A indústria eletrônica pode fornecer placas de circuito e componentes eletrônicos. Os circuitos integrados usados ​​em dispositivos eletrônicos são construídos em wafers feitos de materiais semicondutores. O silício é um material semicondutor amplamente utilizado. As placas de silício passam por um rigoroso processo de limpeza antes da fabricação do chip. Detectar a limpeza da superfície do chip de silício com um ângulo de contato. Os polímeros também são usados ​​na indústria eletrônica como materiais de camada isolante para chips e portadores de chips, enquanto a qualidade e a uniformidade do revestimento são os mais importantes.

[Limpeza da superfície]

Você precisa caracterizar ou avaliar a limpeza da superfície?

A superfície nos rodeia, em todos os lugares. Vivemos neles e os usamos. Em muitos casos, a limpeza da superfície é de interesse e importante, e em alguns casos até crítica. O significado de "limpeza" é, claro, uma questão de definição, que abrange toda a escala de limpeza, desde o macro até a nano-escala, bem como esse intervalo.

Quando pensamos em limpeza, a primeira categoria de superfícies que pensamos é a superfície de casas e objetos que usamos em nossa vida diária - cozinha, banheiro, roupas e talvez nossos meios de transporte, como nossos carros. Mas também esperamos que os lugares públicos sejam higiénicos - restaurantes, transportes públicos e hospitais. Esta última é uma das áreas críticas da limpeza em nanoescala. Por exemplo, a limpeza de ferramentas cirúrgicas hospitalares e outras superfícies é fundamental para a cirurgia bem sucedida e a prevenção da transmissão da doença. Em lugares mais distantes de nós, como a indústria de produção e processamento de alimentos, medicamentos ou outras substâncias sensíveis, a mudança da fabricação de um componente para outro pode exigir um tratamento higiénico de superfície entre os dois. Ou nas indústrias eletrônica e óptica, bem como na fabricação de circuitos ou revestimentos, as mais pequenas moléculas de poeira podem ser catastróficas. Outras estruturas, como oleodutos e trocadores de calor em usinas elétricas, podem ser expostas à poluição ao longo do tempo, e a acumulação de substâncias indesejadas, como a formação de sedimentos, escamas, formação de biofilmes e escamas, podem impedir a função.

Caracterizar e avaliar a limpeza da superfície em tempo real

O QSense QCM-D mede e quantifica os sedimentos, a acumulação de escara e a formação de biofilmes em nanoescala, além de remover os mesmos sedimentos em tempo real e quantitativamente. É importante otimizar as condições para reduzir ou prevenir a acumulação de substâncias indesejadas e você pode caracterizar a limpeza antes, depois e durante a mudança de ambiente. Em áreas de limpeza como avaliar a limpeza da cozinha, descrever a formação de biofilmes e medir a adsorção de asfalto na sujeira de oleodutos, pode ajudar a desenvolver métodos ou aditivos para eliminá-los.

Avaliação rápida da limpeza da superfície através da medição do ângulo de contato

A eficiência das fórmulas de limpeza e detergente pode ser avaliada através da medição do ângulo de contato.

A liberdade superficial de limpeza e tratamento de superfícies pode estar diretamente relacionada à limpeza e à composição da superfície. O ângulo de contato é o mais sensível de todas as técnicas de análise de superfície, porque até mesmo o nanotamanho da superfície pode afetar o comportamento de umidificação. Como uma técnica de medição simples e rápida, os ângulos de contato são geralmente usados ​​para acompanhar o processo de limpeza e a eficiência da solução de limpeza. Portanto, a medição do ângulo de contato é um método de controle de qualidade muito adequado nas áreas onde o controle de limpeza é essencial. A medição do ângulo de contato com a Theta automatizada oferece uma abordagem rápida e independente do usuário para a avaliação da limpeza.

A limpeza das placas de silício e circuito é um fator importante para garantir a funcionalidade otimizada do produto final. A limpeza da superfície do vidro, como a impressão a jato de tinta de garrafas ou a aplicação de etiquetas com adesivos, afeta diretamente a qualidade das etapas de processamento subsequentes. A medição da poluição do vidro ajuda a reduzir o desperdício e garantir uma produção eficiente.

