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 arbeidet ble støttet av Aircraft Equipment Reliability and Maintainability Improvement Program og Patuxent Partnership. Townsend ble støttet av et ONR Fakultets stipendiat. Forfatterne anerkjenner også den generelle støtten fra SMCM Kjemi og Biochemistry Department fakultet og studenter, inkludert støtte fra SMCM fotballag.

1. Klargjøre beleggsalter
FORSIKTIG: Nikkelsalter og borsyre er giftige og bør håndteres med riktig personlig verneutstyr, inkludert nitrilhansker, vernebriller og laboratoriefrakk. Sterke syrer og baser skal håndteres i røykhetten, og alle avfallskjemikamikaler skal kastes som farlig avfall.
<ol><li>Bruk en balanse til å veie ut følgende pulver i disse forholdene: 10.000 g NiSO4·6H2O, 2.120 g NiCl2·6H2O, 1.600 g H3BO3</sub...

<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 trinn i elektrostamping. Bathless elektrostamping deler mange av de samme kritiske trinnene med tradisjonell badelektroplating. Disse inkluderer riktig rengjøring av elektrodene, blanding av metallioner i elektrolytten og påføring og ekstern eller kjemisk (elektroløs plating) potensial for å forårsake reduksjon av metall på katoden. I tillegg bør oksidasjonen av anoden og katoden unngås etter syreaktivering ved raskt å skylle med vann og legge disse elektrodene til oppsettet.
<p cl...

Tradisjonell galvanisering er mye brukt til å deponere tynne filmer av en rekke metaller, legeringer og metall-kompositter på ledende overflater for å funksjonalisere dem for den tiltenkteapplikasjonen 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. Denne metoden legger til en metallfinish til deler som brukes i produksjon av luftfart, bilindustrien, militært, medisinsk og elektronisk utstyr. Objektet som skal belagt, katoden, er nedsenket i et vandig bad som inneholder metallsalt forløpere, som reduseres til metall på overflaten av objektet ved bruk av et kjemisk eller elektrisk potensial. Ikke-ladede komposittpartikler kan innlemmes i metallfilmen ved å legge disse til badet under belegg for å forbedre filmegenskapene for økt hardhet i tilfelle av metalloksider og karbider, glatthet med polymerer eller smøring med flytendeoljer 12,13. Men fordi disse partiklene mangler en iboende tiltrekning til katoden, forblir forholdet mellom kompositt som er innlemmet i metallet lav for badplating13,14,15. Dette er spesielt problematisk for store partikler som ikke adsorberer til katoden lenge nok til å bli innebygd av den voksende metallfilmen. I tillegg fungerer hygroskopiske partikler i vandige løsninger, og deres hydreringsskall fungerer som en fysisk barriere som hinder kontakt med katoden16.
Noen lovende metoder har vist seg å redusere denne effekten ved å bruke tørre ikke-polare løsemidler for å fjerne hydreringsbarrierenhelt 17, eller ved å dekorere komposittpartiklene med ladede overflateaktivemolekyler 16 som forstyrrer hydreringsskallet for å tillate kontakt mellom partikkelen og katoden. Men fordi disse metodene involverer organiske materialer, er karbonforurensning mulig i filmen, og nedbrytning av disse organiske materialene kan forekomme ved elektrodene. For eksempel varmes de organiske løsemidlene som brukes (DMSO2 og acetamide) opp til 130 °C i en inert atmosfære for luftfritt belegg; Men vi fant dem å være ustabile under belegg i luft. På grunn av resistiv oppvarming ved elektrodene, kan redoksreaksjoner med organiske materialer føre til urenheter eller steder for heterogen kjernering og vekst av metallnanopartikler18. Som et resultat er det behov for en organisk fri vandig elektroplatingmetode som tar for seg den langvarige utfordringen med partikkelkathode adsorpsjon. Så langt har metallkomposittbadbelegg vist seg å legge inn partikler opp til noen få mikrometer i diameter19 og så høyt som 15 % lasting16,17.
Som svar på dette beskriver vi en uorganisk badeløs elektrostampingsmetode som tvinger komposittpartikler til å bli innebygd i filmen ved høye overflatedekninger til tross for deres store størrelse og hygroskopiskenatur 20. Ved å fjerne badet, innebærer prosessen ikke beholdere med farlige belegg væsker og objektet som skal belagt trenger ikke å senkes ned. Derfor kan store, tungvinte eller på annen måte korrosjons- eller vannfølsomme gjenstander, belagt eller "stemplet" i utvalgte områder med komposittmaterialet. I tillegg krever fjerning av overflødig vann mindre opprydding av flytende farlig avfall.
Her demonstrerer vi denne metoden for å produsere lyse fluorescerende metallfilmer ved å samtidigde deponere giftfrie og luftstabile europium og dysprosium dopet, strontium aluminate (87 ± 30 μm) med nikkel ved høye belastninger (opptil 80%). Dette kommer i motsetning til tidligere eksempler som ble belagt i et bad og derfor var begrenset til små (nanometer til noen mikrometer) fosforer12. I tillegg, tidligere rapportert elektrodepositede filmer fluorescerer bare under kortbølge UV-lys, med unntak av en nylig rapport som vokste 1 - 5 μm selvlysende strontium aluminate krystaller i en aluminafilm med plasma elektrolyttoksidasjon 21. Fluorescerende metallfilmer kan ha vidtrekkende applikasjoner i mange bransjer som involverer svakt lys miljøer inkludert veiskilt belysning21,fly vedlikehold utstyr plassering og identifikasjon20,bil og leketøy dekorasjoner, usynlige meldinger, produkt autentisering22, sikkerhetsbelysning, mechanochromic stress identifikasjon10 og tribological slitasje visuell inspeksjon12,16. Til tross for disse potensielle bruksområdene for glødende metalloverflater, kan denne metoden også utvides til å omfatte flere store og/ eller hygroskopiske komposittpartikler for å produsere et nytt utvalg av metallkomposittfunksjonelle belegg som tidligere ikke var mulig 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

