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

Detta arbete stöddes av Aircraft Equipment Reliability and Maintainability Improvement Program och Patuxent Partnership. Townsend stöddes av en ONR Faculty Research Fellowship. Författarna erkänner också det allmänna stödet från SMCM kemi och biokemi institutionen fakultet och studenter, inklusive stöd från SMCM fotbollslag.

1. Förbereda beläggningssalter
VAR FÖRSIKTIG: Nickelsalter och borsyra är giftiga och bör hanteras med korrekt personlig skyddsutrustning inklusive nitrilhandskar, skyddsglasögon och en labbrock. Starka syror och baser bör hanteras i rökhuven, och alla avfallskemikalier bör kasseras som farligt avfall.
<ol><li>Med hjälp av en balans, väg ut följande pulver i dessa nyckeltal: 10.000 g Av NiSO4·6H2O, 2.120 g av NiCl2·6H2O, 1.600 g av H<...

<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>

Kritiska steg av elektrostamning. Badlös elektrostamping delar många av samma kritiska steg med traditionell badelektrpling. Dessa inkluderar korrekt rengöring av elektroderna, blandning av metalljoner i elektrolyten och applicering och yttre eller kemisk (elektrolös plätering) potential att orsaka minskning av metall på katoden. Dessutom bör oxidationen av anoden och katoden undvikas efter syraaktivering genom att snabbt skölja med vatten och tillsätta dessa elektroder i uppställningen.
<p...

Traditionell galvanisering används ofta för att deponera tunna filmer av en mängd olika metaller, legeringar, och metall-kompositer på ledande ytor för att funktionsdugliga dem för den avsedda tillämpningen1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. Denna metod lägger till en metall finish till delar som används i tillverkningen av flyg-, fordonsindustrin, militär, medicinsk, och elektronisk utrustning. Det föremål som ska pläterades, katoden, är nedsänkt i ett vattenhaltigt bad som innehåller metallsaltprekursorer, som reduceras till metall vid föremålets yta genom tillämpning av en kemisk eller elektrisk potential. Icke laddade sammansatta partiklar kan införlivas i metallfilmen genom att lägga till dessa i badet under beläggningen för att förstärka filmegenskaperna för ökad hårdhet när det gäller metalloxider och karbider, jämnhet med polymerer eller smörjning med flytande oljor12,13. Men eftersom dessa partiklar saknar en inneboende attraktion till katoden, förhållandet mellan komposit som är införlivad i metallen förblir låg för bad plätering13,14,15. Detta är särskilt problematiskt för stora partiklar som inte adsorberar till katoden tillräckligt länge för att bäddas in av den växande metallfilmen. Dessutom, hygroskopiska partiklar solvate i vattenlösningar och deras hydrering skal fungerar som en fysisk barriär som hinder för kontakt medkatoden 16.
Vissa lovande metoder har visat sig mildra denna effekt genom att använda torra icke-polära lösningsmedel för att avlägsna hydreringsbarriärenhelt 17, eller genom att dekorera de sammansatta partiklarna med laddade ytaktivamolekyler 16 som stör hydreringsskalet för att tillåta kontakt mellan partikeln och katoden. Men eftersom dessa metoder innebär organiska material, kolföroreningar är möjligt i filmen och nedbrytning av dessa organiska material kan uppstå vid elektroderna. Till exempel upphettas de organiska lösningsmedel (DMSO2 och acetamid) till 130 °C i en inert atmosfär för luftfri beläggning; vi fann dem dock vara instabila under beläggning i luft. På grund av resistiv uppvärmning vid elektroderna kan redoxreaktioner med organiska material resultera i föroreningar eller platser för heterogen kärnbildning och tillväxt av metallnanopartiklar18. Som ett resultat finns det ett behov av en organisk-fri vattenhaltig galvanisering metod som tar itu med den långvariga utmaningen av partikel-katod adsorption. Hittills har metall-komposit bad beläggning visat sig bädda in partiklar upp till några mikrometer i diameter19 och så hög som 15 %lastning 16,17.
Som svar på detta beskriver vi en oorganisk badlös elektrostampingmetod som tvingar kompositpartiklar att bli inbäddade i filmen vid höga yttäckningar trots sin stora storlek och hygroskopiska natur20. Genom att ta bort badet, processen inte innebär behållare av farliga beläggning vätskor och det objekt som skall pläteras behöver inte vara nedsänkt. Därför kan stora, besvärliga eller på annat sätt korrosions- eller vattenkänsliga föremål, pläterade eller "stämplade" i utvalda områden med kompositmaterialet. Dessutom kräver avlägsnandet av överflödigt vatten mindre sanering av flytande farligt avfall.
Här visar vi denna metod för att producera ljusa fluorescerande metall filmer genom att ko-depositing giftfria och luft-stabil europium och dysprosium dopade, strontium aluminate (87 ± 30 μm) med nickel vid höga lastningar (upp till 80%). Detta kommer i kontrast till tidigare exempel som var pläterade i ett bad och därför var begränsade till små (nanometer till några mikrometrar) fosforer12. Dessutom tidigare rapporterade elektrodepositerade filmer fluorescerar endast under kortvågs UV-ljus, med undantag för en färsk rapport som växte 1 – 5 μm luminescent strontium aluminate kristaller i en aluminiumoxidfilm med plasma elektrolytoxidering21. Fluorescerande metall filmer kan ha långtgående tillämpningar i många branscher som involverar svagt ljus miljöer inklusive vägskylt belysning21, flygplan underhållsutrustning plats och identifiering20,bil och leksak dekorationer, osynliga meddelanden,produktautentisering 22, säkerhetsbelysning, mekanokromisk stress identifiering10 och tribological slitage visuell inspektion12,16. Trots dessa potentiella användningsområden för glödande metallytor, skulle denna metod också kunna utvidgas till att omfatta ytterligare stora och/eller hygroskopiska sammansatta partiklar för att producera en ny sort av metall-sammansatta funktionella beläggningar som tidigare inte var möjliga 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

