بررسي تأثير فركانس ميدان الكتريكي غير يكنواخت بر ايجاد ترك در جريان لايه نشاني الكتروفورتيك نانوذرات اكسيد روي

The effect of non-uniform electric field frequency on crack formation during alternating electrophoretic deposition of ZnO nanoparticles

در پژوهش حاضر، از اعمال ميدان الكتريكي غير يكنواخت به عنوان روشي ساده و كم هزينه جهت انتقال و جا به جايي نانوذرات سراميكي استفاده گرديد. بدين منظور، لايه نشاني الكتروفورتيك نانوذرات اكسيد روي بر روي الكترودهاي هم صفحه از جنس طلا در ولتاژ 35V و زمان 15min در محيط استن خالص با هدف دستيابي به لايه اي بدون ترك به انجام رسيد . تصاوير بدست آمده از ميك روسكوپ نوري و الكتروني روبشي (SEM) نشان مي دهد كه در فركانس 1Hz ، لايه ي تشكيل شده در فضاي بين دو الكترود داراي ترك مي باشد. با افزايش فركانس به 100 و 1000Hz ، به دليل تغيير مكانيزم نشست، از حضور ذرات در فضاي بين دو الكترود كاسته شده و ترك ها حذف مي شوند. اما در 10000Hz ، با توجه به وجود نيروي دي الكتروفورس به عنوان نيروي غالبِ وارد بر گشتاور دو قطبي ذرات معلق، ذرات با قرار گرفتن در امتداد خطوط ميدان الكتريكي فاصله ي بين دو الكترود را با تشكيل زنجيره به طور كامل پل مي زنند. در اين حالت، تركي در ساختار لايه مشاهده نشد.

In present study, non-uniform alternating electric fields were used as a facile method for manipulation of ceramic nanoparticles. Low frequency electrophoretic deposition of ZnO nanoparticles was performed at 35 V and frequency range of 1 Hz to 10 kHz on co-planar gold electrodes with gap width of about 170 microns. Scanning and optical microscopy results obtained from the deposition pattern showed that the layer formed within the electrode gap at 1 Hz included microcracks. As the frequency was increased to 100 Hz and 1 kHz, the dominance of a new deposition mechanism reduced the presence of particles within the gap and resulted in an inevitable elimination of the cracks. Finally, at 10 kHz, ZnO nanoparticles were aligned along the electric field lines to make chains connecting the two electrode edges. The chain-like pattern was formed due to dielectrophoresis force exerted on the dipole moment of the polarized particles at 10 kHz. The layer obtained at such conditions was observed to be crack-free.