Komposittplating med partikler innebygd i metallmatrisen kan forbedre egenskapene til metallbelegget for å gjøre det mer eller mindre ledende, hardt, holdbart, smurt eller fluorescerende. Det kan imidlertid være mer utfordrende enn metallplating, fordi komposittpartiklene enten er 1) ikke ladet slik at de ikke har en sterk elektrostatisk tiltrekning til katoden, 2) er hygroskopiske og er blokkert av et hydreringsskall, eller 3) for stor til å forbli stagnert ved katoden under omrøring. Her beskriver vi detaljene i en badeløs plating metode som innebærer anode og katode nikkel plater sandwiching en vandig konsentrert elektrolytt pasta som inneholder store hygroskopiske fosforescerende partikler og en hydrofil membran. Etter å ha påført et potensial, blir nikkelmetallet deponert rundt de stillestående fosforpartiklene, og fanger dem i filmen. Komposittbelegget er preget av optisk mikroskopi for filmråhet, tykkelse og komposittoverflatelasting. I tillegg kan fluorescensspektroskopi brukes til å kvantifisere belysningslysheten til disse filmene for å vurdere effekten av ulike nåværende tettheter, beleggvarighet og fosforbelastning.

Etter å ha fulgt denne protokollen, bør et tynt belegg av metall bli belagt på katodeoverflaten og inneholde komposittpartiklene som ble lagt til beleggepastaen. Fluorescerende eller farget partikkelkorporering kan observeres ved visuell inspeksjon som følge av en endring i utseende sammenlignet med den ubestrøkede overflaten (figur 1A1-A3). For å undersøke prosentoverflatedekningen av komposittpartiklene og for å observere overflatemorfologien til belegget, kan opti...

