Электронная промышленность может поставлять платы и электронные компоненты. Интегрированные схемы, используемые в электронном оборудовании, основаны на кристаллических кругах, изготовленных из полупроводниковых материалов. Кремний использует широкий спектр полупроводниковых материалов. Кремниевые пластины проходят строгие процедуры очистки перед изготовлением чипов. Для определения чистоты поверхности кремниевого чипа используется контактный угломер. Полимеры также используются в электронной промышленности в качестве изоляционных материалов для микросхем и носителей микросхем, а качество и однородность покрытия имеют первостепенное значение.

[Чистота поверхности - Чистота]

Вам нужно показать или оценить чистоту поверхности?

Поверхность окружает нас повсюду. Мы в них живем и используем их. Во многих случаях чистота поверхности является интересной и важной, а в некоторых случаях даже критической. Смысл « чистоты», конечно, является вопросом определения, охватывающим все измерения чистоты от макроскопического до нанометрового и в этом диапазоне.

Когда мы думаем о чистоте, первая категория поверхностей в нашем сознании - это поверхности домов и предметов, которые мы используем в нашей повседневной жизни - кухня, ванная комната, одежда и, возможно, наш транспорт, например, наши автомобили. Но мы также ожидаем, что общественные места должны быть гигиеничными - рестораны, общественный транспорт и больницы. Последняя область является одной из ключевых для нано - чистоты. Например, очищение больничных хирургических инструментов и других поверхностей является ключом к успешной хирургии и предотвращению распространения болезни. В удаленных от нас местах, таких как производство и переработка пищевых продуктов, лекарств или других чувствительных веществ, переход от производства одного компонента к другому может потребовать поверхностной гигиены между ними. Или в электронике и оптике, а также в производстве схем или покрытий, мельчайшие молекулы пыли могут быть катастрофическими. Другие структуры, такие как нефтепроводы и теплообменники на электростанциях, подвергаются воздействию загрязнения с течением времени, а нежелательное накопление веществ, таких как образование осадков, нагар, образование биопленок и нагар, может препятствовать функционированию.

Представление и оценка чистоты поверхности в реальном времени

QSense QCM - D может измерять и количественно измерять осадки, отложения накипи и образование биопленок в наномасштабе, а также удалять одни и те же осадки в реальном времени и количественно. Важно оптимизировать условия, чтобы уменьшить или предотвратить нежелательное скопление веществ, и вы можете продемонстрировать чистоту до, после и во время изменения окружающей среды. В таких областях очистки, как оценка чистоты кухни, описание образования биопленки и измерение адсорбции битума в грязи из нефтепроводов, можно помочь разработать методы или добавки для их устранения.

Быстрая оценка чистоты поверхности с помощью измерения угла контакта

Эффективность состава очищающего и моющего средства может быть оценена путем измерения угла контакта.

Свобода поверхности для очистки и обработки может быть напрямую связана с чистотой и составом поверхности. Угол контакта является чувствительным из всех методов анализа поверхности, поскольку даже нанометровые размеры поверхности влияют на поведение увлажнения. Как простой и быстрый метод измерения, угол контакта обычно используется для отслеживания процесса очистки и эффективности очищающего раствора. Поэтому измерение угла контакта является очень подходящим методом контроля качества в областях, где контроль чистоты имеет решающее значение. Автоматизированное измерение угла контакта с помощью Theta обеспечивает независимый и быстрый метод оценки чистоты.

Чистота кремниевых пластин и плат является важным фактором для обеспечения оптимизации функций конечного продукта. Чистота стеклянной поверхности например струйная печать бутылки или применение клея для маркировки непосредственно влияет на качество последующих этапов обработки. Измерение загрязнения стекла помогает сократить отходы и обеспечить эффективное производство.

ASTM C813 - 90 - измерение гидрофобного загрязнения стекла с использованием угла контакта

[Обработка поверхностей и покрытие - функциональные нано - и наночастицы покрытия]

Традиционные покрытия обычно используются для защиты материала ниже или улучшения его визуального облика. Кроме того, краски для других функций привлекают все больший интерес к исследованиям. Эти типы покрытий часто называют функциональными.

