Ngành công nghiệp điện tử có thể cung cấp bảng mạch và linh kiện điện tử. Các mạch tích hợp được sử dụng trong các thiết bị điện tử được xây dựng trên các wafer làm từ vật liệu bán dẫn. Silicon là một vật liệu bán dẫn được sử dụng rộng rãi. Chip silicon trải qua các quy trình làm sạch nghiêm ngặt trước khi chip được sản xuất. Sử dụng góc tiếp xúc để phát hiện độ sạch của bề mặt wafer silicon. Polymer cũng được sử dụng trong ngành công nghiệp điện tử như vật liệu cách nhiệt cho chip và tàu sân bay chip, trong khi chất lượng và tính đồng nhất của lớp phủ là quan trọng nhất.

[Độ sạch bề mặt - Độ sạch]

Bạn có cần mô tả hoặc đánh giá độ sạch bề mặt không?

Bề mặt bao quanh chúng ta, không chỗ nào không ở. Chúng ta ở trong đó, sống trong đó và sử dụng chúng. Trong nhiều trường hợp, sự sạch sẽ của bề mặt là quan tâm và quan trọng, và trong một số trường hợp thậm chí quan trọng. Ý nghĩa của "sạch" chắc chắn là một vấn đề định nghĩa bao gồm tất cả các quy mô làm sạch từ vĩ mô tất cả các cách để nanomet và phạm vi này.

Khi nghĩ về sự sạch sẽ, loại bề mặt đầu tiên xuất hiện trong tâm trí chúng ta là bề mặt của ngôi nhà và đồ vật chúng ta sử dụng trong cuộc sống hàng ngày - nhà bếp, phòng tắm, quần áo và có lẽ cả phương tiện giao thông của chúng ta, như xe hơi của chúng ta. Nhưng chúng tôi cũng hy vọng rằng những nơi công cộng nên được vệ sinh - nhà hàng, phương tiện giao thông công cộng và bệnh viện. Cái sau là một trong những lĩnh vực rất quan trọng về độ sạch của nano. Ví dụ, làm sạch các dụng cụ phẫu thuật của bệnh viện và các bề mặt khác là chìa khóa để phẫu thuật thành công và ngăn ngừa sự lây lan của bệnh. Ở những nơi xa chúng ta, chẳng hạn như các ngành sản xuất và chế biến thực phẩm, dược phẩm hoặc các chất nhạy cảm khác, việc chuyển từ sản xuất thành phần này sang sản xuất thành phần khác có thể yêu cầu vệ sinh bề mặt ở giữa. Hoặc trong các ngành công nghiệp điện tử và quang học và sản xuất mạch điện hoặc lớp phủ, các phân tử bụi nhỏ nhất có thể là thảm họa. Các cấu trúc khác như đường ống dẫn dầu và bộ trao đổi nhiệt trong các nhà máy điện tiếp xúc với ô nhiễm theo thời gian, với sự tích tụ các chất không mong muốn như sự hình thành trầm tích, quy mô, hình thành màng sinh học và quy mô có thể cản trở chức năng.

Mô tả và đánh giá độ sạch bề mặt theo thời gian thực

QSense QCM-D có thể đo và định lượng trầm tích, tích tụ quy mô và hình thành màng sinh học ở quy mô nano, cũng như loại bỏ các trầm tích tương tự theo thời gian thực và định lượng. Điều quan trọng là tối ưu hóa các điều kiện để giảm hoặc ngăn chặn sự tích tụ các chất không mong muốn và bạn có thể mô tả sự sạch sẽ trước, sau và trong khi thay đổi môi trường. Trong việc làm sạch, chẳng hạn như đánh giá độ sạch của nhà bếp, mô tả sự hình thành màng sinh học và đo sự hấp thụ bitum trong bụi bẩn của đường ống dẫn dầu thô, có thể giúp phát triển các phương pháp hoặc phụ gia để loại bỏ chúng.

Đánh giá nhanh độ sạch bề mặt bằng cách đo góc tiếp xúc

Hiệu quả của công thức làm sạch và chất tẩy rửa có thể được đánh giá bằng cách đo góc tiếp xúc.

