La industria electrónica puede proporcionar placas de circuito y componentes electrónicos. Los circuitos integrados utilizados en los dispositivos electrónicos se basan en obleas hechas de materiales semiconductores. El silicio es un material semiconductor ampliamente utilizado. Las pastillas de silicio pasan por estrictos procedimientos de limpieza antes de la fabricación de chips. Utilice un goniómetro de contacto para detectar la limpieza de la superficie del chip de silicio. Los polímeros también se utilizan en la industria electrónica como material de aislamiento para chips y portadores de chips, y la calidad y uniformidad de los recubrimientos son lo más importante.

[limpieza de la superficie - limpieza]

¿¿ necesita caracterizar o evaluar la limpieza de la superficie?

La superficie nos rodea y está en todas partes. Estamos en él, vivimos en él y los usamos. En muchos casos, la limpieza de la superficie es de interés e importante, y en algunos casos incluso crítica. El significado de "limpieza" es, por supuesto, una cuestión de definición que abarca la limpieza desde la escala macro hasta la escala nanométrica y todas las escalas de este rango.

Cuando pensamos en la limpieza, el primer tipo de superficie en nuestra mente es la superficie de las casas y objetos que usamos en nuestra vida diaria: cocina, baño, ropa y quizás nuestro medio de transporte, como nuestro automóvil. Pero también esperamos que los lugares públicos sean higiénicos - restaurantes, transporte público y hospitales. Esta última es una de las áreas clave para la limpieza a nivel nanométrico. Por ejemplo, la limpieza de herramientas quirúrgicas hospitalarias y otras superficies es clave para el éxito de la cirugía y la prevención de la propagación de la enfermedad. Más lejos de nosotros, como las industrias de producción y procesamiento de alimentos, medicamentos u otras sustancias sensibles, el cambio de la fabricación de una pieza a otra puede requerir un tratamiento de higiene superficial entre los dos. O en la industria electrónica y óptica y en la fabricación de circuitos o recubrimientos, las moléculas de polvo más leves pueden ser catastróficas. Otras estructuras como oleoductos e intercambiadores de calor en las centrales eléctricas están expuestas a la contaminación a lo largo del tiempo, acompañadas de acumulación de sustancias no deseadas, como la formación de sedimentos, la escala, la formación de biopelículas y la escala, que pueden obstaculizar la función.

Caracterización y evaluación en tiempo real de la limpieza de la superficie

Qsense qcm - D puede medir y cuantificar sedimentos, acumulación de escala y formación de biopelículas a escala nanométrica, así como eliminar los mismos sedimentos en tiempo real y cuantitativamente. Es importante optimizar las condiciones para reducir o evitar aglomeraciones innecesarias de sustancias, y puede caracterizar la limpieza antes, después y durante el cambio de ambiente. La limpieza, como la evaluación de la limpieza de la cocina, la descripción de la formación de biopelículas y la medición de la adsorción de asfalteno en la suciedad de los oleoductos de crudo, puede ayudar a desarrollar métodos o aditivos para eliminarlos.

Evaluación rápida de la limpieza de la superficie mediante la medición del ángulo de contacto

La eficiencia de las fórmulas de limpieza y detergente se puede evaluar mediante la medición del ángulo de contacto.

La energía libre de la superficie para limpiar y tratar la superficie está directamente relacionada con la limpieza y la composición de la superficie. El ángulo de contacto es una de las sensibilidades de todas las técnicas de análisis de superficie, ya que incluso el tamaño nanométrico de la superficie afecta el comportamiento de humectación. Como técnica de medición simple y rápida, el ángulo de contacto se utiliza generalmente para rastrear la eficiencia del proceso de limpieza y la solución de limpieza. Por lo tanto, en áreas donde el control de limpieza es crucial, la medición del ángulo de contacto es un método de control de calidad muy adecuado. La medición del ángulo de contacto a través de un Theta automatizado proporciona un método independiente del usuario y rápido para la evaluación de la limpieza.

La limpieza de las pastillas de silicio y las placas de circuito es un factor importante para garantizar la función de optimización del producto final. La limpieza de la superficie del vidrio, como la impresión por inyección de tinta de las botellas o el uso de adhesivos para aplicaciones de etiquetado, afecta directamente la calidad de los pasos de procesamiento posteriores. La medición de la contaminación del vidrio ayuda a reducir el desperdicio y garantizar una producción eficiente.

