Нанесение покрытия погружением — это промышленный процесс нанесения покрытия , который используется, например, для производства объемных продуктов, таких как ткани с покрытием и презервативы , а также специализированных покрытий, например, в области биомедицины. Нанесение покрытия погружением также широко используется в академических исследованиях, где многие проекты по химическому и наноматериальному машиностроению используют метод нанесения покрытия погружением для создания тонкопленочных покрытий.
Самыми ранними изделиями с покрытием методом погружения могли быть свечи. Для гибких ламинарных субстратов, таких как ткани, покрытие методом погружения может выполняться как непрерывный процесс рулон-рулон. Для покрытия 3D-объекта его можно просто вставить и вынуть из ванны с покрытием. Для изготовления презервативов форма погружается в покрытие. Для некоторых изделий, таких как ранние методы изготовления свечей, процесс повторяется много раз, что позволяет серии тонких пленок набухать до относительно толстого конечного объекта.
Конечный продукт может включать в себя субстрат и покрытие, или покрытие может быть снято, чтобы сформировать объект, состоящий исключительно из высушенного или затвердевшего покрытия, как в случае с презервативом.
В качестве популярной альтернативы центрифугированию часто используются методы нанесения покрытий погружением для получения тонких пленок из золь-гель прекурсоров в исследовательских целях, где они обычно используются для нанесения пленок на плоские или цилиндрические подложки . [1]
Процесс нанесения покрытия методом погружения можно разделить на пять этапов: [2]
В непрерывном процессе этапы выполняются непосредственно друг за другом.
Множество факторов влияют на определение конечного состояния покрытия погружением тонкой пленки. Большое разнообразие повторяемых структур и толщин пленок с покрытием погружением может быть изготовлено путем контроля многих факторов: функциональности исходной поверхности подложки, времени погружения, скорости извлечения, количества циклов погружения, состава раствора, концентрации и температуры, количества растворов в каждой последовательности погружения и влажности окружающей среды. Метод покрытия погружением может давать однородные, высококачественные пленки даже на объемных, сложных формах.
Техника нанесения покрытия погружением используется для изготовления тонких пленок методом самосборки и с помощью золь-гель техники. Самосборка может давать толщину пленки ровно в один монослой. Золь-гель техника создает пленки увеличенной, точно контролируемой толщины, которая в основном определяется скоростью осаждения и вязкостью раствора. Как новая область, наночастицы часто используются в качестве материала покрытия. Применения нанесения покрытия погружением включают:
Например, нанесение покрытия погружением использовалось при изготовлении биокерамических наночастиц, биосенсоров, имплантатов и гибридных покрытий. Например, нанесение покрытия погружением использовалось для создания простого, но быстрого нетермического метода покрытия для иммобилизации гидроксиапатита и наночастиц TiO 2 на полиметилметакрилате. [4]
В другом исследовании пористые целлюлозные нанокристаллы и поливиниловый спиртовые нанокомпозитные пленки CNC/PVA толщиной 25–70 нм были нанесены на стеклянные подложки методом погружения. [5]
Нанесение покрытий методом погружения неорганических золей (или так называемый золь-гель синтез ) — это способ создания тонких неорганических или полимерных покрытий. В золь-гель синтезе скорость осаждения является важным параметром, который влияет, например, на толщину слоя, плотность и пористость.
Технология золь-гель — это метод осаждения, который широко используется в материаловедении для создания защитных покрытий, оптических покрытий, керамических покрытий и подобных поверхностей. Эта технология начинается с гидролиза жидкого прекурсора (золя), который подвергается поликонденсации для постепенного получения геля. Этот гель представляет собой двухфазную систему, содержащую как жидкую фазу (растворитель), так и твердую фазу (интегрированная сеть, как правило, полимерная сеть). Доля жидкости уменьшается поэтапно. Оставшуюся жидкость можно удалить путем сушки и сочетать с термической обработкой для адаптации свойств материала твердого тела.