Năng lượng tự do bề mặt để làm sạch và xử lý bề mặt có liên quan trực tiếp đến độ sạch và thành phần bề mặt. Góc tiếp xúc là một trong những kỹ thuật phân tích bề mặt nhạy cảm vì ngay cả kích thước nano của bề mặt cũng có thể ảnh hưởng đến hành vi làm ướt. Là một kỹ thuật đo lường đơn giản và nhanh chóng, góc tiếp xúc thường được sử dụng để theo dõi quá trình làm sạch và hiệu quả của dung dịch làm sạch. Do đó, đo góc tiếp xúc là phương pháp kiểm soát chất lượng rất phù hợp trong các lĩnh vực kiểm soát sạch sẽ là rất quan trọng. Đo góc tiếp xúc với Theta tự động cung cấp một cách tiếp cận nhanh chóng và độc lập để đánh giá độ sạch sẽ.

Sự sạch sẽ của tấm silicon và bảng mạch là một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo chức năng tối ưu hóa sản phẩm cuối cùng. Độ sạch của bề mặt kính, chẳng hạn như in phun của chai hoặc sử dụng chất kết dính cho các ứng dụng ghi nhãn, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng của các bước xử lý tiếp theo. Đo ô nhiễm thủy tinh có thể giúp giảm chất thải và đảm bảo sản xuất hiệu quả.

ASTM C813-90 - Đo ô nhiễm kỵ nước của kính với góc tiếp xúc

[Xử lý bề mặt và sơn - lớp phủ nano và hạt nano chức năng]

Lớp phủ truyền thống thường được sử dụng để bảo vệ vật liệu bên dưới hoặc cải thiện sự xuất hiện trực quan của nó. Ngoài ra, sơn cho các chức năng khác thu hút ngày càng nhiều sự quan tâm nghiên cứu. Những loại lớp phủ này thường được gọi là lớp phủ chức năng.

Các lớp phủ chức năng khác nhau được sử dụng rộng rãi, nhưng các lớp phủ được nghiên cứu nhiều nhất là chống bẩn, kháng khuẩn, dẫn điện, tự làm sạch, đổi màu ánh sáng và nhiệt, tự chữa lành và siêu kỵ nước.

Tùy thuộc vào chức năng mà lớp phủ cần đáp ứng, các chiến lược phủ khác nhau là cần thiết. Một lớp phủ chức năng đơn giản có thể được chuẩn bị bằng cách sử dụng lớp phủ ngâm tẩm, chỉ cần một lượng nhỏ kiểm soát cấu trúc và độ dày của lớp phủ. Đối với lớp phủ tiên tiến hơn, công nghệ Langmuir Blodgett và Langmuir Schaefer kiểm soát chính xác độ dày màng và mật độ đóng gói. Công nghệ Langmuir-Blodgett đã được sử dụng để lắng đọng các hạt nano được sử dụng trong cửa sổ thông minh cũng như lắng đọng graphene cho các ứng dụng điện tử. Sự lắng đọng của các hạt nano và việc xây dựng các cấu trúc nanocomposite chức năng cũng có thể được mô tả bằng QSense QCM-D.

Có một số công cụ có sẵn để mô tả trực quan, phân tử và ướt của lớp phủ.

Đặc điểm của lớp phủ siêu kỵ nước

Lớp phủ siêu kỵ nước nhận được sự chú ý rộng rãi do ứng dụng của nó trên các bề mặt như cửa sổ tự làm sạch hoặc chống đóng băng. Theo định nghĩa, siêu kỵ nước có thể đạt được khi góc tiếp xúc tĩnh với nước vượt quá 150 ° và độ trễ góc tiếp xúc thấp. Do đó, đặc tính của lớp phủ siêu kỵ nước có thể được thực hiện bằng cách đo góc tiếp xúc tĩnh và động.

Xem hội thảo trên web được ghi lại: Bề mặt siêu kỵ nước - Từ phòng thí nghiệm đến các ứng dụng thực tế

