Apresentao do PowerPoint

Highly ordered monocrystalline silver nanowire arrays

Elevada ordem de monocristais dos arranjos de nanofios de prataYan Franco

1UFAMUniversidade Federal do AmazonasEngenharia de Materiais IntroduoTem sido obtidos cerca de 100% de enchimento dos poros com dimenses nanomtricas de prata. Dificuldade de conseguir um enchimento homogneo baseado nas instabilidades que ocorrem durante o crescimento dos nanofios de prata altamente condutores. Em outras publicaes relativas ao enchimento de nanoporos de prata com relao homogeneidade do enchimento, no abordado o problema, podendo ser deduzido a partir dos dados que apenas uma fraco muito baixa de enchimento tenha sido alcanado. 2UFAMUniversidade Federal do AmazonasEngenharia de Materiais Os modelos de alumina porosa de ordenadas hexagonais foram preparados atravs de 2 etapas do processo de anodizao.Preparao de modelos (Template preparation)Etapa 1:Uma longa durao na oxidao de alumnio de elevada pureza e depois uma dissoluo completa da alumina porosa formando o modelo de substratos de alumnio. A superfcie da textura se manteve hexagonal o qual atua como uma mscara para a anodizao.Etapa 2:Aps a segunda oxidao, obtido uma matriz de nanoporos ordenados

- O dimetro e a profundidade dos poros como a distncia entre eles e o grau de ordenao depende criticamente dos parmetros de anodizao.- Para obter homogeneidade na eletrodeposio dos poros, necessrio anteriormente reduzir a espessura da barreira de alumina no fundo dos poros. O afinamento obtido por ataque qumico e / ou pela corrente nas etapas de anodizao.

3UFAMUniversidade Federal do AmazonasEngenharia de Materiais Os modelos de alumina porosa de ordenadas hexagonais foram preparados atravs de 2 etapas do processo de anodizao.Preparao de modelos (Template preparation)Anodizao o processo de criar um filme de xido sobre certos metais por meio da imerso em um banho eletroltico no qual o metal a anodizar ligado ao plo positivo de uma fonte de eletricidade, transformando-se no anodo da cuba eletroltica.

4UFAMUniversidade Federal do AmazonasEngenharia de Materiais Preparao de modelos (Template preparation)

Etapas de preenchimento da estrutura. O substrato de Al pre-estrutrurado por anodizao durante um longo tempo at que os poros se organizem numa estrutura hexagonal. Em seguida, o xido de alumnio removido seletivamente. Comeando a partir de um substrato de Al pre-estruturado, uma estrutura de poro altamente ordenada de alumina que obtida numa segunda etapa de anodizao.

5UFAMUniversidade Federal do AmazonasEngenharia de Materiais Em seguida, os poros so preenchidos por eletrodeposio pulsado com prata.Preparao de modelos (Template preparation)

Etapas de preenchimento da estrutura. A camada de barreira mais fina e os poros so alargadas por ataque qumico isotrpico.

Para um maior afinamento da camada de barreira, duas correntes limitadas de anodizao so utilizados e formao de poros dendriticos ocorrem na camada de barreira.

Para obter homogeneidade em eletrodeposio dos poros na etapa final, necessrio reduzir a espessura da barreira de alumina no fundo dos poros. O afinamento obtido por ataque qumico e / ou pela corrente baixa da etapa de anodizao. Primeiro, poro qumico isotrpico alargado reduz a espessura da barreira e aumenta o dimetro do poro. Em seguida, a amostra oxidada vrias vezes para 10-15 min utilizando condies correntes constantes.O potencial diminui lentamente com diminuio da espessura da barreira com isso o afinamento parado quando o potencial de anodizao atinge um valor de 6 a 7 V, que equivalente a uma barreira de espessura de camada de cerca de 10 nm. OBS IMPORTANTE: Alm disso, o afinamento pode causar o deslocamento das estruturas do xido no substrato de alumnio durante a deposio6UFAMUniversidade Federal do AmazonasEngenharia de Materiais um processo utilizado para conseguir um revestimento muito fino e relativamente livre de poros. economicamente importante porque se consegue proteo adequada com uma camada bem fina, evitando-se excesso do metal eletrodepositado, que pode ser caro. Eletrodeposio Nesse processo, o material a ser protegido colocado como catodo de uma cuba eletroltica, onde o eletrlito contm sal do metal a ser usado no revestimento podendo o anodo ser tambm do metal a ser depositado. Usando a Lei de FaradayPor definio, a carga necessria para se depositar um equivalente eletroqumico de um material :e = m/n m = P/ Am = nmero de moles do material depositado P = peso do material depositadoA = seu peso atmicon = o nmero de cargas envolvidas na reao

Eletrodeposio com cobre7UFAMUniversidade Federal do AmazonasEngenharia de Materiais Os poros so preenchidos com a prata sob condies constantes. Para alcanar um preenchimento uniforme dos poros, a escolha de um eletrlito adequado crucial. A fim de evitar o ataque corrosivo do molde de alumina, o pH do eletrlito tem de ser ajustado entre 4 e 8. Para fornecer a interface na deposio com ons metlicos a concentrao de espcies de prata eletroativo tem que ser elevado, caso contrrio, a liberao de hidrognio pode tornar-se dominante. Alm disso, a eletrodeposio pulsada atravs de uma camada de barreira de isolamento requer a polarizao negativa elevada.Eletrodeposio 8UFAMUniversidade Federal do AmazonasEngenharia de Materiais A eletrodeposio pulsada consiste de pulsos modulados no intervalo de milissegundos.

possvel obter reduo do consumo principalmente de aditivos, reduo do consumo de energia eltrica e produz revestimentos de melhor qualidade.