ASTM c813 - 90 - Medición de la contaminación hidrofóbica del vidrio con ángulo de contacto

[tratamiento de superficie y recubrimientos - recubrimientos funcionales de nanopartículas y nanopartículas]

Los recubrimientos tradicionales se utilizan generalmente para proteger el material debajo o mejorar su apariencia visual. Además, los recubrimientos para otras funciones atraen cada vez más interés en la investigación. Estos tipos de recubrimientos suelen llamarse recubrimientos funcionales.

Los diferentes recubrimientos funcionales tienen una amplia gama de usos, pero los más estudiados son antiincrustantes, antibacterianos, conductores eléctricos, autolimpieza, fotocrómicos y térmicos, autocuración y recubrimientos superhidrofóbicos.

Dependiendo de las funciones que debe cumplir el recubrimiento, es necesario adoptar diferentes estrategias de recubrimiento. Se pueden preparar recubrimientos funcionales simples mediante el uso de recubrimientos impregnados, que solo requieren un pequeño control de la estructura y el espesor de la capa. Para recubrimientos más avanzados, las tecnologías Langmuir - blodgett y Langmuir - Schaefer permiten controlar con precisión el grosor de la película y la densidad de encapsulamiento. La tecnología Langmuir - blodgett se ha utilizado para depositar nanopartículas para ventanas inteligentes y Grafeno para aplicaciones electrónicas. También se puede caracterizar la deposición de nanopartículas y la construcción de estructuras nanocompuestas funcionales a través de qsense qcm - D.

Hay varias herramientas disponibles para la caracterización visual, molecular y de humectabilidad de los recubrimientos.

Caracterización de recubrimientos superhidrofóbicos

Los recubrimientos superhidrofóbicos han recibido una gran atención debido a su aplicación en ventanas de autolimpieza o superficies resistentes al Hielo. Según la definición, la superhidrofobicidad se puede lograr cuando el ángulo de contacto estático con el agua supera los 150 ° y el retraso del ángulo de contacto es bajo. Por lo tanto, la caracterización de los recubrimientos superhidrofóbicos se puede completar midiendo los ángulos de contacto estáticos y dinámicos.

Ver webinars grabados: superficies superhidrofóbicas - desde laboratorios hasta aplicaciones de la vida real

Artículo del blog: durabilidad de la superficie superhidrofóbica - el mayor obstáculo para las aplicaciones de la vida real

Depósito de nanopartículas para recubrimientos de ventanas inteligentes

A medida que nos preocupamos cada vez más por el futuro del planeta, se están estudiando más diferentes formas de ahorrar energía. La mayor parte de nuestro consumo de energía se utiliza para calentar o enfriar edificios. Puede haber diferentes soluciones para mejorar el aislamiento térmico de nuestros edificios, y las novedosas ventanas inteligentes se han convertido en el foco de atención. Una de las categorías interesantes de ventanas inteligentes está hecha de un material termocrómico que puede cambiar de color a medida que cambia la temperatura. Por lo tanto, las ventanas recubiertas con películas termocrómicas son capaces de controlar el intercambio de calor a través del vidrio. En el clima frío, conservar el calor en el interior; En tiempos calurosos, las ventanas evitan que la radiación infrarroja del sol entre en el edificio.

Investigadores del University College of London (ucl) han desarrollado un método para recubrir superficies de vidrio con nanoesferas de poliestireno utilizando la tecnología Langmuir - blodgett (lb). [1]. Utilizaron LB para preparar capas de nanopartículas altamente ordenadas que se pueden utilizar como máscaras de grabado en procesos posteriores. Las nanoestructuras generadas pueden recubrir óxido de vanadium, haciendo que las ventanas tengan las mismas propiedades antirreflectantes encontradas a los ojos de la polilla. Reduce la cantidad de luz reflejada en el interior de la habitación a menos del 5%, lo que es mucho mejor que las ventanas recubiertas de óxido de vanadium de otros prototipos para obtener resultados [2].

Las nanoesferas de poliestireno de 200 nm de diámetro se depositaron en un sustrato de cuarzo utilizando la tecnología Langmuir - blodgett en una ranura mediana de KSV nima.

(a) imagen AFM de una sola capa molecular, (b) transformación de Ft de la misma imagen, mostrando una excelente cristalinidad que se puede lograr con esta tecnología. Derechos de autor Dr. alaric Taylor.

Además de mejorar las características de reflexión de las ventanas, las nanoestructuras también pueden limpiarse a sí mismas. La superficie de la ventana es muy resistente al agua, lo que significa que cuando la lluvia cae sobre la superficie forman gotas esféricas de agua que pueden rodar fácilmente por la ventana, recogiendo suciedad, polvo y otros contaminantes y quitándolos. Especialmente para las ventanas utilizadas en rascacielos desafiantes de limpieza de ventanas, este es un rendimiento muy necesario. Al utilizar mediciones de ángulo de contacto estáticas y dinámicas, los investigadores han estudiado ampliamente las propiedades de autolimpieza de la superficie.