Độ bền của bề mặt siêu kỵ nước - rào cản lớn nhất đối với các ứng dụng thực tế

Sự lắng đọng của các hạt nano cho lớp phủ cửa sổ thông minh

Khi chúng ta ngày càng quan tâm đến tương lai của hành tinh, các cách tiết kiệm năng lượng khác nhau đang được nghiên cứu nhiều hơn. Hầu hết năng lượng tiêu thụ của chúng tôi được sử dụng để sưởi ấm hoặc làm mát các tòa nhà. Có thể có các giải pháp khác nhau để cải thiện cách nhiệt của các tòa nhà của chúng tôi và các cửa sổ thông minh mới lạ trở thành tâm điểm của sự chú ý. Một trong những loại cửa sổ thông minh thú vị này được làm từ vật liệu thay đổi màu sắc nhiệt độ có thể thay đổi màu sắc khi nhiệt độ thay đổi. Do đó, các cửa sổ được phủ màng nhiệt có thể kiểm soát sự trao đổi nhiệt qua kính. Giữ nhiệt trong nhà trong thời tiết lạnh; Khi trời nóng, cửa sổ ngăn bức xạ hồng ngoại từ mặt trời xâm nhập vào tòa nhà.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học College London (UCL) đã sử dụng công nghệ Langmuir-Blodgett (LB) để phát triển một phương pháp phủ bề mặt kính bằng các quả bóng nano polystyrene. Họ đã sử dụng LB để chuẩn bị các lớp hạt nano có trật tự cao có thể được sử dụng làm mặt nạ khắc trong các quy trình tiếp theo. Cấu trúc nano kết quả có thể được phủ vanadi dioxide, cho phép các cửa sổ có tính chất chống phản xạ tương tự được tìm thấy trong mắt bướm đêm. Nó làm giảm lượng ánh sáng phản chiếu bên trong phòng xuống dưới 5%, hiệu quả tốt hơn nhiều so với các cửa sổ phủ vanadi dioxide của các nguyên mẫu khác.

Một lớp đơn phân tử polystyrene nanosphere có đường kính 200nm được lắng đọng trên một tấm nền thạch anh bằng công nghệ Langmuir Blodgett trên khe trung bình KSV NIMA.

(a) Hình ảnh AFM của một lớp phân tử đơn lẻ, (b) Biến đổi Fourier của cùng một hình ảnh thể hiện sự kết tinh tuyệt vời có thể đạt được với kỹ thuật này. Bản quyền Dr. Alaric Taylor.

Ngoài việc cải thiện các đặc tính phản chiếu của cửa sổ, cấu trúc nano cũng có thể tự làm sạch. Bề mặt cửa sổ rất chịu nước, có nghĩa là chúng tạo thành những giọt nước hình cầu khi mưa rơi xuống bề mặt, dễ dàng lăn ra khỏi cửa sổ, thu thập bụi bẩn, bụi và các chất gây ô nhiễm khác và mang chúng đi. Đặc biệt đối với các cửa sổ được sử dụng trong các tòa nhà chọc trời đầy thách thức để làm sạch cửa sổ, đây là hiệu suất rất cần thiết. Bằng cách sử dụng các phép đo góc tiếp xúc tĩnh và động, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu rộng rãi các đặc tính tự làm sạch của bề mặt.

[1] Taylor, A. Motheye cửa sổ thông minh Kính lấy cảm hứng sinh học, đáp ứng nhiệt độ để điều chỉnh nhiệt độ thụ động của tòa nhà với khả năng tự làm sạch (Luận án tiến sĩ chưa được xuất bản). (2016) Đại học London, London, Vương quốc Anh.

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

[Xem hội thảo trên web được ghi lại: Sử dụng Langmuir-Blodgett để lắng đọng màng hạt nano có trật tự cao, Alaric Taylor, nhà nghiên cứu EPSRC, Đại học UCL]

Bài viết trên blog: Phim hạt nano có trật tự cao

Sự lắng đọng và đặc tính của lớp đơn phân tử graphene cho các ứng dụng điện tử

Graphene một lớp (SG) là vật liệu hai chiều thực sự đầu tiên đã được chứng minh là có nhiều đặc tính vật liệu tuyệt vời như độ dẫn điện và dẫn nhiệt cao và độ bền kéo cao. Nhiều người coi graphene là một trong những vật liệu hứa hẹn và linh hoạt nhất từng được tìm thấy. Các ứng dụng tiềm năng của vật liệu này bao gồm xây dựng các mạch điện tử nhỏ hơn và nhanh hơn, phát triển các vật liệu xây dựng mạnh mẽ và linh hoạt hơn và tạo ra pin hiệu quả hơn. Graphene có thể được sử dụng như dây dẫn loại n hoặc dây dẫn loại p. Và do tính chất bán dẫn của nó, đã làm dấy lên suy đoán rằng một ngày nào đó nó sẽ thay thế silicon trong các thiết bị điện tử. Do tính chất điện và độ trong suốt của một lớp graphene và khả năng kháng hóa chất tốt, một trong những ứng dụng thú vị nhất của graphene là sử dụng nó trong quang điện thay vì indium thiếc oxide (ITO) hoặc fluoroxide thiếc (FTO) làm pin mặt trời và điốt phát sáng. [1-3]

