[На предыдущий раздел]

Создание мембран RUSMEM становится возможным постольку, поскольку электрическое поле позволяет управлять величиной рН вблизи поверхности, на которую наносятся нанокерамические порошки. Технология изготовления этих мембран достаточно проста. Пористая металлическая подложка размещается в сосуде таким образом, что она разделяет его на два отдельных отсека с различными растворами в них (рис. 2). Одна сторона подложки (рабочая) обращена к первому отсеку, где размещен один из электродов. Второй электрод размещен во втором отсеке с противоположной (задней) стороны подложки. Между каждым из электродов и подложкой приложены электрические напряжения, причем эти напряжения различны по величине.

Первое напряжение, прикладываемое между первым электродом и подложкой, управляет миграцией электрически заряженных частиц (частиц золя) или ионов, направляя их к рабочей стороне подложки. Частицы золя осаждаются на поверхности подложки (или внутри наружного слоя ее), и формируется мембранный слой с требуемой пористостью. Величина второго напряжения такова, что вызывает генерирование ионов и концентрирование их на задней стороне. Заряд этих ионов второго отсека необязательно противоположен ионам первого отсека, и они необходимы для стимулирования образования мембранного слоя с требуемым размером пор Процессы, связанные с рабочей и задней сторонами подложки, известны, соответственно, как электрофорез и электродиализ.

Иногда оказывается полезным перед погружением подложки в рабочую среду пропитывать поры подложки реагентом, таким образом, они становятся приспособленными для взаимодействия с ионами жидкой среды. Первое напряжение, между первым электродом и подложкой, выбирается таким образом, чтобы на рабочей стороне подложки образовывалась более высокая концентрация ионов. При этом имеет место реакция обмена, при которой реагент диссоциирует на ионы. Ионы реагента взаимодействуют с ионами жидкой среды, в результате чего получается мембранный слой с требуемыми размерами пор. Соответственно, второе напряжение прикладывается между задней стороной подложки и вторым электродом. Величина этого напряжения выбирается таким образом, чтобы заряд на задней стороне подложки был противоположен заряду ионов, которые генерируются в жидкой среде на рабочей стороне подложки. Второе приложенное напряжение выполняет две функции, а именно: обеднение задней стороны ионами, чтобы не допустить образования нерастворимых элементов на задней стороне подложки, и активирование раствора избыточных реагентов с задней стороны подложки. Данный процесс, связанный с задней стороной подложки, может быть назван “анти” или “обратным” электрофорезом ввиду миграции ионов с подложки на второй электрод.

Величина первого приложенного напряжения меньше напряжения, которое может произвести заметный и неприемлемый гидролиз воды жидкой среды в первом отсеке. Гидролиз воды можно визуально наблюдать по наличию водородных газовых пузырьков, образующихся вблизи поверхности катода (подложки). Гидролиз воды можно также уменьшить, прилагая импульсное напряжение с амплитудой импульса значительно превышающей 1,5 В, например, до ~2 кВ. Длина импульса должна быть по крайней мере ~0,5 микросекунд, частота импульса – от ~0,05 до 10 кГц. Однако, если бы можно было варьировать пик напряжения и продолжительность импульса, это было бы ценным для предотвращения гидролиза воды. Второе напряжение между вторым электродом и подложкой не ограничено негативным фактором гидролиза воды. Однако второе напряжение больше первого, обеспечивая достаточное количество ионов, используемых для нейтрализации ионов, связанных с частицами золя.

[На следующий раздел] [На Содержание]

Copyright ©