Различные функциональные покрытия широко используются, но наиболее изученными являются противообрастающие, антибактериальные, проводящие, самоочищающиеся, световые и термические обесцвечивающие, самовосстанавливающиеся и ультрагидрофобные покрытия.

В зависимости от функций, которые должно выполнять покрытие, необходимо использовать различные стратегии покрытия. Простое функциональное покрытие может быть изготовлено с использованием пропитанного покрытия, которое требует лишь небольшого контроля структуры покрытия и толщины слоя. Для более продвинутых покрытий технологии Langmuir - Blodgett и Langmuir - Schaefer позволяют точно контролировать толщину пленки и плотность упаковки. Технология Langmuir - Blodgett использовалась для осаждения наночастиц, используемых в умных окнах, и графена, используемого в электронике. Отложение наночастиц и построение функциональных нанокомпозитных структур также можно проиллюстрировать с помощью QSense QCM - D.

Существует несколько инструментов для визуальных, молекулярных и увлажняющих характеристик покрытия.

Признаки ультрагидрофобного покрытия

Гидрофобные покрытия привлекают большое внимание из - за их применения на таких поверхностях, как самоочищающиеся окна или противообледенительные поверхности. По определению, гипергидрофобность может быть достигнута, когда статический угол контакта с водой превышает 150° и при низком запаздывании угла контакта. Таким образом, характеристики ультрагидрофобного покрытия могут быть выполнены путем измерения статических и динамических углов контакта.

Смотреть записанный вебинар: Гидрофобные поверхности - от лабораторных до реальных приложений

Блог: Долговечность ультрагидрофобных поверхностей - самое большое препятствие для реальных приложений

Отложение наночастиц для покрытия умных окон

По мере того, как мы все больше беспокоимся о будущем Земли, различные способы энергосбережения все больше изучаются. Большая часть потребляемой нами энергии используется для обогрева или охлаждения зданий. Существуют различные решения для улучшения теплоизоляции наших зданий, и новые умные окна становятся в центре внимания. Один из интересных типов умных окон сделан из термохромного материала, который может изменять цвет по мере изменения температуры. Таким образом, окна, покрытые термохромной пленкой, могут контролировать теплообмен через стекло. В холодную погоду хранить тепло в помещении; В жаркое время окна предотвращают инфракрасное излучение от солнца в здание.

Исследователи из Университетского колледжа Лондона (UCL) использовали технологию Langmuir - Blodgett (LB) для разработки метода нанесения стеклянных поверхностей наносферами из полистирола [1]. Они использовали LB для создания высокоупорядоченного слоя наночастиц, который может использоваться в качестве маски для травления в последующих процессах. Полученные наноструктуры могут быть покрыты диоксидом ванадия, что делает окна такими же отражательными свойствами, что и в глазах мотыльков. Он уменьшает количество света, отраженного внутри комнаты, до менее чем 5%, что намного лучше, чем другие прототипы окон с покрытием диоксидом ванадия.

Наночастотный мономолекулярный слой полистирола диаметром 200 нм осаждается на кварцевом фундаменте с использованием технологии Langmuir - Blodgett в баке среднего размера KSV NIMA.

(a) AFM - изображение мономолекулярного слоя, (b) преобразование Фурье того же изображения, демонстрирующее превосходную кристаллизацию, которая может быть достигнута с помощью этой технологии. Авторское право Dr. Alaric Taylor.

Помимо улучшения отражательных свойств окон, наноструктуры могут самоочищаться. Поверхности окон очень водоустойчивы, а это означает, что, когда капли дождя падают на поверхность, они образуют сферические капли, которые легко скатываются через окно, собирая грязь, пыль и другие загрязняющие вещества и унося с собой. Это особенно важно для окон, используемых в сложных небоскребах для очистки окон. Используя статические и динамические измерения угла контакта, исследователи широко изучили самоочищающиеся свойства поверхности.

