නිකල් ආලේපනය යනු නිශ්චිතවම පාලනය කරන ලද නිකල් මත පදනම් වූ සංයුක්ත තට්ටුවක් නිර්මාණය කරන තීරණාත්මක ක්‍රියාකාරී වෙනස් කිරීමේ ක්‍රියාවලියකි, එමඟින්තඹ තීරුආන්තික තත්වයන් යටතේ සුවිශේෂී ස්ථාවරත්වයක් පවත්වා ගැනීමට. මෙම ලිපියෙන් ඉදිරි ගමන ගවේෂණය කරයිනිකල් ආලේපිත තඹ තීරුතාක්ෂණය කෝණ තුනකින් - තාප සහ විඛාදන ආරක්ෂාව, විද්‍යුත් චුම්භක ආවරණ සහ ක්‍රියාවලි නවෝත්පාදනය. භාවිතා කිරීමසිවන් ලෝහයඋදාහරණයක් ලෙස නැනෝ පරිමාණ නිකල් ආලේපන තාක්ෂණය භාවිතා කළ විට, එය නව ශක්තිය සහ අභ්‍යවකාශය වැනි දියුණු ක්ෂේත්‍රවල ද්‍රව්‍යයේ වටිනාකම ඉස්මතු කරයි.
1. නිකල් ආලේපනයේ ද්විත්ව ආරක්ෂණ යාන්ත්‍රණය සහ කාර්ය සාධන ඉදිරි ගමන
1.1 අධික උෂ්ණත්ව ආරක්ෂාව සඳහා භෞතික හා රසායනික යාන්ත්‍රණ
නිකල් තට්ටුවක් (0.1μm ඝනකම) උසස් අධි උෂ්ණත්ව ආරක්ෂාවක් ලබා දෙන්නේ:
- තාප ස්ථායිතාව:නිකල් වල ද්‍රවාංකය 1455°C (තඹ වල 1085°C හා සසඳන විට). 200–400°C දී, එහි ඔක්සිකරණ අනුපාතය තඹ වල ද්‍රවාංකයෙන් 1/10 ක් පමණි (0.02mg/cm²·h vs. 0.2mg/cm²·h).
- විසරණ බාධකය:එය තඹ පරමාණු මතුපිටට සංක්‍රමණය වීම මර්දනය කරයි, විසරණ සංගුණකය 10⁻¹⁴ සිට 10⁻¹⁸ cm²/s දක්වා අඩු කරයි.
- ආතති බෆරින්:13.4ppm/°C තාප ප්‍රසාරණ සංගුණකය (තඹ වල 17ppm/°C හා සසඳන විට) සමඟින්, එය තාප ආතතිය 40% කින් අඩු කරයි.
1.2 "ත්‍රිමාණ ආරක්ෂක" පද්ධතියක් සහිත විඛාදන ප්‍රතිරෝධය
| විඛාදන වර්ගය | අසාර්ථක වීමට කාලය (ප්‍රතිකාර නොකළ) | අසාර්ථක වීමට කාලය (නිකල් ආලේපිත) | වැඩිදියුණු කිරීම |
| ලුණු ඉසින (5% NaCl) | පැය 24 (මලකඩ) | පැය 2,000 (විඛාදනයකින් තොරව) | 83x |
| ආම්ලික (pH = 3) | පැය 2 (සිදුරු) | පැය 120 (බර අඩුවීම 1% ට වඩා අඩු) | 60x |
| ක්ෂාරීය (pH = 10) | පැය 48 (කුඩු කිරීම) | පැය 720 (සුමට මතුපිට) | 15x |
2. 0.1μm ආලේපනයේ "රන් රීතිය"
2.1 ඝනකම ප්‍රශස්ත කිරීම සඳහා විද්‍යාත්මක පදනම
සීමිත මූලද්‍රව්‍ය සමාකරණ සහ පර්යේෂණාත්මක දත්ත මගින් 0.1μm නිකල් තට්ටුවක් ප්‍රශස්ත සමතුලිතතාවයක් සපයන බව සනාථ කරයි:
- සන්නායකතාවය:ප්‍රතිරෝධකතාව 8% කින් පමණක් වැඩි වේ (0.017Ω·mm²/m සිට 0.0184Ω·mm²/m දක්වා).
