- فروردین ۲۱, ۱۳۹۸
- ارسال شده توسط: تاراپوشش
- بخش: بیومتریال
از انواع روش‌های پوشش‌دهی روی مواد جهت بهبود خاصیت زیست فعالی میتوان به سل- ژل، رسوب‌دهی شیمیایی فاز بخار (CVD)، رسوب‌دهی فیزیکی فاز بخار (PVD) اشاره کرد. از مواد سرامیکی، پلیمری و غیره با خاصیت زیست فعالی بالا می توان جهت پوشش‌دهی و بهبود خاصیت زیست فعالی زیرلایه استفاده کرد.
پوشش دهی سل-ژل:
در این روش در واقع از اصل محلول‌سازی و رسوب‌دهی جامدات در مایعات با استفاده از تغییر پارامترهایی مثل دما استفاده می‌شود و محصولاتی مثل پوشش و پودر به دست می‌آید. برای اینکار، ابتدا از ماده‌ای که می‌خواهد پوشش داده شود یک محلول تهیه کرده و سپس با حرارت دادن این محلول به یک ماده ژلاتینی تبدیل می‌شود. با ادامه حرارت دادن، مواد معلق در محلول روی ماده پذیرنده پوشش رسوب داده می‌شود. این رسوب می‌تواند به صورت یک لایه پیوسته باشد که در آن صورت یک لایه نانومتری تشکیل می‌شود. لازم به ذکر است که پوشش‌هایی که از این روش تولید می‌شوند دارای تخلخلهایی هستند که خواص آنها را ضعیف میکند در نتیجه باید میزان تخلخل آنها را کنترل کرد.
فرآیند سل- ژل شامل یک سری واکنش-های شیمیایی تغییر ناپذیر است که در حقیقت این واکنشها باعث تبدیل مولکول‌های محلول هموژن اولیه به عنوان سل به یک مولکول نامحدود سنگین سه بعدی پلیمری به عنوان ژل می‌شوند، در حقیقت جامد الاستیک به وجودآمده باعث پرشدن حجم محلول موجود می‌شود. مهمترین مزیت این روش تهیه مواد در دمای پایین با هدف تهیه ترکیبات آلی- غیر آلی یا ژل-های متخلخل است.
از مزایای دیگر این روش امکان زینتر مواد مختلف دردماهای پائین تر است. یکنواختی در ترکیب از مزیت‌های دیگر محصولات تولید شده به وسیله روش سل- ژل است زیرا مواد اولیه در مقیاس مولکولی و به صورت محلول با یکدیگر مخلوط می‌شوند. مزیت دیگر حاکی از آن است که با روش سل- ژل امکان تهیه فیبرها و پوشش‌ها در سطح وسیعی از مواد جامد فراهم می‌شود که تولید آنها از طریق دیگر ممکن نیست.
پوشش دهی رسوب‌دهی فیزیکی فاز بخار (Physical Vapor Deposition-PVD)
یکی از روش‌های رسوب گذاری خلاء می‌باشد که می‌تواند برای تولید فیلم‌های نازک و پوشش‌ها استفاده شود. فرایندی است که در آن ماده از یک فاز چگالنده به یک فاز بخار و سپس به فاز چگال نازک تبدیل می‌شود. پوشش‌های صنعتی معمولی که توسط PVD اعمال می‌شود، نیترید تیتانیوم، نیترید زیرکونیوم، نیترید کروم، نیترید آلومینیوم تیتانیوم است. در این فرایند به علت برخورد یون‌های شناور در پلاسما به سطح ماده لایه نشانی شونده، اتم‌های موجود در سطح آن کنده شده و بر روی سطح ماده اصلی می‌نشیند و لایه نازکی بر روی سطح ایجاد میکند. دمای استفاده شده در این فرایند بین ۱۵۰ تا ۵۰۰ درجه سانتی گراد و فشار کاری ۱۰–۲ به ۱۰–۴ میلی بار می‌باشد. به صورت کلی فرایند PVD به دو روش معمول تبخیر حرارتی و اسپری شدن انجام می‌شود.