Kompositplätering med partiklar inbäddade i metallmatrisen kan förstärka egenskaperna hos metallbeläggningen för att göra den mer eller mindre ledande, hård, slitstark, smord eller fluorescerande. Det kan dock vara mer utmanande än metallplätering, eftersom de sammansatta partiklarna antingen 1) inte laddas så att de inte har en stark elektrostatisk attraktion till katoden, 2) är hygroskopiska och blockeras av ett hydreringsskal, eller 3) för stor för att förbli stagnera vid katoden under omrörning. Här beskriver vi detaljerna i en badlös plätering metod som innebär anod och katod nickel plattor sandwiching en vattenhaltig koncentrerad elektrolyt pasta som innehåller stora hygroskopiska fosforescerande partiklar och en hydrofil membran. Efter applicering av en potential, är nickel metallen deponeras runt stillastående fosfor partiklar, fånga dem i filmen. De sammansatta beläggningarna kännetecknas av optisk mikroskopi för film råhet, tjocklek och komposit yta lastning. Dessutom kan fluorescensspektroskopi användas för att kvantifiera belysningsljusstyrkan i dessa filmer för att bedöma effekterna av olika aktuella tätheter, beläggningslängd och fosforlastning.

Efter att ha följt detta protokoll bör en tunn beläggning av metall bli pläterad på katodytan och innehålla de sammansatta partiklarna som tillsattes i beläggningspastan. Fluorescerande eller färgad partikelinkorporering kan observeras genom visuell inspektion till följd av en förändring i utseende jämfört med den obelagda ytan (Figur 1A1-A3). För att undersöka kompositpartiklarnas procentiga yttäckning och för att observera ytmorfologin för beläggningen k...

