في السنوات الأخيرة، استمرت متطلبات الأداء المادي في المجالات الصناعية والتكنولوجية في الزيادة، و أفلام رقيقة صلبة لقد أظهرت مزايا فريدة في العديد من التطبيقات. على وجه الخصوص، أصبحت مقاومة التآكل الكيميائي للأغشية الرقيقة الصلبة موضوعًا ساخنًا في الأبحاث والتطبيقات. تُستخدم الأغشية الرقيقة الصلبة المقاومة للتآكل الكيميائي على نطاق واسع في مجال الطيران والإلكترونيات والأدوات الطبية والصناعات الكيميائية، مما يعزز بشكل كبير عمر الخدمة وموثوقية المنتجات.
تعتمد مقاومة التآكل الكيميائي للأغشية الرقيقة الصلبة بشكل أساسي على التركيب الكيميائي والبنية وعملية التحضير لمواد الفيلم. تشمل المواد الشائعة للأغشية الرقيقة الصلبة المقاومة للتآكل الكيميائي نيتريد التيتانيوم (TiN)، وأكسيد الألومنيوم (Al2O3)، ونيتريد الكروم (CrN)، وأفلام الماس. تتميز هذه المواد بالصلابة العالية، الاستقرار الكيميائي الجيد، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة فعالة لتآكل الأحماض والقلويات والأملاح والكواشف الكيميائية الأخرى.
تحتاج الأغشية الرقيقة الصلبة المقاومة للتآكل الكيميائي إلى ثبات كيميائي ممتاز، وقوة ميكانيكية، واستقرار حراري. يجب أن تقاوم مادة الغشاء التآكل بواسطة الأحماض القوية والقلويات والكواشف الكيميائية الأخرى، مما يحافظ على الخواص الفيزيائية والكيميائية المستقرة على المدى الطويل. يجب أن يتمتع الفيلم بصلابة عالية لمقاومة التآكل والتأثيرات الميكانيكية. يجب أن يكون هناك التصاق جيد بين الفيلم والركيزة لمنع التقشير والتشقق. يجب أن يظل الفيلم ثابتًا عند درجات الحرارة العالية دون أن يلين أو يتحلل أو يتأكسد.
تشتمل عمليات تحضير الأغشية الرقيقة الصلبة المقاومة للتآكل الكيميائي بشكل أساسي على ترسيب البخار الكيميائي (CVD)، وترسيب البخار الفيزيائي (PVD)، وترسيب الاخرق. يتم تشكيل الأفلام عن طريق تحلل الغازات التي تحتوي على مكونات مادة الفيلم عند درجات حرارة عالية وترسيبها على سطح الركيزة. على سبيل المثال، يتم تحضير أفلام نيتريد التيتانيوم بشكل شائع باستخدام طريقة CVD. يتم ترسيب مادة الفيلم على سطح الركيزة من خلال العمليات الفيزيائية. تشتمل طرق PVD على التبخر الفراغي والترسيب المتخرق، الذي يستخدم عادة لتحضير أفلام نيتريد الكروم وأفلام الماس. عن طريق القصف الأيوني للمادة المستهدفة، تتناثر الذرات وتترسب على سطح الركيزة لتكوين الفيلم. تُستخدم هذه الطريقة بشكل شائع لتحضير أفلام مقاومة للتآكل الكيميائي ذات كثافة عالية وموحدة.
مع الزيادة المستمرة في الطلب الصناعي، لم تعد الأفلام المقاومة للتآكل الكيميائي ذات الوظيفة الواحدة قادرة على تلبية متطلبات بيئات التطبيقات المعقدة. ولذلك، أصبح تطوير الأغشية الرقيقة الصلبة المقاومة للتآكل الكيميائي نقطة ساخنة للبحث. لا تتمتع هذه الأفلام الوظيفية بمقاومة ممتازة للتآكل الكيميائي فحسب، بل لها أيضًا وظائف متعددة مثل التنظيف الذاتي، والخصائص المضادة للبكتيريا، والتوصيل.
من خلال إدخال الهياكل النانوية على سطح الفيلم، يحقق الفيلم خصائص كارهة للماء أو محبة للماء، مما يتيح وظائف التنظيف الذاتي المستخدمة على نطاق واسع في مجالات مثل الألواح الكهروضوئية ومواد البناء. إن إضافة معادن مضادة للبكتيريا مثل الفضة والنحاس إلى الفيلم يمكنها من الحصول على وظائف مبيدة للجراثيم ومثبطة للجراثيم، ومناسبة للأدوات الطبية وصناعات تغليف المواد الغذائية. يؤدي تطعيم المواد الموصلة في الفيلم إلى تعزيز موصلية الفيلم، ويستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية ومجالات الاستشعار.
تلعب الأغشية الرقيقة الصلبة المقاومة للتآكل الكيميائي دورًا مهمًا في الصناعة الحديثة، حيث توفر حماية موثوقة لمختلف المعدات والأجهزة بأدائها الممتاز. في المستقبل، مع التقدم التكنولوجي المستمر، سوف تتوسع مجالات الأداء والتطبيق للأغشية الرقيقة الصلبة المقاومة للتآكل الكيميائي. وعلى وجه الخصوص، فإن تطوير الأغشية الرقيقة الصلبة الوظيفية سيوفر المزيد من الإمكانيات للتصنيع المتطور ومجالات التكنولوجيا المتطورة. وفي الوقت نفسه، فإن البحث المتعمق حول عمليات التحضير وتقنيات تعديل السطح للأغشية الرقيقة الصلبة المقاومة للتآكل الكيميائي سيساعد على تحقيق تطبيقاتها الصناعية الأوسع.
