ایجاد پوشش های الکترولس نیکل سیاه نانو ساختار و بهینه سازی خواص نوری آن
Abstract
در این تحقیق، پوشش نیکل- فسفر جاذب نور خورشید روی زیرلایه آلومینیوم به روش الکترولس ایجاد شد. این پوشش به عنوان جایگزینی برای پوشش pvd آبگرمکن خورشیدی مورد تحقیق قرار گرفته است. تاثیر عوامل مختلف بر ساختار، چسبندگی، سختی، زبری سطح، خواص نوری و عمر پوشش بررسی و بهینه سازی شد. این عوامل شامل درصد فسفر، عملیات حرارتی، زبری زیرلایه، ضخامت پوشش، نوع و غلظت اسید سیاه کننده و افزودن نانوتیوب کربنی بود. از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای مطالعه مرفولوژی و ضخامت پوشش، از دستگاه پراش پرتو ایکس جهت آنالیز فازهای موجود در پوشش و از میکروسکوپ نیروی اتمی جهت مطالعه زبری سطح پوشش استفاده شد. خواص نوری پوشش با اندازه گیری ضریب جذب در طول موج های 300 تا 1700 نانومتر، ضریب تابش حرارتی 5/2 تا 25 میکرون و اختلاف رنگ نمونه ها با سیاه ایده آل بدست آمد. خواص نوری پوشش توسط اسپکتروفتومتر و ftir اندازه گیری شد. جذب بالای پوشش الکترولس نیکل- فسفر سیاه مربوط به مرفولوژی خاص آن با زبری بالاست. رنگ سیاه این پوشش نیز به دلیل این مرفولوژی سطحی و تشکیل اکسیدهای نیکل (nio و ni2o3) است. نتایج حاصل نشان داد که عملیات حرارتی پوشش نیکل- فسفر منجر به رسوب فاز سخت فسفید نیکل و افزایش سختی پوشش می گردد. هم چنین عملیات حرارتی باعث کاهش میزان تابش حرارتی پوشش ها شد. افزودن cnt به پوشش های الکترولس نیکل- فسفر، باعث افزایش سختی و عمر پوشش شد. میزان جذب پوشش های الکترولس نیکل- فسفر سیاه با نانوتیوب به 7/98% رسید و این در حالی است که با افزودن cnt، ضریب تشعشع به میزان قابل توجهی کاهش می یابد به طوری که از 34% به 22% می رسد. نتایج آزمون دوام نشان داد پوشش های فسفر بالا بیشترین عمر را دارند و طبق محاسبات بیش از 25 سال دوام خواهند داشت. پوشش الکترولس نیکل- فسفر دارای ضریب جذب و عمر بالاتری نسبت به پوشش رسوب فیزیکی بخار است و می تواند به عنوان جایگزین مناسبی برای کاربرد در آبگرمکن خورشیدی مطرح شود.