ASTM C813-90 – Medição da poluição hidrofóbica de vidro por ângulo de contato

[Tratamento de superfície e revestimentos - revestimentos funcionais de nano e nanopartículas]

Os revestimentos tradicionais são geralmente usados ​​para proteger o material abaixo ou melhorar sua aparência visual. Além disso, a pintura para outras funções atraiu um interesse crescente em pesquisa. Estes tipos de revestimentos são geralmente chamados de revestimentos funcionais.

Os diferentes revestimentos funcionais são amplamente utilizados, mas os mais pesquisados são anti-poluição, antibacterianos, condutores elétricos, auto-limpeza, decoloração térmica e de luz, auto-cura e revestimentos hiperhidrofóbicos.

Dependendo da função que o revestimento precisa atender, diferentes estratégias de revestimento são necessárias. Revestimentos simples e funcionais podem ser preparados usando revestimentos de imersão, com apenas um pequeno controle sobre a estrutura do revestimento e a espessura da camada. Para revestimentos mais avançados, as tecnologias Langmuir-Blodgett e Langmuir-Schaefer controlam com precisão a espessura da película e a densidade da embalagem. A tecnologia Langmuir-Blodgett já foi usada para sedimentar nanopartículas para janelas inteligentes e para sedimentar grafeno para aplicações eletrônicas. Também é possível caracterizar o sedimento de nanopartículas e a construção de estruturas nanocompostas funcionais com o QSense QCM-D.

Existem várias ferramentas disponíveis para a caracterização visual, molecular e umidificante de revestimentos.

Caracterização do revestimento ultrahidrofóbico

Os revestimentos ultrahidrofóbicos receberam ampla atenção por causa de suas aplicações, como janelas auto-limpas ou superfícies à prova de gelo. Por definição, a hiperhidrofobia pode ser alcançada quando o ângulo de contato estático com a água é superior a 150 ° e o ângulo de contato é baixo. Assim, a caracterização do revestimento ultrahidrofóbico pode ser concluída medindo ângulos de contato estáticos e dinâmicos.

Assista ao webinar gravado: Superfícies hiperhidrofóbicas – do laboratório às aplicações da vida real

Durabilidade de superfícies hiperhidrofóbicas – maior obstáculo para aplicações da vida real

Deposição de nanopartículas para revestimentos de janelas inteligentes

À medida que nos preocupamos cada vez mais com o futuro da Terra, diferentes formas de economizar energia estão sendo estudadas. A maior parte do nosso consumo de energia é usada para aquecer ou resfriar edifícios. Existem diferentes soluções para melhorar o isolamento dos nossos edifícios, e as novas janelas inteligentes estão no foco da atenção. Uma das categorias interessantes de janelas inteligentes é feita de materiais de mudança de cor quente, que podem mudar de cor à medida que a temperatura muda. Portanto, as janelas revestidas com uma película de decoloração térmica podem controlar a troca de calor através do vidro. Em tempos frios, mantenha o calor em casa; Quando é quente, as janelas impedem que a radiação infravermelha do sol entre no edifício.

Pesquisadores da University College London (UCL) usaram a tecnologia Langmuir-Blodgett (LB) para desenvolver métodos para revestir superfícies de vidro com nanoesferas de poliestireno. Eles usaram LB para preparar camadas altamente ordenadas de nanopartículas que podem ser usadas como máscaras de gravação em processos posteriores. A nanoestrutura gerada pode ser revestida com dióxido de vanádio, dando às janelas as mesmas propriedades anti-reflexo encontradas no olho da mariposa. Reduz a quantidade de luz refletida no interior da sala para menos de 5%, o que é muito melhor do que outros protótipos de janelas revestidas com dióxido de vanádio.

A tecnologia Langmuir-Blodgett é usada para depositar uma camada monomolecular de nanoesferas de poliestireno com diâmetro de 200 nm em uma base de quartzo em um tanque médio KSV NIMA.

(a) imagem AFM de camada monomolecular, e (b) transformação de Fourier da mesma imagem, mostrando a excelente cristalização possível com esta técnica. Direitos autorais Dr. Alaric Taylor.

Além de melhorar as propriedades reflexivas das janelas, as nanoestruturas também podem ser auto-limpas. A superfície da janela é extremamente resistente à água, o que significa que, quando as gotas de chuva caem na superfície, elas formam gotas esféricas que podem facilmente cair da janela, coletando sujeira, poeira e outros poluentes e removendo-os. Especialmente para janelas usadas em arranha-céus desafiadores para limpar janelas, este é um desempenho muito necessário. Usando medições estáticas e dinâmicas do ângulo de contato, os pesquisadores estudaram extensivamente o desempenho de auto-limpeza da superfície.