- යාන්ත්‍රික කාර්ය සාධනය:ආතන්ය ශක්තිය 450MPa දක්වා ඉහළ යයි (හිස් තඹ සඳහා 350MPa සිට), දිගුව 15% ට වඩා පවතී.
- පිරිවැය පාලනය:සාම්ප්‍රදායික 1μm ආලේපන හා සසඳන විට නිකල් භාවිතය 90% කින් අඩු වන අතර, පිරිවැය CNY/m² 25 කින් අඩු කරයි.
2.2 විද්‍යුත් චුම්භක ආවරණයේ "නොපෙනෙන පලිහ" බලපෑම
නිකල් ස්ථරයේ ඝණකම ආවරණ කාර්යක්ෂමතාව (SE) සමඟ ඝාතීය ලෙස සහසම්බන්ධ වේ:
SE(dB) = 20 + 50·log₁₀(t/0.1μm)
t = 0.1μm දී, SE = 20dB.
1GHz සංඛ්‍යාතයේදී:
- විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර ආරක්ෂණය:>35dB (99.97% විකිරණ අවහිර කරයි).
- චුම්බක ක්ෂේත්‍ර ආවරණ:>28dB (MIL-STD-461G හමුවෙයි).
3. සිවන් ලෝහය: නැනෝ-නිරවද්‍ය නිකල් ආලේපනය පිළිබඳ ප්‍රවීණයන්
3.1 විද්‍යුත් ආලේපනයේ තාක්ෂණික ඉදිරි ගමන
සිවන් ලෝහයස්පන්දන විද්‍යුත් ආලේපනය සහ නැනෝ-ආකලන සංයුක්ත ශිල්පීය ක්‍රම භාවිතා කරයි:
- ස්පන්දන පරාමිතීන්:ඉදිරි ධාරා ඝනත්වය 3A/dm² (80% කාර්ය චක්‍රය), ප්‍රතිලෝම ධාරාව 0.5A/dm² (20% කාර්ය චක්‍රය).
- නැනෝ-නිරවද්‍ය පාලනය:2nm නිකල් බීජ (ඝනත්වය > 10¹² අංශු/cm²) ඇතුළත් කර, ධාන්‍ය ප්‍රමාණය ≤20nm ලබා ගනී.
- ඒකාකාර ඝනකම:විචලන සංගුණකය (CV) <3% (කර්මාන්ත සාමාන්‍යය >8%).
3.2 සුපිරි කාර්ය සාධන මිනුම්
| මෙට්‍රික් | ජාත්‍යන්තර IPC-4562 ප්‍රමිතිය | සිවන් ලෝහයනිකල් ආලේපිත තඹ තීරු | වාසිය |
| මතුපිට රළුබව Ra (μm) | ≤0.15 යනු | 0.05–0.08 | -47% |
| ආලේපන ඝණකම අපගමනය (%) | ≤±15 ≤±15 | ≤±5 | -67% |
| ඇලවුම් ශක්තිය (MPa) | ≥20 | 35-40 | +75% |
| අධි-උෂ්ණත්ව ඔක්සිකරණය (300°C/පැය 24) | බර අඩු වීම ≤2mg/cm² | 0.5මිලිග්‍රෑම්/සෙ.මී.² | -75% |
3.3 සකස් කළ ආලේපන විසඳුම්
- තනි පාර්ශ්වික නිකල් ආලේපනය:0.08–0.12μm ඝනකම, නම්‍යශීලී මුද්‍රිත පරිපථ (FPC) සඳහා වඩාත් සුදුසුය.
- ද්විත්ව ඒක පාර්ශවීය නිකල් ආලේපනය:බැටරි ධාරා එකතු කරන්නන් සඳහා භාවිතා කරන 0.1μm±0.02μm ඝණකම.
- අනුක්‍රමික ආලේපනය:අභ්‍යවකාශ මට්ටමේ තාප කම්පන ප්‍රතිරෝධය සඳහා මතුපිට 0.1μm නිකල් + 0.05μm කොබෝල්ට් සංක්‍රාන්ති ස්ථරය.