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

Localized Bathless Metal-Composite Plating via Electrostamping

Presenteras här är ett protokoll av badlös galvanisering, där en stillastående metall salt pasta som innehåller kompositpartiklar reduceras för att bilda metall kompositer vid hög lastning. Denna metod tar upp de utmaningar som andra vanliga former av galvanisering (jet, borste, bad) av inbäddning kompositer partiklar i metallmatrisen.

Lokaliserad Bathless Metal-Composite Plating via Elektrostamning

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, ...

Electro stämpling fungerar genom att fånga sammansatta partiklar i elektrolyten, tvingar dem att platta med metallen. Med denna nya teknik är hög komposit partikel laster möjligt även på vatten känsliga objekt. Till skillnad från typisk galvanisering kräver denna teknik inte att objektet dränks i ett flytande bad.Alla ledande föremål, oavsett dess storlek eller form. Kan beläggas med funktionella material. Fluorescerande metall komposit beläggningar har långtgående tillämpningar för svagt ljus miljöer inklusive flygplan underhållsutrustning plats, vägskylt belysning och resor logiska markeringar i mekaniskt maskindelar.Till att börja väga nickelsulfat, nickelklorid hexahydrat och borsyra som nämns i texten manuskriptet och kombinera dem i en injektionsflaska tillsammans. Mala denna saltblandning noggrant till ett fint pulver. Se till att använda rätt skyddsutrustning, rökkåpor och ett system för bortskaffande av farligt avfall.Nästa, Väg 1,8 gram europium dysprosium dopade strontium aluminat, europium dopade yttriumoxid eller europium dopade barium, magnesium aluminat och slipa den till ett fint pulver med hjälp av ett porslin mortel och mortelstöt i cirka 10 minuter. Kombinera det malda sammansatta pulvret med saltblandningen i en behållare för förvaring. Väg 0.188 gram av denna blandning per kvadratcentimeter av beläggningsområdet och lägg till den i en öppen toppbehållare tillsätt 40 mikroliter vatten per kvadratcentimeter av beläggningsområde till denna blandning och rör om för att lösa upp saltet och bilda en tjock pasta.Skär med en sax till en storlek och form som matchar det föremål som ska pläterades för att ta bort organiskt material från anodfoliens yta och katoden rengör den med 10 Mueller kaliumhydroxid eller natriumhydroxid med hjälp av en bomullspinne eller trasa. Skölj ytan med vatten för att avlägsna överskottsbasen aktivera sedan metallytan för att ta emot beläggningen genom att torka av den med en selektiv koncentrerad syra med hjälp av en bomullspinne eller trasa, efter rekommendationerna för aktivering av specifika metallytor och legeringar. utföra detta i rökhuven för att undvika exponering för vätekloridångor snabbt deponera den förberedda beläggningspastan på katodobjektet, som täcker hela området och ser till att undvika luckor.Aktivera anodytan genom att torka av den med koncentrerad syra med hjälp av en bomullspinne eller en trasa. Om beräkning av aktuell effektivitet krävs registrera massan av anoden och katoden med hjälp av en analytisk balans. förinställa en strömförsörjning till önskat ström- eller spänningsläge.Klipp en bit av ett hydrofilt membran som ett nylonark och placera den ovanpå anodbeläggningspastan för att undvika direkt kontakt med katoden. Tillsätt en liten mängd pasta eller torr saltblandning på arket. Därefter tillsätt två droppar vatten för att delvis lösa upp saltet.Denna process gör nylon ark ledande för att tillåta masstransport av joner genom elektrolyten som är nödvändig för att balansera laddning i beläggningsreaktionen. Detta kan också åstadkommas genom att doppa nylonmembranet i en vattenhaltig nickelsaltblandning. Placera den aktiverade anoden ovanpå och fäst både de negativa och positiva leder till katodobjektet.Täck hela systemet med plast för att hjälpa till att behålla vatten och tillämpa måttligt tryck. Slå på nätaggregatet och fortsätt beläggningen under en önskad varaktighet. Stäng av strömförsörjningen och exponera systemet.Koppla bort ledningarna och skölj katodobjektet med vatten tvätta de andra komponenterna i systemet genom att blötlägga dem i