|
....Часто необходимо нанести электропроводное покрытие на какую-либо поверхность с целью снять с нее статическое электричество или нагреть ее путем пропускания электрического тока через проводящую пленку. Возможны и какие-либо другие применения. Ниже я привожу одну из методик нанесения таких пленок на стеклянную поверхность. Кроме того, в этой статье приводится рецепт пасты для вжигания механически–прочных контактных площадок.
Нагревание полупроводниковыми пленками [19, 180]
Очень большой интерес для лабораторий представляет нагревание химической посуды — стеклянной, кварцевой, фарфоровой и керамической — при помощи полупроводниковых пленок, которые могут быть нанесены на любую поверхность. В качестве полупроводника можно использовать пленки двуокиси олова. Для получения пленки двуокиси олова предварительно нагретое изделие (например, стакан, воронку, тигель и т. д.) обрабатывают спиртовым раствором хлорного олова или парами хлористого олова. Пленка хорошо закрепляется на поверхности стекла, кварца, фарфора и керамических материалов и обладает высокой механической прочностью и химической устойчивостью, однако она быстро разрушается под действием атомарного водорода. К полупроводниковой пленке припаивают электропровода, которые служат для подключения прибора к электрической сети. В условиях большей части химических лабораторий нанесение полупроводниковой пленки легче всего делать путем обработки наружной поверхности изделия (реже — внутренней поверхности) растворами хлоридов олова. Подготовка изделий.
Изделие, которое предполагают покрыть полупроводниковой пленкой, нагревают в электропечи до 450-500 °С. Щелочные стекла перед нагреванием обрабатывают 0,5 н. раствором азотной кислоты при 50°С в течение 12-15 ч. Эта обработка имеет целью извлечение ионов щелочных металлов с поверхности стекла и образование кремнеземистой пленки, которая дает прочное сцепление покрытия со стеклом и заметно увеличивает электропроводность и прозрачность пленки SnO2. Изделия из фарфора и керамики не выщелачивают. Поверхность изделия, которая не должна быть покрыта полупроводниковой пленкой, защищают слоем глины или шамота, накладываемым на изделие до нагревания. Обработка изделий.
Нагретое изделие извлекают из печи и обрабатывают спиртовым или водным раствором SnCl4; лучшие результаты получаются при использовании спиртовых растворов. Для увеличения электропроводности пленки в раствор вводят восстановитель. Рекомендованы следующие составы растворов для получения полупроводниковой пленки (в частях):
1. Этиловый спирт, 96%-ный 10
Хлорное олово (SnCl4 * 5H2O) 3,5
Треххлористая сурьма (SbCl3) 0,6
2.
Этиловый спирт, 96%-ный 10
Хлорное олово (SnCl4 * 5H2O) 10
Восстановитель (гидразин, формалин и др.) 2,5
Тот или иной раствор наносят на подготовленную поверхность пульверизатором с высокой распыляющей способностью давление 1,5-2 атм). Продолжительность пульверизации 30-40 сек. Чтобы получить сопротивление около 10-50 ом, пульверизацию проводят 5-10 раз. Описанный способ применяют главным образом для создания покрытий на плоской поверхности.
Прикрепление электропроводов.
Для того чтобы получить вполне надежный контакт между полупроводниковой пленкой и электродами, на пленку (в двух точках) следует нанести тонкий слой металла. Нанесение такого слоя может быть проведено: 1) методом вжигания паст; 2) химическим осаждением и 3) шоопированием (получение тонкого слоя путем пульверизации расплавленного металла). Методом вжигания наносят слой серебра или платины. Для нанесения слоя серебра применяют пасту следующего состава (в частях):
Углекислое серебро (Ag2CO3)*** 8
Канифоль 1
Скипидар 4
Пасту наносят на изделие и нагревают его до 400°С. В результате этого образуются механически прочные слои электродов, к которым можно припаивать провода. Слои серебра, наносимые методом химического осаждения, обладают малой механической прочностью и разрушаются при припайке проводов. Нанесение металла методом шоопирования позволяет получать слои толщиной около 0,5 мм, достаточно устойчивые к плотности тока до 5 A/см2. При шоопировании рекомендуется использовать сплавы, температура плавления которых выше 250 °С.
Нагревание в посуде из электропроводящего стекла
В лабораториях начинают применять некоторые виды химической посуды, изготовленной из электропроводящего стекла. Стаканы и колбы различной емкости, сделанные из такого стекла, имеют впаянные контакты, расположенные один против другого на противоположных сторонах сосуда. Эти контакты присоединяют к электрической сети (127, 220 в) через реостат (автотрансформатор), что позволяет хорошо регулировать температуру нагревания. Применение электропроводящего стекла для нагревания многих жидкостей и особенно воды выгоднее и значительно удобнее нагревания на электрических плитках. Однако не все жидкости и растворы можно нагревать в посуде из электропроводящего стекла. В тех случаях, когда электрический ток может вызывать химические реакции в растворах, применять такую посуду нельзя.
П.И. Воскресенский "Техника лабороторных работ", Москва, Химия, 1964, стр. 180
*** Карбонат серебра (Ag2CO3) можно получить из нитрата серебра (AgNO3), действуя на его р-р, раствором соды (Na2CO3) до прекращения выделения осадка и стараясь не допускать избытка соды, иначе осадок загрязняется оксидом серебра (Ag2O), хотя, возможно, для данной цели он и не вредит. Можно попробовать использовать бикарбонат натрия (питьевая сода, Na2HCO3), при этом будет выделяться углекислый газ, и раствор будет вскипать, но осадок, вероятно, получится более чистый. Осадок промыть дистиллированной водой и осторожно просушить (лучше в эксикаторе над силикагелем или серною к-той), все операции с осадком производить при неярком или красном свете в виду его светочувствительности. Хранить в склянке из темного стекла.
2AgNO3 + 2NaCO3 == Ag2CO3 + 2NaNO3
2AgNO3 + 2NaHCO3 == Ag2CO3 + 2NaNO3 + H20 + CO2
|
