能源

能源领域涉及生产、制造、能源出售和分销的所有行业。它包括石油、天然气、煤炭、核能和可再生能源工业。

随着全球各个角落对能源的需求日益增长，以及环境和对燃料使用的先决条件的不断变化，能源部门正在不断发展。随着技术可行性、现有基础设施、经济利益和地缘政治形势的不断变化，不断适应新形势的能源分支也会不断出现。现有的分支将发展以适应新的需要，而新的能源采集方法将会不断出现。

[表面处理和涂层-功能纳米级和纳米颗粒涂层]

传统的涂层通常用于保护下方的材料或改善其视觉外观。 此外，用于其他功能的涂料吸引了越来越多的研究兴趣。 这些类型的涂层通常被称为功能性涂层。

不同的功能性涂层的用途广泛，但研究最多的是防污、抗菌、导电、自清洁、光和热致变色、自愈和超疏水涂层。

根据涂层需要满足的功能，需要采用不同的涂层策略。 可以通过使用浸渍镀膜制备简单的功能性涂层，仅需要对涂层的结构和层厚度进行少量控制。 对于更先进的涂层，Langmuir-Blodgett和Langmuir-Schaefer技术可精确控制薄膜厚度和封装密度。Langmuir-Blodgett技术已被用于沉积用于智能窗户的纳米粒子以及用于电子应用的石墨烯的沉积。 也可以通过QSense QCM-D来表征纳米颗粒的沉积和功能性纳米复合结构的构建。

有几种工具可用于涂层的视觉、分子和润湿性表征。

超疏水涂层的表征

超疏水涂层由于其在诸如自清洁窗口或防冰表面上的应用而得到了广泛的关注。根据定义，当与水的静态接触角超过150°并且接触角滞后低时可实现超疏水性。因此可通过测量静态和动态接触角来完成超疏水涂层的表征。

观看录制的网络研讨会：超疏水表面 – 从实验室到现实生活应用

博客文章：超疏水表面的耐久性 – 现实生活应用的最大障碍

用于智能窗户涂层的纳米颗粒的沉积

随着我们越来越关心地球的未来，不同的节能方式正在受到更多的研究。 我们的大部分能源消耗都用于加热或冷却建筑物。可以有不同的解决方案来改善我们建筑物的隔热性能，新颖的智能窗户成为人们关注的焦点。其中一类有趣的智能窗户是由温致变色材料制成的，它可以随着温度的变化而改变颜色。 因此，涂有热致变色薄膜的窗户能够控制通过玻璃的热量交换。 在寒冷的天气里，将热量保存在室内；在炎热的时候，窗户可阻止来自太阳的红外辐射进入建筑物。

伦敦大学学院（UCL）的研究人员利用Langmuir-Blodgett（LB）技术开发了用聚苯乙烯纳米球涂布玻璃表面的方法[1]。他们使用LB制备了高度有序的纳米粒子层，这些纳米粒子层可用作后续工艺中的蚀刻掩模。生成的纳米结构可以涂覆二氧化钒，使得窗户具有在飞蛾眼中发现的相同的抗反射性质。 它将房间内部反射的光线数量减少到5％以下，这比其他原型的二氧化钒涂层窗户获得的效果好得多[2].。

在KSV NIMA中型槽上使用Langmuir-Blodgett技术在一片石英基底上沉积200nm直径的聚苯乙烯纳米球单分子层。

（a）单分子层的AFM图像，（b）同一图像的傅立叶变换，表现出用该技术可实现的优异结晶度。 版权 Dr. Alaric Taylor。

除了改善窗户的反射特性之外，纳米结构也能自清洁。 窗户表面非常耐水，这意味着当雨滴落在表面时它们会形成球形水滴，很容易从窗户上滚落，收集污垢、灰尘和其他污染物，并将其带走。尤其对于在窗户清洁具有挑战性的摩天大楼中使用的窗户，这是非常需要的性能。通过使用静态和动态接触角测量，研究人员广泛研究了表面的自清洁性能。

[1] Taylor, A. Motheye smart windows Bio-inspired, temperature-responsive glazing for passive regulation of building temperature with the ability to self-clean (Unpublished doctoral thesis). (2016) University College London, London, UK.