[1] Taylor, A. Motheye janelas inteligentes Bio-inspirado, vidro sensível à temperatura para a regulação passiva da temperatura do edifício com a capacidade de auto-limpeza (tese de doutorado não publicada). (2016) University College London, Londres, Reino Unido.

Taylor, A. et al., Uma solução bioinspirada para vidros inteligentes revestidos de VO2 termocromáticos espectralmente seletivos, Optics Express 21 (2013) A752.

[Veja webinar gravado: Deposição de Filmes de Nanopartículas Altamente Ordenadas com Langmuir-Blodgett, Alaric Taylor, Pesquisador EPSRC da Universidade de UCL]

Post de blog: Filmes de nanopartículas altamente ordenadas

Deposição e caracterização de camadas monomoleculares de grafeno para aplicações eletrônicas

O grafeno de camada única (SG) foi o primeiro material verdadeiramente bidimensional que provou ter muitas propriedades materiais excelentes, como alta condutividade elétrica e térmica e alta resistência à tração. Muitas pessoas acreditam que o grafeno é um dos materiais mais promissores e versáteis encontrados até agora. Por exemplo, as aplicações potenciais do material incluem a construção de circuitos eletrônicos menores e mais rápidos, o desenvolvimento de materiais de construção mais fortes e flexíveis e a criação de baterias mais eficientes. O grafeno pode ser usado como condutor tipo n ou como condutor tipo p. E, devido à sua natureza semicondutora, levantou especulações de que um dia ele substituirá o silício em dispositivos eletrônicos. Devido às propriedades elétricas e à transparência do grafeno de camada única e à boa resistência química, uma das aplicações mais interessantes do grafeno é usá-lo na fotoeletrônica em vez do óxido de indio-estanho (ITO) ou do óxido de fluoro-estanho (FTO) como célula solar e diodo emissor de luz. [1-3]

Existem vários métodos diferentes para preparar o grafeno de camada única. Os métodos mais promissores para uso industrial em larga escala são diferentes métodos de descarte em fase líquida, que geralmente produzem uma dispersão de grafeno de camada única ou óxido de grafeno de camada única (SGO). O desafio é transferir o grafino monocamada ou o óxido de grafino monocamada da dispersão para o corpo suporte de forma controlada. Os sedimentos de Langmuir-Blodgett e Langmuir-Schaefer (LS) recentemente mostraram resultados agradáveis ​​na preparação de camadas de grafeno altamente controláveis.

Caracterizar a película fina de óxido de grafeno usando o microscópio angular Brewster e o PM-IRRAS diretamente no tanque Langmuir. O PM-IRRAS também pode ser usado para caracterizar a película fina depositada em um substrato sólido.

Digest de Aplicação: Depósito e Caracterização de Filmes de Grafeno de Camada Única e Óxido de Grafeno

Aplicação: Imagem de Estrutura de Película Fina: Microscópio Angular Brewster

Visão geral da aplicação: fabricação de filmes de nanopartículas altamente ordenadas

Revestimento funcional para superfícies de painéis solares

A célula solar (também conhecida como célula fotovoltaica) é um dispositivo eletrônico que converte a energia da luz diretamente em energia elétrica através do efeito fotovoltaico (ver Figura 1). Existem vários tipos de células solares disponíveis, as mais comuns são fabricadas em folhas de silício. Outros tipos de células solares incluem células de película fina, sensibilização de corantes e células solares orgânicas / poliméricas. Devido à simplicidade do processo de fabricação, as células solares de silício são as mais usadas até agora, com mais de 80% de participação de mercado, enquanto outros tipos de células solares oferecem alguns benefícios adicionais, como flexibilidade.

Atualmente, existem muitos grupos de pesquisa ativos no campo fotovoltaico em universidades e instituições de pesquisa em todo o mundo. Este estudo pode ser dividido em três áreas:

Tornar as tecnologias atuais de células solares mais baratas e / ou mais eficientes para competir com outras fontes de energia.

• Desenvolver novas tecnologias baseadas em novas arquiteturas de células solares.

· Desenvolvimento de novos materiais como absorventes de luz e veículos de carga elétrica.