Có một số cách khác nhau để chuẩn bị một lớp graphene. Hứa hẹn nhất cho sử dụng công nghiệp quy mô lớn là các phương pháp tách pha lỏng khác nhau, thường tạo ra chất lỏng phân tán của một lớp graphene hoặc một lớp oxit graphene (SGO). Thách thức là làm thế nào để chuyển một lớp graphene đơn hoặc một lớp oxit graphene từ chất lỏng phân tán sang cơ thể hỗ trợ một cách có kiểm soát. Các trầm tích Langmuir-Blodgett và Langmuir-Schaefer (LS) gần đây đã cho thấy kết quả đầy hứa hẹn trong việc chuẩn bị các lớp graphene có khả năng kiểm soát cao.

Đặc tính của màng oxit graphene được thực hiện trực tiếp trên máng Langmuir bằng kính hiển vi góc Brewster và PM-IRRAS. Việc sử dụng PM-IRRAS cũng có thể mô tả các bộ phim lắng đọng trên chất nền rắn.

Tiêu hóa ứng dụng: lắng đọng và đặc tính của một lớp graphene và phim graphene oxit

Ứng dụng Digest: Hình ảnh cấu trúc màng: Kính hiển vi góc Brewster

Tổng quan về ứng dụng: Sản xuất màng hạt nano có trật tự cao

Chức năng phủ bề mặt bảng điều khiển năng lượng mặt trời

Pin mặt trời (còn được gọi là pin quang điện) là một thiết bị điện tử chuyển đổi năng lượng quang điện trực tiếp thành điện thông qua hiệu ứng quang điện (xem Hình 1). Có một số loại pin mặt trời có sẵn, phổ biến nhất được sản xuất trên các tấm silicon. Các loại pin mặt trời khác bao gồm màng mỏng, nhạy cảm với thuốc nhuộm và pin mặt trời hữu cơ/polymer. Do quy trình sản xuất đơn giản, pin mặt trời silicon là pin mặt trời được sử dụng phổ biến cho đến nay, chiếm hơn 80% thị phần, trong khi các loại pin mặt trời khác cung cấp một số lợi ích bổ sung như tính linh hoạt.

Hiện nay, có rất nhiều nhóm nghiên cứu hoạt động trong lĩnh vực quang điện tại các trường đại học và viện nghiên cứu trên toàn thế giới. Nghiên cứu này có thể được chia thành ba lĩnh vực:

• Làm cho các tế bào năng lượng mặt trời công nghệ hiện tại rẻ hơn và/hoặc cạnh tranh hiệu quả hơn với các nguồn năng lượng khác.

· Phát triển công nghệ mới dựa trên thiết kế kiến trúc pin năng lượng mặt trời mới.

· Phát triển vật liệu mới làm chất hấp thụ ánh sáng và chất mang điện tích.

Lớp trên cùng của pin mặt trời truyền thống là một lớp kính bảo vệ mỏng được phủ một lớp phủ chống phản xạ (AR). Lớp phủ chống phản xạ được sử dụng để tăng sự hấp thụ photon và theo cách này làm tăng hiệu quả của pin mặt trời. Công nghệ nhúng gel-sol là phương pháp được sử dụng rộng rãi để sản xuất lớp phủ chống phản xạ trên diện tích lớn.

Trong quá trình sản xuất, điều quan trọng là phải đảm bảo liên kết tốt giữa các lớp khác nhau trên pin mặt trời. Các phép đo góc tiếp xúc thường được sử dụng vì độ ẩm tốt cho thấy độ bám dính tốt.

Tổng quan về ứng dụng: Sản xuất màng hạt nano có trật tự cao

Ứng dụng Digest: Đo góc tiếp xúc cho ngành công nghiệp pin mặt trời

Sử dụng phương pháp Langmuir-Blodgett để lắng đọng các màng nano có kiểm soát cao

[Chức năng sơn - cảm biến]

Sống trong xã hội ngày nay, nơi thông tin và khả năng dự đoán được đánh giá cao, chúng ta được bao quanh bởi một số lượng lớn các cảm biến để phát hiện, phát hiện và đo lường tất cả các khía cạnh của môi trường xung quanh. Lượng thông tin được thu thập hàng ngày là rất lớn và nhiệt độ, áp suất không khí, cường độ ánh sáng hoặc các chất độc hại chỉ là một số ví dụ.

