method of Jet Plating.</a> US Patent. , (1957).</li><li>Schwartz, B. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Method+of+Electroplating.">Method of Electroplating.</a> United States Patent. , (1961).</li></ol>

Kritiske trin i elektrostamping. Badløs elektrostamping deler mange af de samme kritiske trin med traditionelle bad galvanisering. Disse omfatter korrekt rengøring af elektroderne, blanding af metalioner i elektrolytten og påføring og ydre eller kemiske (elektroless plating) potentiale til at forårsage reduktion af metal på katoden. Derudover bør oxidation af anoden og katoden undgås efter syreaktivering ved hurtigt at skylle med vand og tilsætte disse elektroder til opsætningen.
<p class="...

Traditionel galvanisering er almindeligt anvendt til at deponere tynde film af en række metaller, legeringer og metal-kompositter på ledende overflader til at fungere dem til den påtænkte anvendelse1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. Denne metode tilføjer en metalfinish til dele, der anvendes i fremstillingen af fly-, bil-, militær-, medicinsk og elektronisk udstyr. Den genstand, der skal belagt, katoden, er nedsænket i et vandigt bad indeholdende metalsalt prækursorer, som er reduceret til metal på overfladen af objektet ved anvendelse af et kemisk eller elektrisk potentiale. Ikke-ladede sammensatte partikler kan indarbejdes i metalfilmen ved at tilsætte disse til badet under belægningen for at forbedre filmegenskaberne for øget hårdhed i tilfælde af metaloxider og karabiner, glathed med polymerer eller smøring med flydende olier12,13. Men fordi disse partikler mangler en iboende tiltrækning til katoden, forholdet mellem komposit, der er indarbejdet i metallet forbliver lav for bad plating13,14,15. Dette er især problematisk for store partikler, der ikke adsorb til katoden længe nok til at blive indlejret af den voksende metalfilm. Derudover, hygroskopiske partikler solvate i vandige opløsninger og deres hydrering shell fungerer som en fysisk barriere hindrer kontakt med katoden16.
Nogle lovende metoder har vist sig at afbøde denne effekt ved hjælp af tørre ikke-polære opløsningsmidler til at fjerne hydrering barrierehelt 17, eller ved at dekorere de sammensatte partikler med opladet overfladeaktivemolekyler 16, der forstyrrer hydrering skallen til at tillade kontakt mellem partiklen og katoden. Men da disse metoder involverer organiske materialer, er kulstofforurening mulig i filmen, og nedbrydning af disse organiske materialer kan forekomme ved elektroderne. F.eks. opvarmes de anvendte organiske opløsningsmidler (DMSO2 og acetamid) til 130 °C i en inert atmosfære for luftfri belægning. men vi fandt dem at være ustabil under belægning i luft. På grund af resistiv opvarmning ved elektroderne kan redox-reaktioner med organiske materialer resultere i urenheder eller steder for heterogen nukleation og vækst af metalnanopartikler18. Som følge heraf er der behov for en organisk fri vandig galvaniseringsmetode, der tager fat på den langvarige udfordring med partikel-katode adsorption. Hidtil har metalkompositeret badbelægning vist sig at indlejre partikler op til nogle få mikrometer i diameter19 og helt op til 15 % belastning16,17.
Som svar på dette beskriver vi en uorganisk badeløs elektrostamping metode, der tvinger sammensatte partikler til at blive indlejret i filmen ved høj overfladedækning på trods af deres store størrelse og hygroskopisk karakter20. Ved at fjerne badet omfatter processen ikke beholdere med farlige belægningsvæsker, og den genstand, der skal belagt, behøver ikke at blive nedsænket. Derfor kan store, besværlige eller på anden måde korrosions- eller vandfølsomme genstande belagt eller "stemples" i udvalgte områder med kompositmaterialet. Desuden kræver fjernelse af overskydende vand mindre oprydning af flydende farligt affald.
Her demonstrerer vi denne metode til at producere lyse fluorescerende metalfilm ved at co-deponere ikke-giftige og luft-stabile europium og dysprosium dopede, strontium aluminat (87 ± 30 μm) med nikkel ved høje belastninger (op til 80%). Dette kommer i modsætning til tidligere eksempler, der blev belagt i et bad og derfor var begrænset til små (nanometer til et par mikrometer) fosfor12. Desuden tidligere rapporteret elektrodeposited film fluorescere kun under kortbølgen UV-lys, med undtagelse af en nylig rapport, der voksede 1 - 5 μm selvlysende strontium aluminate krystaller i en aluminiumoxid film med plasma elektrolyt oxidation21. Fluorescerende metalfilm kunne have vidtrækkende anvendelser i mange brancher, der involverer svagt lys miljøer, herunder vejskiltbelysning 21,fly vedligeholdelsesudstyr placering og identifikation20,bil og legetøj dekorationer, usynlige budskaber, produktautentificering 22, sikkerhed belysning, mechanochromic stress identifikation10 og tribologisk slid visuelinspektion 12,16. På trods af disse potentielle anvendelser for glødende metaloverflader, kan denne metode også udvides til at omfatte yderligere store og / eller hygroskopiske kompositpartikler til at producere en ny række metal-komposit funktionelle belægninger, der tidligere ikke var muligt via galvanisering.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>37% M Hydrochloric Acid (aq)</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>320331-500ML</td>
			<td>corrosive - handle in fume hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>70% Nitric Acid (aq)</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>438073-500ML</td>
			<td>corrosive - handle in fume hood</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Barium magnesium aluminate, europium doped (s)</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>756512-25G</td>
			<td>fine powder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Boric Acid (s)</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>B6768-500G</td>
			<td>toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton Swab</td>
			<td>Q-tips</td>
			<td>Q-tips Cotton Swabs</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ImageJ</td>
			<td>National Institutes of Health</td>
			<td>IJ 1.46r</td>
			<td>free software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nickel (II) chloride hexahydrate (s)</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>223387-500G</td>
			<td>toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nickel (II) sulfate hexahydrate (s)</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>227676-500G</td>
			<td>toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nickel foil (s)</td>
			<td>AliExpress</td>
			<td>Ni99.999</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrile gloves</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>19-149-863B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>nylon membrane (s)</td>
			<td>Tisch Scientific</td>
			<td>RS10133</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical Microscope equipped with FTIC filter (470 &#177; 20 nm)</td>
			<td>Nikon</td>
			<td>Eclipse 80i</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic Wrap</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>22-305654</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Porcelain Mortar</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB961A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Porcelain Pestle</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>FB961K</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium Hydroxide (s)</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>221473-25G</td>
			<td>corrosive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potentiostat with platinum wire</td>
			<td>Gamry Instruments</td>
			<td>1000E</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scoopula</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-357Q</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrofluorometer</td>
			<td>Photon Technology International</td>
			<td>QM-40</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Strontium aluminate, europium and dysprosium doped (s)</td>
			<td>GloNation</td>
			<td>756539-25G</td>
			<td>powder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Variable linear DC power supply</td>
			<td>Tekpower</td>
			<td>TP3005T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yttrium oxide, europium doped (s)</td>
			<td>SigmaAldrich</td>
			<td>756490-25G</td>
			<td>fine powder</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

