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

עבודה זו נתמכה על ידי התוכנית לאמינות ושיפור התחזוקה של ציוד מטוסים ושותפות Patuxent. טאונסנד נתמך על ידי מלגת מחקר בפקולטה לחקר אונר"ר. המחברים גם מכירים בתמיכה הכללית של הפקולטה לכימיה וביוכימיה של SMCM וסטודנטים, כולל תמיכה של קבוצת הכדורגל SMCM.

1. הכנת מלחי ציפוי
התראה: מלחי ניקל וחומצה בור רעילים ויש לטפל בהם עם ציוד מגן אישי מתאים, כולל כפפות חנקן, משקפי מגן ושכב מעבדה. חומצות חזקות ובסיסים צריכים להיות מטופלים בכסה המנוע אדים, ואת כל הכימיקלים פסולת צריך להיות מסולק כמו פסולת מסוכנת.
<ol><li>באמצעות איזון, לשקול את ה?...

<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>

צעדים קריטיים של התחשמלות. התחשמלות חסרת אמבט חולקת רבים מאותם צעדים קריטיים עם אלקטרופלט אמבטיה מסורתי. אלה כוללים ניקוי נכון של האלקטרודות, ערבוב יונים מתכת לתוך האלקטרוליט ויישום ופוטנציאל חיצוני או כימי (ציפוי אלקטרולס) לגרום להפחתת מתכת על הקתודה. בנוסף, חמצון של האנודה וקת?...

Electroplating מסורתי משמש נרחב להפקדת סרטים דקים של מגוון מתכות, סגסוגות, מתכת מרוכבים על משטחים מוליך כדילתפקד אותם עבור יישום המיועד 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. שיטה זו מוסיפה גימור מתכת לחלקים המשמשים לייצור ציוד תעופה וחלל, כלי רכב, צבא, רפואי ואלקטרוני. האובייקט להיות מצופה, הקתודה, שקוע באמבט מים המכיל מבשרי מלח מתכת, אשר מצטמצמים למתכת על פני השטח של האובייקט על ידי יישום של פוטנציאל כימי או חשמלי. חלקיקים מרוכבים לא טעונים ניתן לשלב לתוך סרט מתכת על ידי הוספת אלה לאמבטיה במהלך ציפוי כדי לשפר את תכונות הסרט עבור קשיחות מוגברת במקרה של תחמוצות מתכת קרבידים, חלקות עם פולימרים או סיכה עם שמניםנוזליים 12,13. עם זאת, מכיוון שלחלקיקים אלה אין משיכה מובנית לתוך הקתודה, היחס בין מרוכבים המשולבים במתכת נותר נמוך עבורציפוי אמבטיה 13,14,15. זה בעייתי במיוחד עבור חלקיקים גדולים שלא adsorb קתודה מספיק זמן כדי להיות מוטבע על ידי סרט מתכת גדל. בנוסף, חלקיקים היגרוסקופיים להסתחרר בפתרונות מים מעטפת הידרציה שלהם פועל כמחסום פיזי המנועע מגע עםקתודה 16.
כמה שיטות מבטיחות הראו כדי למתן את האפקט הזה באמצעות ממיסים יבשים שאינם קוטביים כדי להסיר את מחסום ההידרציהלחלוטין 17, או על ידי לקשט את החלקיקים מרוכבים עם מולקולות פעילישטח טעונים 16 לשבש את מעטפת הידרציה כדי לאפשר מגע בין החלקיק הקתודה. עם זאת, מכיוון ששיטות אלה כרוכות בחומרים אורגניים, זיהום פחמן אפשרי בסרט ופירוק של חומרים אורגניים אלה עלול להתרחש באלקטרודות. לדוגמה, הממסים האורגניים המשמשים (DMSO2 ואצטמיד) מחוממים ל-130°C באווירה אינרטית לציפוי ללא אוויר; עם זאת, מצאנו אותם להיות לא יציבים במהלך ציפוי באוויר. בשל חימום התנגדותי באלקטרודות, תגובות redox עם חומרים אורגניים עלול לגרום לזהומים או אתרים עבור גרעין הטרוגני וצמיחה של חלקיקי מתכת18. כתוצאה מכך, יש צורך בשיטת אלקטרופלציה מים אורגנית ללא דרך הנותן מענה לאתגר ארוך השנים של תסרוקת חלקיקים-קתודה. עד כה, ציפוי אמבטיה מרוכב מתכת הוצג להטביע חלקיקים עד כמה מיקרומטרבקוטר 19 וגבוה ככל 15 %טעינה 16,17.
בתגובה לכך, אנו מתארים שיטת אלקטרו-החתמה חסרת אמבט לאאורגנית המכריחה חלקיקים מורכבים להיות מוטבעים בסרט בכיסויי משטח גבוהים למרות גודלם הגדול והטבע ההיגרוטי20. על ידי הסרת האמבטיה, התהליך אינו כרוך מכולות של נוזלי ציפוי מסוכנים ואת האובייקט להיות מצופה לא צריך להיות שקוע. לכן, אובייקטים גדולים, מסורבלים או אחרים רגישים לקורוזיה או למים, יכולים להיות מצופה או "מוטבעים" באזורים נבחרים עם החומר המורכב. בנוסף, הסרת עודפי מים דורשת פחות ניקוי של פסולת מסוכנת נוזלית.
כאן, אנו מדגימים שיטה זו כדי לייצר סרטי מתכת פלורסנט בהירים על ידי הפקדה לא רעילה ויציבה אוויר europium ו dysprosium מסומם, סטרונציום אלומיניום (87 ± 30 μm) עם ניקל בטעינה גבוהה (עד 80%). זה בא בניגוד לדוגמאות קודמות שהיו מצופים באמבטיה ולכן היו מוגבלים קטן (ננומטר לכמה מיקרומטר) זרחן12. בנוסף, דיווח בעבר על סרטים אלקטרו-מודרים פלואורסצ'ה רק תחת אור UV בגל קצר, למעט דו"ח שפורסם לאחרונה שגדל 1 – 5 μm גבישי אלומיניום סטרונצנטרי זוהר בסרט אלומיניום עם חמצון אלקטרוליטפלזמה 21. סרטי מתכת פלורסנט יכול להיות יישומים מרחיקי לכת בתעשיות רבות המערבות סביבות אור עמום כוללתאורת תמרורים כביש 21, מיקוםציוד תחזוקת מטוסים וזיהוי 20, רכבוקישוטי תעשוי, הודעות בלתי נראות,אימות מוצר 22, תאורתבטיחות, זיהוי מתח mechanochromic10 ו tribological ללבוש בדיקהחזותית 12,16. למרות שימושים פוטנציאליים אלה עבור משטחי מתכת זוהרים, שיטה זו יכולה גם להיות מורחבת כדי לכלול חלקיקים מרוכבים גדולים נוספים ו /או היגרוטסקופיים לייצר מגוון חדש של ציפויים פונקציונליים מתכת מרוכבים שלא היו אפשריים בעבר באמצעות electroplating.

