التطبيقات
التشكيل الكهربائي
التشكيل الكهربائي هو العملية الحاسمة التي تحوّل نمط مقاوم الضوء العضوي اللين إلى أداة معدنية صلبة ومتينة قادرة على تحمل الضغوطات ودرجات الحرارة المرتفعة في عمليات الإنتاج ذات الكميات الكبيرة. ينتج هذا الإجراء لوحةً من النيكل، تمثل نسخة سلبية دقيقة للسطح الميكروي المُشكَّل الأصلي، وتُستخدم كقالب للنقش في عمليات الإنتاج الضخم.
من بيت ماستر إلى شيم نيكل
عملية التشكيل الكهروكيميائي هي تقنية للترسيب الكهروكيميائي. وقبل وضع قالب البولي إيثيلين تيريفثاليت المعاد تركيبه في حوض التشكيل الكهروكيميائي، يجب أولاً جعل السطح موصلًا كهربائيًا. ويتم ذلك بتطبيق طبقة رقيقة من الفضة على سطح البولي إيثيلين تيريفثاليت إما عن طريق الطلاء الكيميائي بالفضة أو بالرش الفراغي. وتوفّر طبقة الفضة السطح الموصل اللازم للترسيب الكهروكيميائي.
يُغمس بعد ذلك النموذج الرئيسي من البولي إيثيلين تيريفثاليت المطلي بالفضة في حوض للتشكيل الكهربائي يحتوي على محلول إلكتروليتي من سلفات النيكل. تُوضع أنودة من النيكل في المحلول، ويُمرَّر تيار مباشر مُحكَم التحكم بين الأنود والنموذج الرئيسي الموصل من البولي إيثيلين تيريفثاليت (الذي يعمل ككاثود). تنتقل أيونات النيكل من الأنود عبر الإلكتروليت وتترسب على الطبقة الفضية الموصلة، فتتكوّن تدريجيًا قشرة صلبة من النيكل تتطابق تمامًا مع تضاريس السطح ذات البنية الدقيقة.
يتطلب عملية التشكيل الكهربائي ضبطًا دقيقًا لعدة متغيرات: درجة حرارة الحمام (التي تُحافظ عادةً ضمن نطاق ضيق يدور حول 50 درجة مئوية)، وكثافة التيار، ومستوى الأس الهيدروجيني، ووقت الترسيب. وتتراوح دورات الترسيب النموذجية بين 90 دقيقة وعدة ساعات، حسب سمك النيكل المطلوب. والنتيجة هي إنشاء قطعة مرجعية أصلية من النيكل، تُعرف أيضًا باسم «الشيم الرئيسي»، وهي نسخة دقيقة سلبية من نمط المادة الضوئية الأصلي.
من هذه القالب الأم، يمكن إنتاج عدة قوالب فرعية (قوالب بناتية) من خلال دورات إضافية للتشكيل الكهربائي. يُعاد وضع القالب الأم في حوض التشكيل الكهربائي الصلب، وتُكرر العملية لإنشاء نسخ نيكل إضافية. تتميز هذه القوالب الفرعية بصلادة أعلى بقليل من القالب الأم، وهي الأدوات الفعلية المستخدمة في آلات النقش بالضغط. ويمكن لقالب أم واحد أن ينتج عدداً كبيراً من القوالب الفرعية، بحيث يكون كل منها قادراً على نقش آلاف الأمتار من الأفلام الهولوجرافية قبل أن يستلزم التآكل استبداله.
بعد عملية التشكيل الكهربائي، يتم فصل شريحة النيكل بعناية عن الركيزة البلاستيكية PET، وتنظيفها بشكل دقيق لإزالة أي بقايا من مادة المقاومة الضوئية أو طلاء الفضة، ثم فحصها لضمان جودة السطح. وتتميز الشريحة النهائية ببنى دقيقة تتمتع بدقة أبعاد تقاس بوحدات أقل من الميكرون، مما يضمن إعادة إنتاج دقيقة للتصميم البصري الأصلي.
