Trong những năm gần đây, yêu cầu về hiệu suất vật liệu trong lĩnh vực công nghiệp và công nghệ tiếp tục tăng lên, và màng mỏng cứng đã chứng tỏ được những ưu điểm độc đáo trong nhiều ứng dụng. Đặc biệt, khả năng chống ăn mòn hóa học của màng mỏng cứng đã trở thành chủ đề nóng trong nghiên cứu và ứng dụng. Màng mỏng cứng có khả năng chống ăn mòn hóa học được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, điện tử, dụng cụ y tế và công nghiệp hóa chất, giúp nâng cao đáng kể tuổi thọ và độ tin cậy của sản phẩm.
Khả năng chống ăn mòn hóa học của màng mỏng cứng chủ yếu phụ thuộc vào thành phần hóa học, cấu trúc và quá trình chuẩn bị của vật liệu màng. Các vật liệu phổ biến cho màng mỏng cứng chống ăn mòn hóa học bao gồm titan nitride (TiN), nhôm oxit (Al2O3), crom nitride (CrN) và màng kim cương. Những vật liệu này được đặc trưng bởi độ cứng cao, ổn định hóa học tốt và chịu được nhiệt độ cao, chống lại sự ăn mòn của axit, kiềm, muối và các thuốc thử hóa học khác một cách hiệu quả.
Màng mỏng cứng chống ăn mòn hóa học cần phải có độ ổn định hóa học, độ bền cơ học và độ ổn định nhiệt tuyệt vời. Vật liệu màng phải chống xói mòn bởi axit mạnh, kiềm và các thuốc thử hóa học khác, duy trì các tính chất vật lý và hóa học ổn định lâu dài. Màng phải có độ cứng cao để chống mài mòn và va đập cơ học. Giữa màng và nền phải có độ bám dính tốt để tránh bong tróc, nứt nẻ. Màng phải ổn định ở nhiệt độ cao mà không bị mềm, phân hủy hoặc oxy hóa.
Các quy trình chuẩn bị màng mỏng cứng chống ăn mòn hóa học chủ yếu bao gồm lắng đọng hơi hóa học (CVD), lắng đọng hơi vật lý (PVD) và lắng đọng phún xạ. Màng được hình thành bằng cách phân hủy các khí chứa thành phần vật liệu màng ở nhiệt độ cao và lắng đọng chúng trên bề mặt chất nền. Ví dụ, màng titan nitrit thường được điều chế bằng phương pháp CVD. Vật liệu màng được lắng đọng trên bề mặt nền thông qua các quá trình vật lý. Các phương pháp PVD bao gồm bay hơi chân không và lắng đọng phún xạ, thường được sử dụng để chuẩn bị màng crom nitrit và màng kim cương. Bằng cách bắn phá ion vào vật liệu mục tiêu, các nguyên tử được bắn ra và lắng đọng trên bề mặt chất nền để tạo thành màng. Phương pháp này thường được sử dụng để chế tạo màng chống ăn mòn hóa học có mật độ và độ đồng đều cao.
Với nhu cầu công nghiệp ngày càng tăng, màng chống ăn mòn hóa học đơn chức năng không còn có thể đáp ứng yêu cầu của môi trường ứng dụng phức tạp. Do đó, việc phát triển màng mỏng cứng chống ăn mòn hóa học chức năng đã trở thành một điểm nóng nghiên cứu. Những màng chức năng này không chỉ có khả năng chống ăn mòn hóa học tuyệt vời mà còn có nhiều chức năng như tự làm sạch, đặc tính kháng khuẩn và dẫn điện.
Bằng cách đưa các cấu trúc nano lên bề mặt màng, màng đạt được đặc tính kỵ nước hoặc ưa nước, cho phép các chức năng tự làm sạch được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như tấm quang điện và vật liệu xây dựng. Việc thêm các kim loại kháng khuẩn như bạc và đồng vào màng giúp nó có chức năng diệt khuẩn và kìm khuẩn, thích hợp cho các ngành công nghiệp dụng cụ y tế và bao bì thực phẩm. Việc pha tạp vật liệu dẫn điện vào màng giúp tăng cường độ dẫn điện của màng, được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử và lĩnh vực cảm biến.
Màng mỏng cứng chống ăn mòn hóa học đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp hiện đại, cung cấp sự bảo vệ đáng tin cậy cho các thiết bị và thiết bị khác nhau với hiệu suất tuyệt vời của chúng. Trong tương lai, với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ, lĩnh vực hiệu suất và ứng dụng của màng mỏng cứng chống ăn mòn hóa học sẽ tiếp tục mở rộng. Đặc biệt, sự phát triển của màng mỏng cứng chức năng sẽ mang lại nhiều khả năng hơn cho các lĩnh vực sản xuất cao cấp và công nghệ tiên tiến. Đồng thời, nghiên cứu chuyên sâu về quy trình chuẩn bị và công nghệ biến đổi bề mặt của màng mỏng cứng chống ăn mòn hóa học sẽ giúp đạt được các ứng dụng công nghiệp rộng rãi hơn.