تبخیر حرارتی یک روش رسوب‌گذاری است که با تبخیر مواد اولیه توسط حرارت دادن مواد با استفاده از روش‌های مناسب در خلاء صورت می‌گیرد. اسپری کردن (Sputtering) نیز یک روش با کمک پلاسما است که بخار را از طریق بمباران با یون‌های گاز شتاب‌دهنده (معمولا گاز آرگون) از هدف منبع به وجود می‌آورد. در هر دو روش تبخیری و اسپری شدن، فاز حاصل از بخار به وسیله مکانیزم تراکم، بر روی بستر مورد نظر قرار می‌گیرد. در رسوب‌گذاری به روش تبخیر فیزیکی، پوشش‌ها روی سطوح جامد از طریق چگالش عنصرها و ترکیب‌ها از فاز گازی تولید می‌شوند.
تبخیر در خلاء، عمومی‌ترین روش تهیه لایه‌های بسیار خالص و تحت شرایط نسبتا کنترل شده است. اصول این روش عموما بر اساس اثرهای کاملا فیزیکی پایه‌ریزی می‌شود، اما ممکن است در بعضی موارد با واکنش‌های شیمیایی نیز همراه باشد. بعضی از این واکنش‌های شیمیایی عمدتا در فناوری انباشت لایه‌های خاص به کار می‌روند.
رسوب‌گذاری به روش تبخیر فیزیکی شامل مراحل ذیل است که در اتمسفر خلا انجام می‌گیرد:
الف) تبدیل ماده تبخیری به حالت گازی از طریق تبخیر یا تصعید و یا کندوپاش کاتدی
ب) انتقال اتم‌ها (مولکول‌ها) از چشمه تبخیر به زیرلایه، در فشار کاهش‌یافته
ج) رسوب این ذره‌ها روی زیرلایه
د) بازآرایی پیوند اتم‌ها روی سطح زیرلایه
رسوب‌دهی شیمیایی فاز بخار (Chemical Vapour Deposition-CVD)
روش رسوب شیمیایی فاز بخار مستلزم رسوب‌گذاری ماده‌ی شامل نانوذرات از فاز گازی است. ماده آنقدر گرم می‌شود تا به صورت گاز درآید و سپس به صورت یک ماده جامد بر روی سطح، معمولاً تحت خلأ رسوب‌گذاری میگردد. ممکن است رسوب‌گذاری مستقیم یا رسوب‌گذاری از طریق واکنش شیمیایی، محصول تازه‌ای را به وجود آورد که با ماده‌ی تبخیر شده تفاوت زیادی داشته باشد. این فرآیند به آسانی نانو پودرهایی از اکسیدها و کاربیدهای فلزات را پدید می‌آورد، مشروط بر اینکه بخارات کربن یا اکسیژن همراه با فلز در محیط وجود داشته باشد. رسوب‌گذاری شیمیایی فاز بخار را، همچنین میتوان برای رشد سطوح مورد استفاده قرار داد. جسمی که قرار است پوشش داده شود در مجاورت با بخار شیمیایی قرار داده می‌شود.
نخستین لایه از مولکول‌ها یا اتم‌ها ممکن است با سطح واکنش دهد یا واکنش ندهد. در هر صورت، این گونه‌های در حال رسوب‌گذاری که برای اولین بار تشکیل شده‌اند، به عنوان بستری که ماده بر روی آن می‌تواند رشد کند، عمل می‌کنند. ساختارهای پدید آمده از این مواد، اغلب در یک ردیف در کنار هم به خط می‌شوند، زیرا مسیری که اتم‌ها و مولکول‌ها در طی آن رسوب‌گذاری گردیده‌اند، تحت تأثیر مولکول‌ها یا اتم‌های همسایه‌ی آنها قرار می‌گیرد.
اگر بستر یا سطح پایه‌ی میزبان که رسوب‌گذاری بر روی آن انجام شده است، فوق‌العاده مسطح باشد، رشد سطحی به بهترین وجه انجام می‌شود. در حین رسوب‌گذاری، مکانی برای بلوری شدن در امتداد محور رسوب‌گذاری ممکن است تشکیل شود، به طوری که ساختار منظم شده و به خط شده به شکل عمودی رشد میکند.