localized bathless metal-composite plating via electrostamping

Sammensatte plettering med partikler indlejret i metalmatrixen kan forbedre metalbelægningens egenskaber for at gøre den mere eller mindre ledende, hård, holdbar, smurt eller fluorescerende. Men det kan være mere udfordrende end metalbligning, fordi de sammensatte partikler er enten 1) ikke opladet, så de ikke har en stærk elektrostatisk tiltrækning til katoden, 2) er hygroskopiske og er blokeret af en hydrering shell, eller 3) for store til at forblive stagnerende ved katoden under omrøring. Her beskriver vi detaljerne i en badløs plating metode, der involverer anode og katode nikkel plader sandwiching en vandig koncentreret elektrolyt pasta indeholdende store hygroskopiske fosforescerende partikler og en hydrofil membran. Efter anvendelse af et potentiale deponeres nikkelmettallet omkring de stillestående fosforpartikler og fanger dem i filmen. De sammensatte belægninger er kendetegnet ved optisk mikroskopi for film ruhed, tykkelse og komposit overflade belastning. Desuden kan fluorescensspektroskopi bruges til at kvantificere disse films belysningslys til at vurdere virkningerne af forskellige aktuelle tætheder, belægningsvarighed og fosforbelastning.

Efter at have fulgt denne protokol, en tynd belægning af metal bør blive belagt på katodeoverfladen og indeholder de sammensatte partikler, der blev tilføjet til belægningen pasta. Fluorescerende eller farvet partikelinkorporering kan observeres ved visuel inspektion som følge af en ændring i udseende sammenlignet med den ubestrøget overflade (Figur 1A1-A3). For at undersøge den procentvise overfladedækning af de sammensatte partikler og for at observere overfladem...

Watch this Scientific Journal Video about Localized Bathless Metal-Composite Plating via Electrostamping at JoVE.com

Localized Bathless Metal-Composite Plating via Electrostamping

Præsenteret her er en protokol af badløs galvanisering, hvor en stagnerende metal salt pasta, der indeholder sammensatte partikler er reduceret til at danne metal kompositter ved høj belastning. Denne metode omhandler de udfordringer, som andre almindelige former for galvanisering (jet, børste, bad) af indlejring kompositter partikler i metal matrix.

Lokaliseret badløs metal-kompositplettering via elektrostamping

Composite plating with particles embedded into the metal matrix can enhance the properties of the metal coating to make it more or less conductive, hard, ...