<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

ציפוי מרוכב עם חלקיקים מוטבע לתוך מטריצת מתכת יכול לשפר את המאפיינים של ציפוי מתכת כדי להפוך אותו פחות או יותר מוליך, קשה, עמיד, משומן או פלורסנט. עם זאת, זה יכול להיות מאתגר יותר מאשר ציפוי מתכת, כי החלקיקים מרוכבים הם או 1) לא טעון כך אין להם משיכה אלקטרוסטטית חזקה קתודה, 2) הם היגרוסקופיים וחסומים על ידי מעטפת הידרציה, או 3) גדול מדי כדי להישאר קיפאון בקטודה תוך כדי ערבוב. כאן, אנו מתארים את הפרטים של שיטת ציפוי ללא אמבט הכוללת צלחות ניקל אנודה וקתודה כריך דבק אלקטרוליט מרוכז מים המכיל חלקיקי זרחן היגרוסקופי גדול קרום הידרופילי. לאחר יישום פוטנציאל, מתכת ניקל מופקד סביב חלקיקי זרחן קיפאון, לכידתם בסרט. הציפויים המורכבים מאופיינים במיקרוסקופ אופטי לחוסם הסרט, עובי וטעינת משטחים מורכבים. בנוסף, ספקטרוסקופיה פלואורסנטית יכולה לשמש כדי לכמת את בהירות התאורה של סרטים אלה כדי להעריך את ההשפעות של צפיפויות נוכחיות שונות, משך ציפוי וטעינת זרחן.

לאחר ביצוע פרוטוקול זה, ציפוי דק של מתכת צריך להיות מצופה על פני השטח קתודה ולהכיל את החלקיקים מרוכבים שנוספו ל להדביק ציפוי. שילוב חלקיקים פלורסנט או חלקיקים צבעוניים ניתן לצפות על ידי בדיקה חזותית כתוצאה משינוי במראה בהשוואה למשטח לא מצופים (איור 1A1-A3). כדי לחקור ...

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

Localized Bathless Metal-Composite Plating via Electrostamping

מוצג כאן פרוטוקול של electroplating ללא אמבט, שבו ממרח מלח מתכת קיפאון המכיל חלקיקים מרוכבים מופחתים כדי ליצור מרוכבים מתכת בטעינה גבוהה. שיטה זו מטפלת באתגרים הניצבים בפני צורות נפוצות אחרות של אלקטרופלצ'ים (סילון, מברשת, אמבטיה) של הטבעת חלקיקי מרוכבים במטריצת המתכת.