4. අවසාන භාවිත යෙදුම්නිකල් ආලේපිත තඹ තීරු
4.1 නව ශක්ති බැටරි
- බල බැටරි:නිකල් ස්ථර ලිතියම් ඩෙන්ඩ්රයිට් වර්ධනය වළක්වයි, චක්‍ර ආයු කාලය > චක්‍ර 2,000 දක්වා දීර්ඝ කරයි (හිස් තඹ: චක්‍ර 1,200).
- ඝන-තත්ව බැටරි:සල්ෆයිඩ් ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් සමඟ වැඩිදියුණු කළ අනුකූලතාව, අන්තර් මුහුණත ප්‍රතිරෝධය <5Ω·cm² (හිස් තඹ >20Ω·cm²).
4.2 අභ්‍යවකාශ ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ
- චන්ද්‍රිකා RF සංරචක:විද්‍යුත් චුම්භක ආවරණ කාර්යක්ෂමතාව >30dB (Ka කලාපය), ඇතුළත් කිරීමේ පාඩුව <0.1dB/cm.
- එන්ජින් සංවේදක:ආලේපන විරූපණයකින් තොරව 800°C කෙටි කාලීන තාප කම්පනයට ඔරොත්තු දෙයි (SEM සත්‍යාපනය කර ඇත).
4.3 සමුද්‍ර ඉංජිනේරු උපකරණ
- ගැඹුරු මුහුදේ ගිල්විය හැකි සම්බන්ධක:මීටර් 3,000 ගැඹුර පීඩන පරීක්ෂණ (30MPa) සමත් වේ, Cl⁻ > අවුරුදු 10 ට විඛාදන ප්‍රතිරෝධය.
- අක්වෙරළ සුළං බල සම්බන්ධක:ලුණු ඉසින ආයු කාලය > පැය 5,000 (IEC 61701-6 ප්‍රමිතිය).
5. නිකල් ප්ලේටින් තාක්ෂණයේ අනාගතය
5.1 පරමාණුක ස්ථර තැන්පත් කිරීම (ALD) සංයුක්ත ආලේපන
Ni/Al₂O₃ නැනෝ-ලැමිනේට් සංවර්ධනය කිරීම:
- උෂ්ණත්ව ප්‍රතිරෝධය:600°C ඉක්මවීම (සාම්ප්‍රදායික නිකල් ආලේපනය: 400°C).
- විඛාදන ප්‍රතිරෝධය:5 ගුණයක දියුණුවක් (ලුණු ඉසින ආයු කාලය > පැය 10,000).
5.2 බුද්ධිමත් ප්‍රතිචාරාත්මක ආලේපන
pH-සංවේදී ක්ෂුද්‍ර කැප්සියුල ඇතුළත් කිරීම:
- ස්වයංක්‍රීය නිෂේධක මුදා හැරීම:බෙන්සොට්‍රියසෝල් මත පදනම් වූ නිෂේධක විඛාදනය අතරතුර සක්‍රීය වන අතර, ස්වයං-සුව කිරීමේ කාර්යක්ෂමතාව 85% ට වඩා වැඩිය.
- දීර්ඝ සේවා කාලය:අවුරුදු 25 (සාම්ප්‍රදායික ආලේපන: අවුරුදු 10–15).
නිකල් ආලේපන දායාදතඹ තීරු"වානේ වැනි කල්පැවැත්ම" සමඟින්, ආන්තික තත්වයන් යටතේ වුවද සුවිශේෂී කාර්ය සාධනයක් පවත්වා ගනී. නැනෝ මට්ටමේ නිරවද්‍යතාවයක් ලබා ගැනීමෙන් සහ අභිරුචිකරණය කළ හැකි ක්‍රියාවලීන් ලබා දීමෙන්,සිවන් ලෝහයනිකල් ආලේපිත ස්ථානතඹ තීරුඉහළ මට්ටමේ නිෂ්පාදන සඳහා මූලිකාංග ද්‍රව්‍යයක් ලෙස. නව බලශක්තිය සහ අභ්‍යවකාශ ගවේෂණය ඉදිරියට යත්ම,නිකල් ආලේපිත තඹ තීරුනිසැකවම අත්‍යවශ්‍ය උපායමාර්ගික ද්‍රව්‍යයක් ලෙස පවතිනු ඇත.
පළ කිරීමේ කාලය: 2025 අප්‍රේල්-17