Elektrostempling virker ved at opfange kompositpartikler i elektrolytten, hvilket tvinger dem til at plade med metallet. Med denne nye teknik er høj komposit partikelbelastninger mulige selv på vandfølsomme objekter. I modsætning til typisk galvanisering kræver denne teknik ikke nedsænkning af objektet i et flydende bad.Ethvert ledende objekt, uanset dets størrelse eller form. Kan belægges med funktionelle materialer. Fluorescerende metal komposit belægninger har vidtrækkende anvendelser for svagt lys miljøer, herunder fly vedligeholdelse udstyr placering, vejskilt belysning og rejse logiske markeringer i mekanisk maskindele.Til at begynde at veje nikkelsulfat, nikkelchlorid hexahydrat og borsyre som nævnt i tekstmanuskriptet og kombinere dem i et hætteglas sammen. Grind denne saltblanding grundigt til et fint pulver. Sørg for at bruge passende beskyttelsesudstyr, emhætter og et system til bortskaffelse af farligt affald.Dernæst vejer 1,8 gram europium dysprosium doped strontium aluminate, europium doped yttriumoxid eller europium doped barium, magnesium aluminat og male det i et fint pulver ved hjælp af en porcelæn mørtel og støder i ca 10 minutter. Kombiner jorden komposit pulver med salt blandingen i en beholder til opbevaring. Afveje 0,188 gram af denne blanding per kvadratcentimeter af belægningsområdet og tilsæt det til en åben top beholder tilføje 40 mikroliter vand pr kvadratcentimeter belægning område til denne blanding og rør til at opløse salt og danne en tyk pasta.Ved hjælp af en saks, skæres anoden til en størrelse og form, der matcher det objekt, der skal belagt for at fjerne organisk materiale fra overfladen af anoden folie og katoden rense det med 10 Mueller kaliumhydroxid eller natriumhydroxid ved hjælp af en vatpind eller klud. Skyl overfladen med vand for at fjerne den overskydende base, og aktivér derefter metaloverfladen for at modtage belægningen ved at tørre den af med en selektiv koncentreret syre ved hjælp af en vatpind eller klud efter anbefalingerne til aktivering af specifikke metaloverflader og legeringer. udføre dette i røghætten for at undgå udsættelse for hydrogenchloriddampe hurtigt deponere den forberedte belægning pasta på katodeobjekt, der dækker hele området og sørg for at undgå huller.Aktiver anodens overflade ved at tørre den af med koncentreret syre ved hjælp af en vatpind eller klud. Hvis det er nødvendigt at beregne den aktuelle effektivitet, registreres anodens og katodens masse ved hjælp af en analysebalance. indstillet en strømforsyning til den ønskede strøm- eller spændingstilstand.Skær et stykke af en hydrofil membran såsom en nylon ark og placere den på toppen af anoden belægning pasta for at undgå direkte kontakt med katoden. Tilsæt en lille mængde pasta eller tør salt blanding på arket. Dernæst tilsættes to dråber vand til delvist at opløse saltet.Denne proces gør nylonpladen ledende for at muliggøre massetransport af ioner gennem elektrolytten, som er nødvendig for at afbalancere ladningen i belægningsreaktionen. Dette kan også opnås ved at dyppe nylonmembranen i en vandig nikkelsaltblanding. Placer den aktiverede anode ovenpå, og fastgør både de negative og positive ledninger til katodeobjektet.Dæk hele systemet med plast for at hjælpe med at bevare vand og anvende moderat tryk. Tænd for strømforsyningen, og fortsæt belægningen i den ønskede varighed. Sluk for strømforsyningen, og udsæt systemet.Afbryd ledningerne og skyl katodeobjektet med vandvask de andre komponenter i systemet ved at dyppe dem i vand og derefter kassere denne vandige opløsning i den korrekt mærkede beholder til farligt affald. For at fjerne eventuelle ubestrøget kompositpartikler gnides katodeobjektet forsigtigt i hånden iført handsker. Anodens og katodens masse registreres ved hjælp af en analytisk balance, og forskellen beregnes med deres oprindelige masse.Overhold fluorescerende belægninger med en ultraviolet lampe for at kontrollere lysstyrken og konsistensen af metalkomposit. Brug chronopotentiometri til at overvåge ændringer i spænding under konstant strøm og chronoamperometry til at overvåge ændringer i strøm under konstant spænding. Tænd for den potentielle stud og angive varigheden og den anvendte strøm eller spænding.belægningen som tidligere beskrevet. Normaliser spændingen til en referencestandard ved hjælp af et kalibreret tre elektrodesystem. Anse en platintråd som en pseudoretrolektrode mellem anoden og nylonarket.Og for at dække det med en separat nylon ark for at undgå kontakt. Aflejr et par dråber vand og en lille mængde belægning pasta på anoden. Tilslut til sidst ledningerne til elektroderne, så tryk derefter på og begynd belægning som beskrevet i tekstmanuskriptet.Overvåg ændringerne i spænding eller strøm. Fluorescerende eller farvet partikelinkorporering kan observeres på grund af en ændring i udseende i forhold til den ubestrøget overflade. Optisk mikroskopi blev brugt til at undersøge overfladedækningen og til at observere overflademorfologien af belægningen.Prøver blev observeret top-down eller skæres for at afsløre tværsnittet den procentvise sammensatte partikeloverflade dækning som en funktion af tid til Chronoamperometry og som en funktion af den nuværende tæthed for chronopotentiometri stigninger under belægning. Overfladedækningen er også korreleret med tykkelse. Belægningsparametre kan overvåges under konstant spænding ved hjælp af chronoamperometry og under konstant strøm ved hjælp af chronopotentiometri Lysstyrken af metalkompositbelægningerne blev kvantificeret med fluorescerende spektroskopi, og beregningen for luminescens kvanteudbyttet blev udført ved hjælp af nøgletal for topområderne.Når du forsøger denne protokol, er det vigtigt at rengøre og aktivere elektroderne ordentligt før belægning. Desuden vil grundig slibning af forløberen elektrolyt blandingen bidrage til at føre til en glat jævn belægning. Forløberen komposit elektrolyt pasta kan også deponeres ved spray belægning eller pulverlakering for at spare tid og materialer.På denne måde kan objekter belagt i større skala. Denne nye teknik kan stimulere videnskabelig udforskning til at indarbejde andre store eller hygroskopiske kompositpartikler, som tidligere var uforenelige med bad, jet eller børste plating.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Preparing Silica Aerogel Monoliths via a Rapid Supercritical Extraction Method