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

Localized Bathless Metal-Composite Plating via Electrostamping

Presentert her er en protokoll av badløs elektroplating, hvor en stillestående metall saltpasta som inneholder komposittpartikler reduseres for å danne metallkompositter ved høy belastning. Denne metoden løser utfordringene som andre vanlige former for galvanisering (jet, børste, bad) av å bygge inn komposittpartikler i metallmatrisen.

Lokalisert Bathless Metal-Kompositt Plating via 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, ...

Elektrostempling fungerer ved å fange komposittpartikler i elektrolytten, og tvinger dem til å platee med metallet. Med denne nye teknikken er høye komposittpartikkelbelastninger mulig selv på vannfølsomme gjenstander. I motsetning til typisk galvanisering krever denne teknikken ikke å senke objektet i et flytende bad.Ethvert ledende objekt, uavhengig av størrelse eller form. Kan være belagt med funksjonelle materialer. Fluorescerende komposittbelegg i metall har vidtrekkende bruksområder for svakt lysmiljøer, inkludert plassering av vedlikeholdsutstyr for fly, veiskiltbelysning og reise logiske markeringer i mekaniske maskindeler.For å begynne å veie nikkelsulfat, nikkelklorid heksahydrat og borsyre som nevnt i teksten manuskriptet og kombinere dem i et hetteglass sammen. Grind denne saltblandingen grundig til et fint pulver. Pass på at du bruker riktig verneutstyr, røykhetter og et system for farlig avfallshåndtering.Deretter veie 1,8 gram europium dysprosium dopet strontium aluminate, europium dopet yttriumoksid eller europium dopet barium, magnesium aluminate og male den til et fint pulver ved hjelp av en porselen mørtel og pestle i ca 10 minutter. Kombiner det malte komposittpulveret med saltblandingen i en beholder for lagring. Vei 0,188 gram av denne blandingen per kvadratcentimeter av beleggområdet og legg den til en åpen toppbeholder tilsett 40 mikroliter vann per kvadratcentimeter belegg til denne blandingen og rør for å oppløse saltet og danne en tykk pasta.Bruk en saks, kutt anoden til en størrelse og form som samsvarer med objektet som skal belagt for å fjerne organisk materiale fra overflaten av anodefolie og katoden rengjør den med 10 Mueller kaliumhydroksid eller natriumhydroksid ved hjelp av en bomullspinne eller klut. Skyll overflaten med vann for å fjerne overflødig base og aktiver deretter metalloverflaten for å motta belegget ved å tørke det med en selektiv konsentrert syre ved hjelp av en bomullspinne eller klut, etter anbefalingene for aktivering av bestemte metalloverflater og legeringer. utføre dette i røykhetten for å unngå eksponering for hydrogenklorid damper raskt deponere forberedt belegg lim på katode objekt, dekker hele området og sørge for å unngå hull.Aktiver anodoverflaten ved å tørke den med konsentrert syre ved hjelp av en bomullspinne eller klut. Hvis beregning av dagens effektivitet er nødvendig registrere massen av anoden og katoden ved hjelp av en analytisk balanse. forhåndsinnstilt en strømforsyning til ønsket strøm- eller spenningsmodus.Klipp et stykke av en hydrofil membran som et nylonark og legg det på toppen av anodebelegget for å unngå direkte kontakt med katoden. Tilsett en liten mengde pasta eller tørr saltblanding på arket. Deretter legger du til to dråper vann for å delvis oppløse saltet.Denne prosessen gjør nylonarket ledende for å tillate massetransport av ioner gjennom elektrolytten som er nødvendig for å balansere ladningen i beleggreaksjonen. Dette kan også oppnås ved å dyppe nylonmembranen i en vandig nikkelsaltblanding. Plasser den aktiverte anoden på toppen og fest både de negative og positive ledningene til katodeobjektet.Dekk hele systemet med plast for å bidra til å beholde vann og bruke moderat trykk. Slå på strømforsyningen og fortsett belegget i ønsket varighet. Slå av strømforsyningen og utsett systemet.Koble fra ledningene og skyll katodeobjektet med vannvask de andre komponentene i systemet ved å bløtlegge dem i vann og kast deretter denne vandige