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

[观看录制的网络研讨会：利用 Langmuir-Blodgett沉积高度有序的纳米颗粒薄膜， Alaric Taylor， UCL大学EPSRC研究员]

博客文章：高度有序的纳米粒子薄膜

用于电子应用的石墨烯单分子层的沉积和表征

单层石墨烯（SG）是第一个真正的二维材料，已被证明具有许多优异的材料特性，如高导电性和导热性以及高拉伸强度。许多人认为石墨烯是迄今为止发现的最有前途和多功能的材料之一。例如：该材料的潜在应用包括建造更小更快的电子电路、开发更强大和更灵活的建筑材料以及创建更高效的电池。石墨烯既可以用作n型导体，也可以用作p型导体。并且由于其半导体性质，引发了人们对其未来某一天会取代电子器件中的硅的猜测。由于单层石墨烯的电性能和透明性以及良好的耐化学性，石墨烯最有意思的应用之一是在光电子学中用它代替铟锡氧化物（ITO）或氟氧化锡（FTO）作为太阳能电池和发光二极管。 [1-3]

制备单层石墨烯有几种不同的方法。 最有希望用于大规模工业用途的是不同的液相剥离方法，其通常生成单层石墨烯或单层氧化石墨烯（SGO）的分散液。 面临的挑战是如何将单层石墨烯或单层氧化石墨烯从分散液中以受控的方式转移到支持体上。 Langmuir-Blodgett和Langmuir-Schaefer（LS）沉积近来在制备具有高度可控的石墨烯层中显示出可喜的成果。

使用布鲁斯特角显微镜和PM-IRRAS直接在Langmuir槽上进行石墨烯氧化物薄膜的表征。 使用PM-IRRAS还可以表征沉积在固体基材上的薄膜。

应用文摘：单层石墨烯和氧化石墨烯薄膜的沉积和表征

应用文摘：薄膜结构成像：布鲁斯特角显微镜

应用概述：制造高度有序的纳米颗粒薄膜

太阳能电池板表面的功能性涂层

太阳能电池（也称为光伏电池）是一种通过光伏效应将光能直接转换成电能的电子设备（见图1）。 有几种可用的太阳能电池，最常见的是在硅片上制造的。其他的太阳能电池类型包括薄膜、染料敏化和有机/聚合物太阳能电池。由于制造工艺简单，硅太阳能电池是迄今为止常用的太阳能电池，拥有超过80％市场的份额，而其他太阳能电池类型提供了诸如灵活性等某些附加优点。

目前，在世界各地的大学和研究机构中有许多活跃在光伏领域的研究小组。本研究大致可分为三个方面：

·使当前的技术太阳能电池更便宜和/或更有效率地与其他能源竞争。

·开发基于新太阳能电池架构设计的新技术。

·开发作为光吸收剂和电荷载体的新材料。

传统的太阳能电池的顶层是一层涂有防反射（AR）涂层的薄防护玻璃。 防反射涂层用于增加光子的吸收，并以这种方式提高太阳能电池的效率。 溶胶 – 凝胶浸涂技术是广泛用于大面积生产防反射涂层的方法。

在制造过程中，确保太阳能电池上不同层之间良好的粘合是非常重要的。 通常使用接触角测量，因为良好的润湿性表明良好的粘附性。

应用概述：制造高度有序的纳米颗粒薄膜

应用文摘：太阳能电池行业的接触角测量

采用Langmuir-Blodgett法沉积高度可控的纳米博膜

[表面分析 & 质量控制/质量控制]

质量控制简称QC, 是每个产品生产过程的重要组成部分。在QC中,要按照规范来对产品进行核查，进而相应地做出决定。表面质量控制是如去污，涂层和印刷等过程的基本组成部分。在这些应用中，QC决定了实施过程是否会成功 。