[1] Тейлор, А. Мотеи умные окна Био-вдохновленное, температурно-чувствительное стекло для пассивного регулирования температуры здания с возможностью самоочистки (Неопубликованная докторская диссертация). (2016) Университетский колледж Лондона, Лондон, Великобритания.

Taylor, A. et al., Bioinspired solution for spectrally selective thermochromic VO2 coated intelligent glass, Optics Express 21 (2013) A752.

[Смотрите записанный вебинар: использование Langmuir - Blodgett для осаждения высокоупорядоченной пленки наночастиц, Аларик Тейлор, исследователь EPSRC Университета UCL]

Блог: Высоко упорядоченная пленка наночастиц

осаждение и представление графеновых мономолекулярных слоев для применения в электронике

Однослойный графен (SG) является первым по - настоящему двухмерным материалом, который, как было показано, обладает многими отличными свойствами материала, такими как высокая электропроводность и теплопроводность, а также высокая прочность на растяжение. Многие считают графен одним из самых перспективных и многофункциональных материалов, найденных на сегодняшний день. Например, потенциальное применение этого материала включает в себя создание меньших и более быстрых электронных схем, разработку более мощных и гибких строительных материалов и создание более эффективных батарей. Графен может использоваться как проводник n - типа, так и проводник p - типа. И из - за его полупроводниковых свойств появились предположения, что он когда - нибудь заменит кремний в электронных устройствах. Благодаря электрическим свойствам и прозрачности однослойного графена, а также хорошей химической стойкости, одним из наиболее интересных применений графена является его замена оксидом индия и олова (ITO) или фтороксида олова (FTO) в фотоэлектронике в качестве солнечных элементов и светодиодов. [1 - 3]

Существует несколько различных способов приготовления однослойного графена. Наиболее перспективными для крупномасштабных промышленных применений являются различные методы очистки из жидкой фазы, которые обычно образуют дисперсную жидкость для однослойного графена или однослойного оксида графена (SGO). Задача состоит в том, чтобы контролируемым образом переносить однослойный графен или однослойный оксид графена из дисперсной жидкости в поддерживающее тело. В последнее время отложения Langmuir - Blodgett и Langmuir - Schaefer (LS) показали обнадеживающие результаты при подготовке высококонтролируемых слоев графена.

Используя микроскоп под углом Брюстера и PM - IRRAS, изображение оксидной пленки графена непосредственно на канавке Langmuir. Используя PM - IRRAS, можно также описать пленку, осажденную на твердом фундаменте.

Прикладной дайджест: осаждение и представление однослойных графеновых и оксидных графеновых пленок

Прикладной дайджест: изображение тонкопленочной структуры: угловой микроскоп Брюстера

Обзор применения: изготовление высокоупорядоченной пленки наночастиц

Функциональное покрытие поверхности солнечных батарей

Солнечные батареи (также известные как фотоэлектрические элементы) представляют собой электронные устройства, которые преобразуют фотоэнергию непосредственно в электричество с помощью фотоэлектрических эффектов (см. рисунок 1). Существует несколько доступных солнечных элементов, которые чаще всего изготавливаются на кремниевых пластинах. Другие типы солнечных элементов включают тонкие пленки, сенсибилизацию красителей и органические / полимерные солнечные элементы. Благодаря простому процессу производства, кремниевые солнечные батареи до сих пор были широко используемыми солнечными батареями с долей более 80% рынка, в то время как другие типы солнечных батарей предлагают некоторые дополнительные преимущества, такие как гибкость.

В настоящее время в университетах и исследовательских институтах по всему миру есть много исследовательских групп, активно работающих в области фотоэлектрических технологий. Исследование можно разделить на три основных направления:

Сделать современные технологии солнечных батарей дешевле и / или эффективнее конкурировать с другими источниками энергии.

Разработка новых технологий на основе новой архитектуры солнечных батарей.

Разработка новых материалов в качестве поглотителей света и носителей заряда.

Верхний слой традиционных солнечных батарей представляет собой тонкое защитное стекло, покрытое отражательным (AR) покрытием. Антирефлекторное покрытие используется для увеличения поглощения фотонов и повышения эффективности солнечных батарей таким образом. Технология пропитки раствором - гелем широко используется для производства антиотражающих покрытий на больших площадях.

