لایه نازک (Thin Film) به لایه ای از مواد گویند که دارای ضخامت نانومتری تا محدوده چندین میکرومتر می باشد. این لایه بر روی سطح قطعات و مواد دیگر قرار گرفته و به آن خصوصیت ویژه و جدیدی را می بخشد. لایه نازک امروزه کاربردهای گستردهای یافته است، از کاربردهای الکترونیکی، انرژیهای نو و پوششهای سخت مقاوم در برابر خوردگی و سایش گرفته تا کابردهای دکوراسیون و نمای ساختمانها کاربرد دارد. از این رو امروزه فناوری “لایه نازک” به عنوان یک فناوری بین رشتهای در دنیا مطرح است.
از جمله مواردی که در کشور در حوزه لایه نازک تجاری شده است، میتوان به شیشه Low-E محصول شرکت شیشه کاوه، آبکاری نیکل و کروم، پوششهای سخت TiN محصول شرکت الماسه ساز اشاره نمود که خوشبختانه روز به روز در حال گسترش است.
تعریف نانوپوشش یا لایه نازک
به دستهای از لایه های نازک اطلاق می شود که در یکی از ابعاد آن دارای بعدی در محدوده نانومتر باشند و خصوصیت ویژه ای را ارایه دهد. از این رو نانوپوشش ها در دسته بندی های ذیل قابل معرفی هستند:
الف) پوششهای با ضخامت یک تا صد نانومتر که نوعا کاربردهای الکترونیکی و ابتیکی را شامل میشود. چون ضخامت ناچیز است برای کابردهای پوشش های سخت سنخیت ندارد.
ب) پوششهایی که ضخامت بالاتر از صد نانومتر تا چند میکرومتر دارند ولی ساختار پوشش (دانه بندی پوشش) در محدوده ۱ تا ۱۰۰ نانومتر است. نوعا مربوط به کابردهای پوشش های سخت و دکوراسیون را شامل میشود.
ج) پوشش هایی که ضخامت بالاتر از صد نانومتر تا از صد نانومتر تا چند میکرومتر دارند و همچنین ساختار پوشش (دانه بندی پوشش) در محدوده بالاتر از ۱۰۰ نانومتر است با این تفاوت که در ذرات زیر ۱۰۰ نانومتر در داخل پوشش بصورت یکنواخت توزیع شده است که تحت عنوان پوششهای نانوکامپوزیتی اطلاق میشوند که صرفا برای کابردهای پوشش های سخت و بادوام معرفی میشوند.
روش های ایجاد لایه نازک
اصولا برای انتخاب روش لایه نازک باید برخی موارد را حتما مد نظر داشت از جمله اینکه کاربرد اصلی پوشش در کجاست؟ آیا ترکیب شیمیایی پوشش نهایی مهم است یا خیر؟ آیا قطعه دارای پیچیدگی هندسی است یا خیر؟ آیا قطعه ای که قرار است لایه نشانی شود تحمل دمای بالا را دارد؟ چه هزینه ای برای انجام لایه نشانی قراراست پرداخت کنید؟ و …
لذا برای آشنایی بیشتر روش های مختلف لایه نشانی معرفی میشوند، از این رو که خوانندگان محترم باید بر اساس موارد قید شده روش موردنظر را انتخاب کنند. در مورد انتخاب درست روش لایه نشانی در نوشتارهای بعدی توضیحات مهندسی تری داده خواهد شد.
اصولا در یک دسته بندی بر اساس ماده اولیه، روش های لایه نشانی معرفی می شوند:
الف) از فاز جامد (مانند روش پلاسما اسپری)
ب) از فاز مایع (مانند روش سل-ژل یا روش آبکاری)
ج) از فاز بخار (مانند روش CVD و یا روش PVD)
هر کدام از روش های گفته شده در فوق مطالب پیچیده و دقیقی دارند که در نوشتارهای بعدی توضیح داده خواهد شد.
چه رشته های تحصیلی می توانند در حوزه لایه نازک فعالیت پژوهشی انجام دهند
همانطور که گفته شد، حوزه فناوری لایه نازک بین فعالیت بین رشته است که رشته هایی چون مهندسی مواد (گرایش مهندسی سطح و خوردگی)، مهندسی نانومواد (گرایش نانوپوشش)، مهندسی برق (گرایش الکترونیک و نانو)، مهندسی شیمی، مهندسی پلیمر، فیزیک و … می توانند در این حوزه فعال باشند ولی در این میان حضور رشته های مهندسی مواد و مهندسی برق از دیگر رشته ها چشمگیرتر است.