vatten och sedan kassera denna vattenlösning i den korrekt märkta behållaren för farligt avfall. För att avlägsna eventuella obelagda sammansatta partiklar gnuggade försiktigt katodobjektet för hand med handskar. Registrera massan av anoden och katoden med hjälp av en analytisk balans och beräkna skillnaden med sin ursprungliga massa.Observera fluorescerande beläggningar med en ultraviolett lampa för att verifiera ljusstyrkan och konsistensen hos metallkompositen. Använd kronopotentiometry för att övervaka förändringar i spänning under konstant ström och kronoamperometri för att övervaka förändringar i ström under konstant spänning. Slå på den potentiella stud och utse varaktighet och den tillämpade ström eller spänning.förbereda beläggningen som tidigare beskrivits. Normalisera spänningen till en referensstandard med hjälp av ett kalibrerat tre elektrodsystem. Placera en platinatråd som en pseudoreferenselektrod mellan anoden och nylonarket.Och för att täcka den med en separat nylonark för att undvika kontakt. Deponera några droppar vatten och en liten mängd beläggning pasta på anoden. Slutligen ansluta leder till elektroderna sedan tätning press och börja beläggning som beskrivs i texten manuskriptet.Övervaka förändringarna i spänning eller ström. Fluorescerande eller färgad partikelinkorporering kan observeras på grund av en förändring i utseende jämfört med den obelagda ytan. Optisk mikroskopi användes för att undersöka yttäckningen och för att observera ytmorfologin hos beläggningen.Prover observerades uppifrån eller ned eller skära för att avslöja tvärsnittet procent sammansatt partikel yta täckning som en funktion av tid för Chronoamperometry och som en funktion av ström densitet för kronopotentiometi ökar under beläggning. Yttäckningen är också korrelerad med tjocklek. Beläggningsparametrar kan övervakas under konstant spänning med hjälp av kronomperometri och under konstant ström med hjälp av kronopotentiometry Ljusstyrkan Ljusstyrkan hos metallkompositbeläggningarna kvantifierades med fluorescerande spektroskopi och beräkningen för luminimetriavkastning gjordes med hjälp av nyckeltalen för toppområdena.Vid försök med detta protokoll är det viktigt att rengöra och aktivera elektroderna på rätt sätt före beläggning. Dessutom kommer grundligt slipning av föregångaren elektrolyt blandningen bidra till att leda till en jämn jämn beläggning. Föregångaren komposit elektrolyt pasta kan också deponeras genom sprutlack eller pulverlack för att spara tid och material.På så sätt kan föremål beläggas i större skala. Denna nya teknik kan stimulera vetenskaplig prospektering att införliva andra stora eller hygroskopiska sammansatta partiklar som tidigare var oförenliga med bad, jet eller pensel plätering.

Research

JoVE Journal

Chemistry

Preparing Silica Aerogel Monoliths via a Rapid Supercritical Extraction Method

Förbereda Silica Aerogel monoliter via en snabb superkritisk extraktion metod

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-baserad övervakning av PAD4 aktivitet via en Pro-fluorescens Substrat Analog

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

Syntesen av protein biokonjugat<em&gt; via</em&gt; Cystein-maleimid Chemistry

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

Epitaxiell tillväxt av 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

Framställningen och egenskaperna av Thermo-reversibelt tvärbundet gummi 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

Syntetisera natrium volframhaltigt och natrium molybdat mikrokapslar via bakteriell Mineral utsöndring

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

Tillverkning och provning av katalytisk Aerogel redo Via snabba Överkritisk extraktion

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

Membranet omdaning av gigantiska blåsor som svar på lokaliserade kalcium Jon övertoningar

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

Syntesen av substrat-bundna Au nanotrådar Via en aktiv yta tillväxt mekanism

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

Ett två-stegs protokoll för Umpolung funktionalisering 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. ...