ציפוי מתכת ללא אמבט מקומי באמצעות Electrostamping

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, ...

הטבעה אלקטרו פועלת על ידי לכידת חלקיקים מרוכבים באלקטרוליט, מכריח אותם צלחת עם המתכת. עם טכניקה חדשה זו, טעינות חלקיקים מרוכבים גבוהים אפשריים אפילו על חפצים רגישים למים. שלא כמו אלקטרופלטינג טיפוסי, טכניקה זו אינה דורשת טביעה של האובייקט באמבטיה נוזלית.כל אובייקט מוליך, ללא קשר לגודלו או צורתו. ניתן לציפוי בחומרים פונקציונליים. ציפויים מרוכבים מתכת פלואורסצנטי יש יישומים מרחיקי לכת עבור סביבות אור עמום כולל מיקום ציוד תחזוקת מטוסים, תאורת תמרור וסימונים לוגיים נסיעות בחלקי מכונות מכניות.כדי להתחיל לשקול ניקל גופרתי, ניקל כלוריד hexahydrate וחומצה בורית כאמור בכתב היד טקסט ולשלב אותם בקבוקון יחד. טוחנים את תערובת המלח ביסודיות לאבקה דקה. הקפידו להשתמש בציוד מגן מתאים, ברדסים אדים ומערכת סילוק פסולת מסוכנת.לאחר מכן, לשקול 1.8 גרם של יורופיום dysprosium מומס אלומיניום סטרונציום אלומיניום, תחמוצת yttrium עם יסתום יורופיום או בריום יורופיום, מגנזיום אלומיניום ולטחון אותו לתוך אבקה דקה באמצעות מרגמה פורצלן ועלי במשך כ 10 דקות. ערבבו את האבקה המרוכבת הקרקעית עם תערובת המלח במיכל לאחסון. לשקול 0.188 גרם של תערובת זו לס"מ מרובע של אזור הציפוי ולהוסיף אותו למיכל העליון פתוח להוסיף 40 microliters של מים לס"מ מרובע של אזור ציפוי לתערובת זו ומערבבים להמיס את המלח ו ליצור הדבק עבה.באמצעות מספריים, לחתוך את האנודה לגודל וצורה התואמים את האובייקט להיות מצופה על מנת להסיר חומר אורגני מפני השטח של רדיד אנודה ואת קתודה לנקות אותו עם 10 מיולר אשלגן הידרוקסיד או נתרן הידרוקסידי באמצעות צמר גפן או בד. לשטוף את פני השטח עם מים כדי להסיר את הבסיס העודף ולאחר מכן להפעיל את משטח המתכת כדי לקבל את הציפוי על ידי ניגוב אותו עם חומצה מרוכזת סלקטיבית באמצעות צמר גפן או בד, בעקבות ההמלצות להפעלת משטחי מתכת ספציפיים סגסוגות. לבצע זאת במכסה המנוע אדים כדי למנוע חשיפה אדי מימן כלוריד במהירות להפקיד את הדבק ציפוי מוכן על האובייקט קתודה, מכסה את האזור כולו ולוודא כדי למנוע פערים.הפעל את משטח אנודה על ידי ניגוב אותו עם חומצה מרוכזת באמצעות ספוגית כותנה או בד. אם נדרש חישוב של היעילות הנוכחית, רשום את המסה של האנודה והקתודה באמצעות איזון אנליטי. הקם מראש ספק כוח למצב הזרם או המתח הרצוי.חותכים חתיכה של קרום הידרופילי כגון גיליון ניילון ומ מניחים אותו על גבי הדבק ציפוי אנודה, כדי למנוע מגע ישיר עם קתודה. מוסיפים כמות קטנה של הדבק או תערובת מלח יבש על הסדין. לאחר מכן, מוסיפים שתי טיפות מים כדי להמיס חלקית את המלח.תהליך זה הופך את גיליון הניילון מוליך כדי לאפשר הובלה המונית של היונים דרך האלקטרוליט אשר יש צורך לאזן את המטען בתגובת הציפוי. זה יכול להתבצע גם על ידי טבילת קרום ניילון בתערובת מלח ניקל מים. מניחים את האנודה המופעלת על גבי ולצרף הן את הפניות שליליות וחיוביות לאובייקט קתודה.מכסים את המערכת כולה בפלסטיק כדי לסייע בשמירה על מים ולהפעיל לחץ מתון. הפעל את ספק הכוח והמשך לציפוי למשך זמן רצוי. כבה את ספק הכוח וחשוף את המערכת.נתק את הלידים ושטוף את אובייקט הקתודה במים לשטוף את הרכיבים האחרים של המערכת על ידי השרייתם במים ולאחר מכן להשליך את הפתרון הממיקי הזה במיכל פסולת מסוכנת שכותרתו כראוי. כדי להסיר חלקיקים מרוכבים לא צמודים בעדינות שפשף את האובייקט קתודה ביד לובש כפפות. רשום את המסה של האנודה והקתודה באמצעות איזון אנליטי וחשב את ההפרש עם המסה המקורית שלהם.