افزایش مقاومت مکانیکی قطعات الکترونیک با فناوری نانو

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، آلیاژ آبکاری شده نیکل-آهن (NiFe) در دستگاه‌های ضبط و ذخیره‌سازی در کامپیوتر، قطعات رله، ورقه استاتور برای موتور ساعت های کوارتز، شیرهای مغناطیسی و الکتریکی و چاپگرها کاربرد دارند.

در واقع چنانچه پوشش به کاررفته در این قطعات دچار خوردگی و یا ساییدگی شود، می‌تواند منجر به خارج شدن قطعه از سرویس کاری شده و برای مدتی نامشخص مجموعه متوقف بماند. یکی از روش‌های ایجاد مقاومت به خوردگی و سایش در این قطعات فلزی، استفاده از پوشش‌هایی با خواص مکانیکی مطلوب‌تر است.

دکتر محمود علی اف خضرائی، استادیار دانشگاه تربیت مدرس گفت: در این طرح نانوپوشش‌هایی چند لایه از جنس آلیاژ NiFe و با ضخامت کمتر از ۱۰۰ نانومتر تولید شده است.

وی در ادامه به کاربردهای اصلی این پوشش‌ها اشاره کرد و افزود: همانطور که اشاره شد، پوشش‌های از جنس NiFe، مصارف مغناطیسی و الکتریکی فراوانی دارند که مهمترین کاربردهای آن‌ها شامل شیرهای الکتریکی و مغناطیسی، پرینترها و رله‌ها و ترانزیستور است.

وی ادامه داد: با توجه به مقاومت مکانیکی و سایشی کم در پوشش‌های NiFe، در این پژوهش سعی شده است با اعمال ساختار چندلایه استحکام آن بهبود یابد. بدیهی است که جایگزینی پوشش یک لایه با نوع چندلایه بر مقاومت مکانیکی آن در سیستم کاری خواهد افزود.

علی اف خضرائی افزایش عمر پوشش و کاهش هزینه‌ها را مهم‌ترین دستاورد این پژوهش معرفی کرد و افزود: در این طرح جهت تولید لایه‌های نانومتری و افزایش استحکام و مقاومت به سایش از روش ارزان و آسان آبکاری پالسی استفاده شده است؛ از طرفی در ساختار این پوشش‌ها از نانوذرات آلومینا به عنوان تقویت کننده استفاده شده است و ساختار آن با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری بررسی شده است.

وی با بیان اینکه آبکاری فرایند روکش‌دهی فلزی است که از طریق احیای کاتیون به وسیله جریان الکتریکی و نشاندن آن به صورت یک لایه روی ماده‌ای دیگر مانند فلز صورت می‌گیرد، بیان کرد: کاتد قطعه‌ای است که قرارست لایه رویش بنشیند و آند فلزی است که روکش است؛ این دو به وسیله الکترولیت، با هم ارتباط الکتریکی دارند و با به کاربردن یکسوکننده، جریان مستقیم به آند می‌رسد و باعث انحلال اتم‌های آن می‌شود.

خضرائی ادامه داد: از طرفی، این اتم‌ها با احیا در فصل مشترک کاتد و الکترولیت، بر روی آن رسوب می‌کنند. سرعت انحلال اتم‌ها از آند و احیای آن‌ها در کاتد برابر است.

این تحقیقات از تلاش‌های وحید ترابی نژاد و محمدحسین الهیارزاده -فارغ التحصیلان دکترای مواد دانشگاه تربیت مدرس- دکتر محمود علی اف خضرائی و دکتر علیرضا صبور روح اقدم- اعضای هیأت علمی این دانشگاه- و حسین علی مددی و تاکشی کاساما از دانشگاه صنعتی دانمارک حاصل شده است.

نتایج این کار در مجله‌ Materials Science & Engineering  با ضریب تأثیر ۳.۰۹۴ (جلد ۷۰۰، سال ۲۰۱۷، صفحات ۴۴۸ تا ۴۵۶) منتشر شده است.