表面的润湿性是表面性能的良好指标。表面的润湿性可以用接触角测量仪器来进行评价。表面接触角可用于多个质量控制的步骤：

·表面处理前，确保表面清洁

·表面处理后，确保达到理想的处理水平和/或涂层均匀性

·解决粘接和润湿性相关的质量控制问题

接触角测量可以是自动化的，而且只需要一个很小的测量区域。接触角提供了一个进行快速分析的可能性，同时大批次样品也很容易测量。接触角特别适合于表面质量控制。

·表面敏感技术之一

·简单、快捷、使用方便

·不依赖于用户，特别是在自动化情况下

·给出定量的数据

·完善、科学的质量控制方法

单独的水接触角测量可以很好地估计表面化学，但是用色散型液体进行测量也可以使你确定表面的表面自由能。可抛弃型分配器的集成使表面自由能测量非常迅速。表面自由能是能够区分表面能的色散和极性成分的一种方法。接触角测量也可以用来检查涂层的均匀性。通常使用的达因笔和墨水测试等方式得到的结果并不正确。

除表面化学性质外，粗糙度在润湿性方面也起着一定的作用。如等离子体或火焰处理等许多过程，不仅会影响基材的化学性质，还可能改变粗糙度。通过将形貌测量与接触角相结合，可以将粗糙度的影响与接触角的影响区分开来。

一款全自动的Theta接触角测量仪可以使接触角测量不受任何人为干扰，从而提高结果的重现性。OneAttension软件包括一款专门用于简化QC过程的质量控制模式。OneAttension还提供了特别的质量控制功能，例如为操作人员创建受限的操作环境，通过节省时间的批量分析和为您的需求量身定做测试结果报告，使操作尽可能简单和快速。

等离子体和电晕处理表面

等离子体和电晕处理可用于表面的清洗和活化，然后再进行下一步处理，如打印、粘合、油漆、涂漆或涂层。它们用于解决许多行业与粘附和润湿性等相关的问题。

用于包装和印刷的纸和纸板上的工业涂层

作为包装材料，板面通常使用挤压涂层以抵抗水分和老化。为了优化印刷质量，表面通常经等离子或电晕处理，以增加油墨和表面的润湿性。接触角QC是一种简单的方法，保证了涂层和处理后的功能。

用于医疗器械制造的工业涂层

不同类型的工业涂层应用于医疗设备以增加其功能，例如选择性的流体流动。涂料用于多种应用，包括诊断、生物医学和制药。

生物医学植入体表面处理

通过改变植入体表面的润湿性，可以影响生物医学植入体的生物相容性。提高表面粗糙度和改变表面化学物质对润湿性的影响，可以保证种植体的质量。

玻璃和触摸屏的清洁

玻璃表面的清洁对后续处理步骤的质量有直接影响，如在瓶子上进行喷墨打印或使用胶粘剂贴标签等应用。测量玻璃污染有助于减少浪费和确保高效生产。

用于太阳能电池板的工业涂料

太阳能电池板通常需要涂上光伏和抗反射涂层，以确保最佳的效率。清洁度会影响面板的效率以及不同涂层之间的粘附。接触角测量可用于面板生产制造过程中的质量控制。

变压器油的质量控制

绝缘油可用于电力变压器线圈的周围，提供冷却、绝缘和防止电晕和电弧的保护。变压器油在变压器运行过程中会接触到机械和电气应力以及化学污染。随着时间的推移，绝缘油的功能下降，这可能导致变压器故障和断电。定期测试变压器油可以确保质量和防止昂贵的故障停机时间。

ASTM D-971标准定义了变压器油的一般电气和物理性质。表界面张力是采用Du Noüy环法测量的。油和水界面张力与油的纯度和功能有关。变压器油界面张力的降低是由于污染物的积累或氧化副产品的形成引起的。我们的Sigma 702ET可全自动运行并遵照ASTM标准测量。

下载应用文摘

依据ASTM D971国际标准采用环法测量油水界面张力