In de afgelopen jaren, met de toename van het milieubewustzijn en de technologische vooruitgang, is de toepassing van harde dunne films op verschillende terreinen is geleidelijk toegenomen. Harde dunne films omvatten voornamelijk materialen zoals titaniumnitride (TiN), aluminiumnitride (AlN) en siliciumcarbide (SiC). Vanwege hun uitstekende fysische en chemische eigenschappen, zoals hoge hardheid, slijtvastheid en corrosiebestendigheid, worden ze veel gebruikt in zowel de industriële als de consumentenproductensector. Dit artikel onderzoekt de huidige status van harde dunne films in milieutoepassingen en hun toekomstige ontwikkelingstrends.
Op industrieel gebied worden harde dunne films voornamelijk gebruikt voor de oppervlaktebehandeling van gereedschappen en mallen. Door het oppervlak van gereedschappen en mallen te coaten met harde dunne films, kunnen hun levensduur en prestaties aanzienlijk worden verbeterd. TiN- en AlN-films worden bijvoorbeeld veel gebruikt op snijgereedschappen, boren en stempelmatrijzen vanwege hun hoge hardheid en goede slijtvastheid. Bovendien worden harde dunne films gebruikt in corrosiewerende coatings, zoals in petrochemische apparatuur en scheepsbouw, om corrosie te voorkomen en de levensduur van de apparatuur te verlengen.
De toepassing van harde dunne films breidt zich ook uit op het gebied van elektronica en optica. SiC-films worden bijvoorbeeld vanwege hun uitstekende thermische geleidbaarheid en hoge temperatuurbestendigheid gebruikt als warmtedissipatiematerialen en beschermende lagen in halfgeleiderapparaten. Bovendien worden harde dunne films op grote schaal gebruikt in optische apparaten, zoals antireflecterende coatings en beschermende coatings, waardoor de prestaties en duurzaamheid van optische componenten worden verbeterd door middel van coatingtechnologie.
Harde dunne films kunnen de slijtvastheid en corrosieweerstand van producten aanzienlijk verbeteren, waardoor hun levensduur wordt verlengd. Dit vermindert niet alleen de frequentie van productvervanging, maar vermindert ook het verbruik van hulpbronnen en de afvalproductie, wat van groot belang is voor het milieu.
Harde dunne films kunnen dienen als vervanging voor bepaalde schadelijke materialen. Op elektronicagebied kunnen harde dunne films bijvoorbeeld bepaalde schadelijke galvanische materialen vervangen, zoals zeswaardig chroom, waardoor de uitstoot van schadelijke stoffen wordt verminderd en het milieu wordt beschermd.
De toepassing van harde dunne films op industrieel en elektronisch gebied kan de energie-efficiëntie van apparatuur aanzienlijk verbeteren. Het coaten van harde dunne films op snijgereedschappen kan bijvoorbeeld de snijweerstand verminderen en het energieverbruik verlagen; het aanbrengen van harde dunne films met hoge thermische geleidbaarheid op halfgeleiderapparaten kan de warmtedissipatie verbeteren en energieverlies verminderen.
Met de ontwikkeling van nanotechnologie zijn onderzoek en toepassing van nano-gestructureerde harde dunne films een hot topic geworden. Nano-gestructureerde films bezitten een hogere hardheid en superieure prestaties, zoals superharde nanocomposietcoatings en nano-meerlaagse films. Door middel van nanotechnologie kunnen de mechanische eigenschappen en slijtvastheid van de films aanzienlijk worden verbeterd.
De ontwikkeling van nieuwe materialen is ook een belangrijke richting voor de vooruitgang van harde dunne films. Boriumnitride (BN)-films worden bijvoorbeeld vanwege hun uitstekende thermische geleidbaarheid en elektrische isolatie beschouwd als belangrijke materialen voor elektronische apparaten van de volgende generatie. Bovendien kan de toepassing van doping- en legeringstechnologieën de prestaties van harde dunne films verder optimaliseren, waardoor hun toepassingsbereik wordt uitgebreid.
Met toenemende milieueisen worden groene productietechnologieën op grotere schaal toegepast bij de vervaardiging van harde dunne films. Verbeteringen in de technologieën voor fysische dampdepositie (PVD) en chemische dampdepositie (CVD) kunnen bijvoorbeeld het energieverbruik en de vervuiling tijdens de productie aanzienlijk verminderen, waardoor de milieuvriendelijkheid van de bereidingsprocessen wordt vergroot.
Slimme coatings zijn een nieuwe trend in de ontwikkeling van harde dunne films. Zelfherstellende coatings en slimme responsieve coatings kunnen bijvoorbeeld slimme materialen in de coatings introduceren, waardoor ze zelfherstellende en responsieve functies krijgen op veranderingen in de omgeving. Dit verbetert de prestaties en levensduur van harde dunne films aanzienlijk.
Harde dunne films hebben brede perspectieven in milieutoepassingen. Met technologische vooruitgang en een toenemend milieubewustzijn worden het toepassingsbereik en de prestaties van harde dunne films voortdurend uitgebreid en verbeterd. In de toekomst zullen onderzoek op het gebied van nanotechnologie, de ontwikkeling van nieuwe materialen, groene productietechnologieën en slimme coatings de toepassing en ontwikkeling van harde dunne films op verschillende gebieden verder stimuleren, wat aanzienlijk zal bijdragen aan de bescherming van het milieu en duurzame ontwikkeling.