שימו לב לציפויים פלואורסצנטיים עם מנורה אולטרה סגולה כדי לאמת את הבהירות והעקביות של מרוכב המתכת. השתמש chronopotentiometry כדי לפקח על שינויים במתח תחת זרם קבוע כרונואמפרומרטריה כדי לפקח על שינויים בזרם תחת מתח קבוע. הפעל את הרבעה הפוטנציאלי לייעד את משך הזמן ואת הזרם או המתח להחיל.להכין את הציפוי כפי שתואר קודם לכן. לנרמל את המתח לתקן ייחוס באמצעות מערכת שלוש אלקטרודות מכוילת. מניחים חוט פלטינה כאלקטרודה התייחסות מדומה בין האנודה לבין גיליון הניילון.ולכסות אותו עם גיליון ניילון נפרד כדי למנוע מגע. הפקד כמה טיפות מים כמות קטנה של משחת ציפוי על האנודה. לבסוף לחבר את הלידים אל האלקטרודות ואז לאטום לחץ ולהתחיל ציפוי כמתואר בכתב היד טקסט.נטר את השינויים במתח או בזרם. שילוב חלקיקים פלואורסצנטי או צבעוני ניתן לראות עקב שינוי במראה לעומת פני השטח ללא צביטה. מיקרוסקופיה אופטית שימשה כדי לחקור את כיסוי פני השטח ולצפות במורפולוגיה פני השטח של הציפוי.דגימות נצפו מלמעלה למטה או לחתוך כדי לחשוף את חתך רוחב כיסוי משטח חלקיקים מרוכבים אחוז כפונקציה של זמן עבור Chronoamperometry וכפונקציה של צפיפות הנוכחית עבור גידולים כרונופוטנטיומטריה במהלך הציפוי. כיסוי פני השטח מתואם גם עם עובי. פרמטרי ציפוי ניתן לפקח תחת מתח קבוע באמצעות כרונואמפרומטריה ותחת זרם קבוע באמצעות chronopotentiometry הבהירות של ציפויים מרוכבים מתכת היה מכומת עם ספקטרוסקופיה פלואורסצנטי ואת החישוב עבור תשואה קוונטית זוהר נעשה באמצעות היחסים של אזורי השיא.בעת ניסיון פרוטוקול זה, חשוב לנקות ולהפעיל כראוי את האלקטרודות לפני הציפוי. בנוסף, שחיקה יסודית של תערובת האלקטרוליטים המבשרת תסייע להוביל לציפוי אחיד וחלק. הדבק אלקטרוליטים מרוכבים מבשר יכול להיות מופקד גם על ידי ציפוי ספריי או ציפוי אבקה כדי לחסוך זמן וחומרים.בדרך זו ניתן לציפוי אובייקטים בקנה מידה גדול יותר. טכניקה חדשה זו עשויה לעורר חקירה מדעית כדי לשלב חלקיקים מרוכבים גדולים או היגרוסקופיים אחרים שלא תאם בעבר עם ציפוי אמבטיה, סילון או מברשת.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Preparing Silica Aerogel Monoliths via a Rapid Supercritical Extraction Method

הכנת מונוליתים Aerogel סיליקה באמצעות ראפיד סופר קריטי חילוץ שיטה

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

ניטור קרינה מבוססת פעילות PAD4 באמצעות אנלוגי מצע פרו-הקרינה

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

סינתזה של חלבון Bioconjugates<em&gt; דרך</em&gt; כימיה ציסטאין-maleimide

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

הצמיחה epitaxial של perovskite סטרונציום Titanate על גרמניום באמצעות הפקדת אטומית Layer

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

הכנת המאפיינים של Thermo-הפיך צולב הגומי Via דילס-אלדר לכימיה

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

סינתזה Tungstate נתרן, סודיום Molybdate מהמיקרו קפסולות באמצעות חיידקים הפרשה מינרלי

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

ייצור ובדיקה של Aerogels קטליטי להכין אותה באמצעות מיצוי דודי סופר מהיר

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

ממברנה שיפוץ של שלפוחית ענקית בתגובה מעברי צבע יון סידן לשפות אחרות

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

סינתזה של המצע מכורך Au Nanowires באמצעות מנגנון הצמיחה הפעילה משטח

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

פרוטוקול דו-שלבי עבור Umpolung Functionalization של קטונים ויה Enolonium מינים

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