[1] Taylor, A. Motheye ventanas inteligentes Acristalamiento bioinspirado y sensible a la temperatura para la regulación pasiva de la temperatura del edificio con la capacidad de autolimpieza (tesis doctoral no publicada). (2016) University College London, Londres, Reino Unido.

[2] Taylor, A. et al., Una solución bioinspirada para vidrio inteligente recubierto con VO2 termocrómico espectralmente selectivo, Optics Express 21 (2013) A752.

[ver Webinar grabado: depósito de películas de nanopartículas altamente ordenadas con Langmuir - blodgett, alaric taylor, investigador de epsrc en la Universidad ucl]

Artículo del blog: película de nanopartículas altamente ordenada

Depósito y caracterización de capas monomoleculares de Grafeno para aplicaciones electrónicas

El Grafeno de una sola capa (sg) es el primer material verdaderamente bidimensional que ha demostrado tener muchas excelentes propiedades del material, como Alta conductividad eléctrica y conductividad térmica y alta resistencia a la tracción. Muchos creen que el Grafeno es uno de los materiales más prometedores y versátiles descubiertos hasta ahora. Por ejemplo: las aplicaciones potenciales de este material incluyen la construcción de circuitos electrónicos más pequeños y rápidos, el desarrollo de materiales de construcción más potentes y flexibles y la creación de baterías más eficientes. El Grafeno se puede utilizar tanto como conductor de tipo N como conductor de tipo p. Y debido a sus propiedades semiconductoras, ha provocado especulaciones de que algún día reemplazará el silicio en los dispositivos electrónicos. Debido a las propiedades eléctricas y transparentes del Grafeno de una sola capa y su buena resistencia química, una de las aplicaciones más interesantes del Grafeno es reemplazarlo por óxido de estaño de indio (ito) o óxido de fluoroestaño (fto) como células solares y diodos emisores de luz en optoelectrónica. [1 - 3]

Hay varios métodos diferentes para preparar Grafeno de una sola capa. Los más prometedores para usos industriales a gran escala son los diferentes métodos de desprendimiento en fase líquida, que suelen generar una dispersión de Grafeno de una sola capa o de Grafeno de óxido de una sola capa (sgo). El desafío es cómo transferir el Grafeno de una sola capa o el Grafeno de óxido de una sola capa de una dispersión a un soporte de manera controlada. Los depósitos de Langmuir - blodgett y Langmuir - Schaefer (ls) han mostrado recientemente resultados gratificantes en la preparación de capas de Grafeno altamente controlables.

La caracterización de las películas de óxido de Grafeno se llevó a cabo directamente en la ranura Langmuir utilizando el microscopio de ángulo Brest y el PM - irras. El uso de PM - irras también puede caracterizar las películas depositadas en sustratos sólidos.

Resumen de la aplicación: depósito y caracterización de películas de Grafeno de una sola capa y óxido de Grafeno

Resumen de la aplicación: imagen de la estructura de la película delgada: microscopio de ángulo Brest

Visión general de la aplicación: fabricación de películas de nanopartículas altamente ordenadas

Recubrimiento funcional en la superficie de los paneles solares

Las células solares (también conocidas como células fotovoltaicas) son dispositivos electrónicos que convierten directamente la energía luminosa en energía eléctrica a través de efectos fotovoltaicos (véase la figura 1). Hay varias células solares disponibles, las más comunes fabricadas en pastillas de silicio. Otros tipos de células solares incluyen películas finas, sensibilización a tintes y células solares orgánicas / poliméricas. Debido a la sencillez del proceso de fabricación, las células solares de silicio son las más utilizadas hasta ahora y tienen una cuota de mercado superior al 80%, mientras que otros tipos de células solares ofrecen ciertas ventajas adicionales como la flexibilidad.

En la actualidad, hay muchos grupos de investigación activos en el campo fotovoltaico en universidades e instituciones de investigación de todo el mundo. Este estudio se puede dividir aproximadamente en tres aspectos:

· hacer que las células solares de la tecnología actual sean más baratas y / o eficientes para competir con otras fuentes de energía.

· Desarrollar nuevas tecnologías basadas en el diseño de nuevas arquitecturas de células solares.

· desarrollo de nuevos materiales como absorbentes de luz y portadores de carga.