A principal vantagem do emprego da corrente pulsada na deposio obter depsitos e codepsitos com propriedades qumicas e fsicas melhores que seus respectivos por deposio por corrente contnua.

Eletrodeposio Pulsada Os metais depositados por corrente pulsada possuem menor quantidade de hidrognio adsorvido superfcie, diminuindo a tenso interna dos revestimentos quando comparados, aos obtidos por corrente contnua.A corrente pulsada gera mudanas significativas na morfologia, propriedades mecnicas e resistncia corroso dos depsitos. Isto torna essa tcnica de alto interesse industrial.9UFAMUniversidade Federal do AmazonasEngenharia de Materiais Os modelos cheios de alumina foram examinadas por microscopia eletrnica de varredura para determinar o grau de enchimento dos poros e a extenso dos nanofios de prata.

CaracterizaoFIG. Micrografias de uma membrana de alumina cheia de prata. a- Vista de cima de uma amostra no desbastados; b - vista de cima de uma mesma amostra de aproximadamente 200 nm debaixo da superfcie inicial; c - vista lateral de uma fratura.

A Figura mostra duas micrografias vista de cima e uma micrografia vista lateralmente de uma estrutura de poro altamente ordenada de alumina preenchida com prata. O dimetro dos poros de cerca de 35 nm e a distncia dos interporos de 110 nm. A espessura da camada porosa de aproximadamente 2 mm. 10UFAMUniversidade Federal do AmazonasEngenharia de Materiais Caracterizao

Em alguns poros, os nanofios de prata atingiram a abertura dos poros de eletrodeposio produzindo excessivo crescimento tridimensional de partculas de prata na parte superior da estrutura de matriz de pontos brilhantes. Na maior parte do restante a parte superior dos nanofios pode ser vista por diferentes nveis de cinzento que indicam diferentes nveis de profundidade do poro residual.FIG. Vista de cima de uma amostra no desbastados11UFAMUniversidade Federal do AmazonasEngenharia de Materiais Caracterizao

Simples corte de um substrato desbastado com um alicate de corte levando a uma fratura da camada rgida de alumina.

A maior parte dos poros esto cheios com fios de prata brilhante para, pelo menos, 90% na altura.

A falta de fios em alguns dos poros, bem como a presena de fios torcidos e roto pode ser facilmente explicada pela tenso mecnica evoluir durante o processo de clivagem da membrana de alumina.FIG. Vista lateral de uma fratura.12UFAMUniversidade Federal do AmazonasEngenharia de Materiais CaracterizaoMostra um segmento de dois fios adjacentes tocam um ao outro ao longo de uma linha quase horizontal.

A partir de difrao de eltrons rea selecionada, esses fios de prata so encontrados contendo um certo nvel de defeitos de rede, tais como fronteiras entre macias e defeitos de empilhamento. Enquanto o fio na parte inferior da fig. no apresenta defeitos de rede no quadro da imagemFIG. TEM - imagem de um segmento de dois nanofios de prata adjacentes.

Cristalinidade e superfcie de configurao dos fios de prata foram analisados por ALTA-RESOLUO DA MICROSCOPIA ELECTRNICA DE TRANSMISSO.

Depois de dissolver a matriz de alumina tais fios foram colocados em grades de microscopia eletrnica de cobre coberto por uma pelcula fina de carbono. Embora dispostas aleatoriamente na pelcula de carbono, os fios de prata tm tendncia para alinhar paralelamente em grupos por causa de foras capilares que atuam durante a evaporao do solvente.

13UFAMUniversidade Federal do AmazonasEngenharia de Materiais Discusso Durante os impulsos positivos, a capacitncia da camada de barreira descarregada. Alm disso, como apontado por Dobrev et al., a utilizao de impulsos positivos leva a nanofios monocristalinos.

Outra instabilidade eletrosttica surge durante o crescimento dos fios de prata. Uma vez que os nanofios de Ag so sempre mais condutores que o eletrlito, pequenas flutuaes no comprimento do fio sero reforadas e levaram a um crescimento no uniforme.

Para obter um enchimento homogneo por causa de um negativo, a resistividade do eletrlito deve ser menor do que a do fio de metal. Tal condio irreal para qualquer metal uma vez que a condutividade dos metais puros algumas ordens de magnitude superior ao do concentrado dos eletrlitos

A nica possibilidade de preencher uma fina camada de alumina porosa , portanto, o modelo ser maior do que a espessura da membrana. Isto significa que o incio da instabilidade no ocorrer abaixo da espessura crtica tendo ento um enchimento homogneo .14UFAMUniversidade Federal do AmazonasEngenharia de Materiais ConclusoNo presente trabalho foi demonstrado que sob condies muito especficas de eletrodeposio pulsada, pode-se obter uma soluo homognea de quase 100% de enchimento de matrizes de poros com prata. 15UFAMUniversidade Federal do AmazonasEngenharia de Materiais OBRIGADO!16