Anti-corrosive and charge-storage capabilities of ZrO2 sputter coated over Al thin film

சுருக்கம்

ZrO₂ என்பது ஒரு சிறந்த மின்கடத்தா பொருள் ஆகும், மேலும் இது பல்வேறு பயன்பாடுகளில் பரந்த அளவில் பயன்படுகிறது. ZrO₂ பூச்சுகளின் இரட்டை செயல்பாடு, ஆன்டி-காரோசிவ் பூச்சுகளாகவும் ஆற்றல் சேமிப்பு பொருட்களாகவும் செயல்படும் திறன் மூலம், பொருள் அறிவியலில் புதிய வாய்ப்புகளை உருவாக்குகிறது. முந்தைய ஆய்வுகள் தனித்தனியாக ஆன்டி-காரோசிவ் திறன் அல்லது ஆற்றல் சேமிப்பு திறனை மையமாகக் கொண்டிருந்தாலும், இந்த ஆய்வு இந்த இரு பண்புகளையும் ஒருங்கிணைக்கும் வழிகளை ஆராய்கிறது. ஆய்வின் முடிவுகள் ஸ்பட்டர் டெபோசிஷன் முறையை மேம்படுத்துவதன் மூலம் இரட்டை செயல்பாட்டை வெளிப்படுத்துகின்றன. இந்த கண்டுபிடிப்பு ஒற்றை-செயல்பாட்டு பூச்சுகளின் குறைகளை சமாளிக்கிறது. மேலும், இது கடுமையான சூழல்களிலும் அதிக ஆற்றல் தேவைப்படும் சூழல்களிலும் பன்முக பயன்பாடுகளுக்கு வழி அமைக்கிறது. ஆய்வின் முடிவுகளின்படி, ZrO₂ பூச்சு அலுமினியத்தின் (Al) ஆன்டி-காரோசிவ் திறனை மேம்படுத்துகிறது; பூச்சு நேரம் அதிகரிக்கக்கூடிய அளவில் பாதுகாப்பு அதிகரிக்கிறது. மேலும், சைக்லிக் வோல்டாம்மெட்ரி மூலம் மேற்கொண்ட ஆற்றல் சேமிப்பு ஆராய்ச்சியில், மெல்லிய ZrO₂ பூச்சு குறைந்த தடிப்பிலேயே சிறந்த ஸ்பெசிபிக் கேபாசிடென்ஸ் அளிக்கிறது என்பதற்கான ஆதாரங்களை உறுதிப்படுத்துகிறது. ZrO₂ மெல்லிய படலத்தின் இரட்டை செயல்பாடுகளை உறுதிப்படுத்துவதுடன், பயன்பாடுகளின் அடிப்படையில் பூச்சின் தடிப்பை சரிசெய்வது அவசியம் என்பதை தெளிவுபடுத்துகிறது. எதிர்காலத்தில், பூச்சின் தடிப்பை முறைப்படுத்துவதன் மூலம், மின்முனையின் சார்ஜ் சேமிக்கும் திறனை ஆன்டி-காரோசிவ் செயல்பாடுடன் இணைத்து மேம்படுத்த முடியும். இதனால், இரு பண்புகளுக்கும் பாதிப்பு இல்லாமல் சாதனங்களை உருவாக்குவதற்கான உகந்த தீர்வை அடையலாம்.

Abstract

ZrO₂ is an excellent dielectric material and is used in many applications. The dual functionality of ZrO₂ coatings as both anti-corrosive layers and energy storage materials presents a novel avenue in material science. While previous studies have focused individually on either corrosion resistance or energy-storage capabilities, this work explores the synergistic integration of these properties. The study demonstrated enhanced performance in both fields by optimizing the sputter deposition process. This approach addresses the limitations of single-function coatings and provides a pathway for multifunctional applications in harsh and energy-intensive environments. From the results, the ZrO₂ coating improves the corrosion resistance of Al as coating time increases; the protectiveness improves. Further, the charge storage analysis through cyclic voltammetry (CV) measurements supports the fact that the less thickness of the dielectric ZrO₂ improved specific capacitance. This study validated the dual function of ZrO₂ thin film, and thickness should be tuned as per the applications. In the future, optimizing the coating thickness can lead to an optimum value where the electrode displays charge-storing capability with corrosion resistance behavior without compromising both properties to a greater extent.