La capa superior de las células solares tradicionales es una fina capa de vidrio protector recubierta con un recubrimiento antireflejo (ar). El recubrimiento antirreflectante se utiliza para aumentar la absorción de fotones y, de esta manera, mejorar la eficiencia de las células solares. La tecnología de inmersión Sol - Gel es un método ampliamente utilizado para la producción a gran escala de recubrimientos antirreflectantes.

Durante el proceso de fabricación, es muy importante garantizar una buena adherencia entre las diferentes capas de las células solares. Las mediciones del ángulo de contacto se suelen utilizar porque una buena humectabilidad indica una buena adherencia.

Visión general de la aplicación: fabricación de películas de nanopartículas altamente ordenadas

Resumen de aplicaciones: medición del ángulo de contacto en la industria de células solares

Deposición de películas nanobo altamente controlables por el método Langmuir - blodgett

[pintura funcional - sensores]

Viviendo en la sociedad actual, la información y la previsibilidad son muy valoradas, y rodeamos un gran número de sensores para detectar, detectar y medir todos los aspectos del entorno circundante. La cantidad de información recopilada diariamente es muy grande, y la temperatura, la presión atmosférica, la intensidad de la luz o las sustancias tóxicas son solo algunos de estos ejemplos.

A veces los datos recopilados son solo para darnos información y comodidad de vida, como darnos un mensaje para que decidamos si llevamos un suéter adicional cuando salimos. Pero también se puede utilizar para determinar si es necesario ajustar y controlar, como verificar si los valores de presión se mantienen dentro de los valores máximos y mínimos preestablecidos. Cada tipo de sensor se basa en un método de detección específico y puede monitorear los parámetros de interés.

Los biosensores son una subcategoría de sensores. Los biosensores utilizan sistemas biométricos diseñados por la naturaleza para detectar, como objetivos que se unen a los receptores. Luego, esta información se convierte y recoge las lecturas. Los sensores basados en polímeros conductores están siendo estudiados en profundidad debido a su alto potencial de aplicación. La tecnología Langmuir - blodgett es capaz de producir películas de espesor controlable altamente ensambladas, por lo que también se ha utilizado en aplicaciones de sensores. Estos sensores se han utilizado en sensores de gas y en la detección de trazas de antibióticos en soluciones. Se están aplicando diferentes métodos de detección, desde la detección óptica hasta la medición de la conductividad eléctrica.

Qsense qcm - D como Biosensor acústico

Los biosensores se utilizan en muchos campos, como aplicaciones médicas, industria alimentaria y defensa nacional. Además de los elementos biométricos, los biosensores incluyen dos partes: sensores que pueden detectar el biometría y lecturas de señales interpretables. Los sensores pueden basarse en diferentes principios. Un principio común de los sensores es la detección acústica como el microbalance de cristal de cuarzo (qcm). La tecnología qcm basada en el principio piezoeléctrico para la detección es un método en la biosensorización y se ha utilizado en el desarrollo y aplicación de biosensores durante décadas.

Como se detalla en esta extensa y detallada revisión de biosensores acústicos, los sistemas de detección biológica de biosensores pueden basarse en anticuerpos, proteínas, DNA、 Las células, la estructura lipídica, los carbohidratos y las nanopartículas están diseñados y construidos para módulos relacionados. El alcance de la construcción de módulos y componentes de reconocimiento es pequeño a grande, capaces de detectar desde la hibridación de iones de metales pesados y ADN hasta la adhesión celular, proliferación y crecimiento y la respuesta celular a estímulos externos. Los sistemas de detección potenciales son muy amplios y están explorando constantemente estrategias de procesamiento de interfaz de sensores para mejorar su sensibilidad y selectividad.

Sensor a base de Polímero conductor

A medida que se presta cada vez más atención a los equipos miniaturizados, los nanomateriales recién desarrollados pueden desarrollar aún más este campo. Muchos de estos materiales no se pueden preparar con métodos tradicionales de micromabricación, sino con algunas tecnologías emergentes.

Los polímeros conductores como la polianilina, el polifenileno, el Polipirrol y sus derivados se han utilizado como capas activas de sensores de gas y para la fabricación de biosensores enzimáticos fijos. Los sensores hechos de polímeros conductores tienen muchas propiedades excelentes, como alta sensibilidad y corto tiempo de respuesta. Los polímeros conductores también son fáciles de sintetizar y tienen buenas propiedades mecánicas. El analizador de película LB se puede utilizar para preparar una gran área de películas de polímeros conductores altamente controlables.