Введение
Промышленный процесс нанесения покрытий
Покрытие погружением — это промышленный процесс нанесения покрытий, который используется, например, для производства массовых изделий, таких как покрытые ткани и презервативы, а также специализированных покрытий, например, в биомедицинской области. Покрытие погружением также широко используется в академических исследованиях, где многие проекты в области химической и наноматериаловедения применяют эту технику для создания тонкопленочных покрытий. Одними из первых изделий, изготовленных методом покрытия погружением, могли быть свечи. Для гибких плоских подложек, таких как ткани, покрытие погружением может выполняться как непрерывный процесс «рулон к рулону». Для нанесения покрытия на трехмерный объект его можно просто погрузить в ванну с покрытием и извлечь. При изготовлении презервативов оправка погружается в покрытие. Для некоторых изделий, таких как ранние методы изготовления свечей, процесс повторяется многократно, позволяя серии тонких пленок наращивать толщину до получения относительно толстого конечного продукта. Конечный продукт может включать в себя подложку и покрытие, либо покрытие может быть отделено, образуя объект, состоящий исключительно из высушенного или затвердевшего покрытия, как в случае презерватива. В качестве популярной альтернативы центробежному покрытию (spin coating), методы покрытия погружением часто используются для получения тонких пленок из золь-гель прекурсоров в исследовательских целях, где они обычно применяются для нанесения пленок на плоские или цилиндрические подложки.
Покрытия наночастиц
Покрытие методом погружения используется, например, при изготовлении биокерамических наночастиц, биосенсоров, имплантатов и гибридных покрытий. Так, покрытие методом погружения применялось для разработки простого и быстрого нетермического метода нанесения покрытий для иммобилизации гидроксиапатита и наночастиц TiO2 на полиметилметакрилат. В другом исследовании пористые нанокристаллы целлюлозы и поли(виниловый спирт) – нанокомпозитные пленки CNC/PVA толщиной 25–70 нм были нанесены на стеклянные подложки методом погружения.
Техника соль-геля
Покрытие погружением 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, влияющим, например, на толщину слоя, плотность и пористость. Золь-гель технология — это метод нанесения покрытий, широко используемый в материаловедении для создания защитных, оптических, 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 (взаимосвязанную сеть, обычно полимерную). Содержание жидкости постепенно снижается. Остаточную жидкость можно удалить путем сушки, а также провести термическую обработку для настройки свойств материала в твердом состоянии.