løsningen i den riktig merkede beholderen for farlig avfall. For å fjerne eventuelle ubestrøkede komposittpartikler gned katodeobjektet forsiktig ved hånd med hansker. Registrer massen av anoden og katoden ved hjelp av en analytisk balanse og beregn forskjellen med sin opprinnelige masse.Vær oppmerksom på fluorescerende belegg med en ultrafiolett lampe for å verifisere lysstyrken og konsistensen til metallkompositten. Bruk kronotekometri til å overvåke spenningsendringer under konstant strøm og kronostemplometri for å overvåke endringer i strøm under konstant spenning. Slå på den potensielle hingsten og angi varigheten og den påførte strømmen eller spenningen.forberede belegget som tidligere beskrevet. Normaliser spenningen til en referansestandard ved hjelp av et kalibrert tre elektrodesystem. Plasser en platinatråd som en pseudoreferanseelektrode mellom anoden og nylonarket.Og for å dekke det med et eget nylonark for å unngå kontakt. Deponer noen dråper vann og en liten mengde beleggpasta på anoden. Til slutt koble ledningene til elektrodene deretter forsegle trykk og begynne belegg som beskrevet i teksten manuskriptet.Overvåk endringene i spenning eller strøm. Fluorescerende eller farget partikkelinnkrekorpasjon kan observeres på grunn av en endring i utseende sammenlignet med den ubestrøkede overflaten. Optisk mikroskopi ble brukt til å undersøke overflatedekningen og for å observere overflatemorfologien til belegget.Prøver ble observert på toppen og ned for å avdekke tverrsnittet den prosentvis sammensatte partikkeloverflaten som en tidsfunksjon for Kronoforometri og som en funksjon av gjeldende tetthet for kronopotentiometri øker under belegg. Overflatedekningen er også korrelert med tykkelse. Beleggparametere kan overvåkes under konstant spenning ved hjelp av kronostemplerometri og under konstant strøm ved hjelp av kronopotentiometri Lysstyrken på metallkomposittbelegget ble kvantifisert med fluorescerende spektroskopi og beregningen for luminescens kvanteutbytte ble gjort ved hjelp av forholdene til toppområdene.Når du prøver denne protokollen, er det viktig å rengjøre og aktivere elektrodene før belegg. I tillegg vil grundig sliping av forløperelektrolyttblandingen bidra til å føre til et jevnt jevnt belegg. Forløperen kompositt elektrolytt pasta kan også deponeres ved spray belegg eller pulverlakk for å spare tid og materialer.På denne måten kan objekter belagt i større skala. Denne nye teknikken kan stimulere vitenskapelig utforskning til å innlemme andre store eller hygroskopiske komposittpartikler som tidligere var uforenlige med bad, jet eller børsteplating.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Preparing Silica Aerogel Monoliths via a Rapid Supercritical Extraction Method

Forbereder Silica Aerogel Monoliths via en Rapid superkritisk Extraction Method

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-basert overvåking av 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 av Protein Bioconjugates<em&gt; via</em&gt; Cystein-maleimide kjemi

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

Epitaxial Vekst av Perovskite strontium titanate på Germanium via Atomic Layer Nedfall

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 egenskapene av Thermo-reversibelt tverrbundet gummi Via Diels-Alder kjemi

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

Syntetisere natrium Tungstate og natrium Molybdate Microcapsules via bakteriell Mineral utskillelse

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

Fabrikasjon og Testing av katalytiske Aerogels forberedes Via raske superkritisk ekstraksjon

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 ombygging av gigantiske blemmer svar på lokaliserte kalsium Ion graderinger

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 av underlaget-bundet Au Nanowires Via en aktiv overflate vekst 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-trinns protokoll for Umpolung Functionalization av ketoner Via Enolonium arter

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