В процессе производства важно обеспечить хорошее сцепление между различными слоями солнечных батарей. Обычно используются измерения угла контакта, так как хорошая смачиваемость указывает на хорошую адгезию.

Обзор применения: изготовление высокоупорядоченной пленки наночастиц

Прикладной дайджест: измерение угла контакта в секторе солнечных батарей

Осадка высокоуправляемых нанобобов методом Лангмуира - Броджетта

[Функциональная краска - датчик]

Жизнь в современном обществе, где информация и предсказуемость высоко ценятся, окружена большим количеством датчиков для обнаружения, обнаружения и измерения всех аспектов окружающей среды. Объем информации, собираемой каждый день, очень велик, и температура, давление воздуха, интенсивность света или токсичные вещества являются лишь некоторыми из примеров.

Иногда собираемые данные просто предоставляют нам информацию и удобство жизни, например, дают нам информацию, чтобы мы могли решить, брать ли дополнительный свитер, когда мы выходим. Но он также может использоваться для принятия решений о необходимости регулирования и контроля, например, для проверки того, что значения давления остаются в пределах заданных максимумов и минимумов. Каждый тип датчика основан на конкретном методе обнаружения и может контролировать интересующие параметры.

Биологические датчики являются подкатегорией датчиков. Биологические датчики используют биометрические системы, разработанные в природе для обнаружения таких объектов, как объекты, связанные с рецепторами. Затем эта информация преобразуется и собирает показания. Датчики, основанные на проводящих полимерах, глубоко изучаются из - за их высокого потенциала применения. Технология Langmuir - Blodgett позволяет производить высокособранные пленки с контролируемой толщиной, поэтому она также используется в датчиках. Эти датчики используются для обнаружения следов антибиотиков в газодатчиках и растворах. Применяются различные методы обнаружения, от оптического обнаружения до измерения электропроводности.

QSense QCM - D как акустический биодатчик

Биосенсоры применяются во многих областях, таких как медицинские приложения, пищевая промышленность и оборона. В дополнение к биометрическим элементам, биометрические датчики включают в себя два компонента: биометрические датчики и интерпретируемое считывание сигналов. Датчики могут быть основаны на разных принципах. Общим сенсорным принципом является акустическое зондирование, такое как микровесы кварцевых кристаллов (QCM). Технология QCM, основанная на пьезоэлектрическом принципе, является методом биозондирования и используется в разработке и применении биодатчиков в течение десятилетий.

Как подробно описано в этом широко распространенном и подробном обзоре акустических биодатчиков, биодетекторные системы биодатчиков могут основываться на антителах, белках, DNA、 Клетки, липидные структуры, углеводы и наночастицы проектируют и строят соответствующие модули. Строительные модули и идентификационные компоненты варьируются от малого до большого и могут обнаруживать, от скрещивания ионов тяжелых металлов и ДНК до клеточной адгезии, размножения и роста и реакции клеток на внешние стимулы. Потенциальные системы обнаружения очень обширны и постоянно изучают стратегии обработки интерфейса датчика для повышения его чувствительности и избирательности.

Проводящий датчик на основе полимера

По мере того, как все больше внимания уделяется миниатюрным устройствам, недавно разработанные наноматериалы могут способствовать дальнейшему развитию этой области. Многие из этих материалов изготавливаются не традиционными методами микропроизводства, а с использованием новых технологий.

Проводящие полимеры, такие как полистирол, политиофен, полипиррол и их производные, используются в качестве активного слоя газовых датчиков и в производстве биодатчиков стационарных ферментов. Датчики, изготовленные из проводящих полимеров, имеют много отличных характеристик, таких как высокая чувствительность и короткое время отклика. Проводящие полимеры также легко синтезируются, и они обладают хорошими механическими свойствами. LB - мембранный анализатор может быть использован для подготовки высокоуправляемых полимерных пленок с высокой степенью электропроводности.