A camada superior das células solares tradicionais é uma camada fina de vidro protetor revestido com revestimento antirreflexo (AR). O revestimento anti-reflexo é usado para aumentar a absorção de fótons e, dessa forma, melhorar a eficiência das células solares. A tecnologia de imersão em sol-gel é um método amplamente utilizado para a produção de revestimentos antireflexo em grandes áreas.

Durante o processo de fabricação, é importante garantir uma boa adesão entre as diferentes camadas das células solares. A medição do ângulo de contato é frequentemente usada porque uma boa umidificação indica uma boa adesividade.

Visão geral da aplicação: fabricação de filmes de nanopartículas altamente ordenadas

Aplicação Digest: Medição do ângulo de contato na indústria de células solares

Deposição de membranas nanobólicas altamente controladas com o método Langmuir-Blodgett

[Revestimento Funcional - Sensores]

Vivendo na sociedade de hoje, onde a informação e a previsibilidade são altamente valorizadas, giramos em torno de um grande número de sensores para detectar, detectar e medir todos os aspectos do nosso ambiente. A quantidade de informação coletada diariamente é enorme, com temperatura, pressão, intensidade da luz ou substâncias tóxicas apenas alguns exemplos.

Às vezes, os dados coletados são apenas para nos fornecer informações e conveniência de vida, como nos dar uma informação para que possamos decidir se levaremos um suéter extra quando sairmos. Mas também pode ser usado para determinar se é necessário ajustar e controlar, por exemplo, para verificar se os valores de pressão permanecem dentro dos valores máximos e mínimos predefinidos. Cada tipo de sensor é baseado em métodos de detecção específicos que permitem monitorar os parâmetros de interesse.

Biosensores são uma subclasse de sensores. Os biosensores usam sistemas biométricos projetados pela natureza para detectar objetos, como alvos ligados a receptores. Essas informações são então convertidas e as leituras são coletadas. Sensores baseados em polímeros condutores estão sendo estudados em profundidade devido ao seu alto potencial de aplicação. A tecnologia Langmuir-Blodgett é capaz de produzir filmes de espessura controlada altamente montados e, portanto, também tem sido usada em aplicações de sensores. Estes sensores já foram usados ​​para detectar sensores de gás, bem como traços de antibióticos em soluções. Vários métodos de detecção estão sendo aplicados, desde a detecção óptica até a medição da condutividade elétrica.

QSense QCM-D como sensor biológico acústico

Os biosensores são usados em muitas áreas, como aplicações médicas, indústria alimentar e defesa. Além dos componentes biométricos, os biosensores também contêm duas partes: um sensor que detecta biométrica e uma leitura de sinal interpretável. Os sensores podem ser baseados em diferentes princípios. Um princípio comum de sensores é sensores acústicos como a balança de traços de cristal de quartzo (QCM). A tecnologia QCM, baseada em princípios piezoelétricos, é uma abordagem em biosensores e tem sido usada há décadas no desenvolvimento e aplicação de biosensores.

Como detalhado nesta revisão amplamente difundida e detalhada dos biosensores acústicos, os sistemas de biodetecção dos biosensores podem ser baseados em anticorpos, proteínas e DNA、 Células, estruturas lipídicas, carboidratos e nanopartículas são projetados e construídos para os módulos relacionados. Os módulos de construção e componentes de identificação variam de pequenos a grandes para detectar desde íons de metais pesados e híbridos de DNA até a ligação, proliferação e crescimento celular e a resposta celular a estímulos externos. Os potenciais sistemas de detecção são muito amplos e estão constantemente explorando estratégias de processamento de interfaces de sensores para aumentar sua sensibilidade e seletividade.

Sensores baseados em polímeros condutores

À medida que os dispositivos miniaturizados recebem cada vez mais atenção, os nanomateriais recém-desenvolvidos podem desenvolver ainda mais essa área. Muitos desses materiais não são preparados com métodos tradicionais de microfabricação, mas sim com algumas tecnologias emergentes.

Polímeros condutores elétricos como polifenamina, politiafeno, polipirrolo e seus derivados já foram usados ​​como camadas ativas para sensores de gás e para a produção de biosensores de fixação enzimática. Os sensores feitos de polímeros condutores apresentam muitas características excelentes, como alta sensibilidade e curto tempo de resposta. Os polímeros condutores também são fáceis de sintetizar e têm boas propriedades mecânicas. Os analisadores de membrana LB podem ser usados ​​para preparar filmes de polímeros altamente condutores para grandes áreas.