Forberedelse Silica Aerogelpartikler Monoliths via en hurtig Supercritical ekstraktionsmetode

A procedure for the fabrication of monolithic silica aerogels in eight hours or less via a rapid supercritical extraction process is described. The ...

Fluorescence-based Monitoring of PAD4 Activity via a Pro-fluorescence Substrate Analog

Fluorescens-baserede Overvågning af PAD4 aktivitet via en Pro-fluorescens substratanalog

Post-translational modifications may lead to altered protein functional states by increasing the covalent variations on the side chains of many protein ...

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

Syntese af Protein biokonjugater<em&gt; via</em&gt; Cystein-maleimid Kemi

The chemical linking or bioconjugation of proteins to fluorescent dyes, drugs, polymers and other proteins has a broad range of applications, such as the ...

Epitaxial Growth of Perovskite Strontium Titanate on Germanium via Atomic Layer Deposition

Epitaksial dyrkning af Perovskite strontiumtitanat på Germanium via Atomic Layer Deposition

Atomic layer deposition (ALD) is a commercially utilized deposition method for electronic materials. ALD growth of thin films offers thickness control and ...

The Preparation and Properties of Thermo-reversibly Cross-linked Rubber Via Diels-Alder Chemistry

Fremstillingen og egenskaberne af Thermo-reversibelt Tværbundet Rubber Via Diels-Alder Kemi

A method for using Diels Alder thermo-reversible chemistry as cross-linking tool for rubber products is demonstrated. In this work, a commercial ...

Synthesizing Sodium Tungstate and Sodium Molybdate Microcapsules via Bacterial Mineral Excretion

Syntese natriumwolframat og natrium molybdat mikrokapsler via bakteriel Mineral udskillelse

We present a method, the bacterial mineral excretion (BME), for synthesizing two kinds of microcapsules, sodium tungstate and sodium molybdate, and the ...

Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction

Fabrikation og afprøvning af katalytisk aerogeler fremstillet Via Rapid superkritisk ekstraktion

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three ...

Membrane Remodeling of Giant Vesicles in Response to Localized Calcium Ion Gradients

Membran remodellering af gigantiske vesikler i svar til lokaliserede Calcium Ion forløb

In a wide variety of fundamental cell processes, such as membrane trafficking and apoptosis, cell membrane shape transitions occur concurrently with local ...

Synthesis of Substrate-Bound Au Nanowires Via an Active Surface Growth Mechanism

Syntese af substrat-bundet Au Nanowires Via en aktiv overflade vækst mekanisme

Advancing synthetic capabilities is important for the development of nanoscience and nanotechnology. The synthesis of nanowires has always been a ...

A Two-Step Protocol for Umpolung Functionalization of Ketones Via Enolonium Species

En to-trins protokol til Umpolung Functionalization af ketoner Via Enolonium arter

&#945;-Functionalization of ketones via umpolung of enolates by hypervalent iodine reagents is an important concept in synthetic organic chemistry. ...