Đôi khi dữ liệu được thu thập chỉ đơn giản là cung cấp cho chúng tôi thông tin và tiện lợi trong cuộc sống, chẳng hạn như cung cấp cho chúng tôi thông tin để chúng tôi có thể quyết định có nên mang thêm áo len khi ra ngoài hay không. Nhưng nó cũng có thể được sử dụng như một quyết định cho dù điều chỉnh và kiểm soát là cần thiết, chẳng hạn như xác minh rằng giá trị áp suất vẫn nằm trong giá trị tối đa và tối thiểu được đặt trước. Mỗi loại cảm biến dựa trên một phương pháp phát hiện cụ thể và có thể theo dõi các thông số quan tâm.

Biosensor là một loại phụ của cảm biến. Các cảm biến sinh học sử dụng các hệ thống sinh trắc học được thiết kế tự nhiên để phát hiện, chẳng hạn như các mục tiêu liên kết với thụ thể. Thông tin này sau đó được chuyển đổi và thu thập các bài đọc. Các cảm biến dựa trên polyme dẫn điện đang được nghiên cứu kỹ lưỡng do tiềm năng ứng dụng cao của chúng. Công nghệ Langmuir-Blodgett có khả năng sản xuất các bộ phim dày có thể kiểm soát được lắp ráp cao và do đó cũng đã được sử dụng trong các ứng dụng cảm biến. Những cảm biến này đã được sử dụng để phát hiện các cảm biến khí cũng như các dấu vết kháng sinh trong dung dịch. Các phương pháp phát hiện khác nhau từ phát hiện quang học đến đo độ dẫn đều đang được áp dụng.

QSense QCM-D như một cảm biến sinh học âm thanh

Cảm biến sinh học được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như ứng dụng y tế, công nghiệp thực phẩm và quốc phòng. Ngoài các yếu tố sinh trắc học, cảm biến sinh trắc học bao gồm hai phần: cảm biến có thể phát hiện sinh trắc học và đọc tín hiệu có thể giải thích được. Cảm biến có thể dựa trên các nguyên tắc khác nhau. Một nguyên tắc cảm biến phổ biến là cảm biến âm thanh như cân bằng vi lượng tinh thể thạch anh (QCM). Công nghệ QCM để phát hiện dựa trên nguyên tắc áp điện là một phương pháp trong cảm biến sinh học và đã được sử dụng trong phát triển và ứng dụng cảm biến sinh học trong nhiều thập kỷ.

Như được mô tả chi tiết trong tổng quan về cảm biến sinh học âm thanh được lưu hành rộng rãi và chi tiết này, hệ thống phát hiện sinh học của cảm biến sinh học có thể dựa trên kháng thể, protein, DNA、 Các tế bào, cấu trúc lipid, carbohydrate và các hạt nano được thiết kế và xây dựng các mô-đun liên quan. Các mô-đun xây dựng và các thành phần nhận dạng dao động từ nhỏ đến lớn và có khả năng phát hiện mọi thứ từ các ion kim loại nặng và lai DNA đến sự gắn kết, tăng sinh và tăng trưởng của tế bào và phản ứng của tế bào với các kích thích bên ngoài. Các hệ thống phát hiện tiềm năng rất rộng và liên tục khám phá các chiến lược xử lý giao diện cảm biến để cải thiện độ nhạy và tính chọn lọc của chúng.

Cảm biến dựa trên polymer dẫn điện

Khi các thiết bị thu nhỏ ngày càng được chú ý, các vật liệu nano mới được phát triển có thể phát triển hơn nữa lĩnh vực này. Nhiều loại vật liệu này không thể được chuẩn bị bằng các phương pháp micromanufacturing truyền thống, mà bằng cách sử dụng một số công nghệ mới nổi.

Các polyme dẫn điện như polyanilin, polythiophene, polypyrrole và các dẫn xuất của chúng đã được sử dụng làm lớp hoạt động của cảm biến khí cũng như trong sản xuất cảm biến sinh học enzyme cố định. Cảm biến được làm từ polymer dẫn điện có nhiều tính năng tuyệt vời, chẳng hạn như độ nhạy cao và thời gian phản hồi ngắn. Các polyme dẫn điện cũng dễ tổng hợp và chúng có tính chất cơ học tốt. Máy phân tích màng LB có thể được sử dụng để chuẩn bị các bộ phim polymer dẫn điện có thể kiểm soát cao với diện tích lớn hơn.