O setor de energia envolve todos os setores de produção, fabricação, venda e distribuição de energia. Inclui as indústrias de petróleo, gás natural, carvão, energia nuclear e energia renovável.

O setor de energia está em constante evolução à medida que a demanda por energia cresce em todos os cantos do mundo, bem como as mudanças contínuas no meio ambiente e nos pré-requisitos para o uso de combustível. À medida que a viabilidade tecnológica, a infraestrutura existente, os interesses econômicos e a situação geopolítica mudam, também surgem ramos energéticos que continuam se adaptando às novas situações. As filiais existentes se desenvolverão para atender a novas necessidades, e novos métodos de captação de energia continuarão a surgir.

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

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

[Análise de superfície & controle de qualidade / controle de qualidade]

O controle de qualidade, abreviado QC, é uma parte importante do processo de produção de cada produto. No QC, os produtos devem ser verificados de acordo com as especificações e, em seguida, a decisão deve ser tomada de acordo. O controle de qualidade da superfície é um componente fundamental de processos como descontaminação, revestimento e impressão. Nessas aplicações, o QC determina se o processo de implementação será bem sucedido.

A umidificação da superfície é um bom indicador do desempenho da superfície. A umidificação da superfície pode ser avaliada com instrumentos de medição do ângulo de contato. Os ângulos de contato de superfície podem ser usados ​​em várias etapas de controle de qualidade:

Garantir que a superfície seja limpa antes do tratamento da superfície

Após o tratamento de superfície, assegure o nível ideal de tratamento e / ou uniformidade do revestimento

Resolver problemas de controle de qualidade relacionados à adesão e à umidificação

A medição do ângulo de contato pode ser automatizada e requer apenas uma pequena área de medição. O ângulo de contato oferece a possibilidade de realizar análises rápidas, enquanto grandes lotes de amostras são facilmente medidos. Os ângulos de contato são especialmente adequados para o controle de qualidade da superfície.

Uma das tecnologias sensíveis à superfície

· Fácil, rápido e fácil de usar

Não depender do usuário, especialmente em situações de automação

• Dados quantitativos

· Método de controle de qualidade perfeito e científico

Uma medição individual do ângulo de contato com a água é uma boa estimativa da química da superfície, mas medições com líquidos dispersos também permitem determinar a energia livre da superfície. A integração de um distribuidor descartável permite medições de energia livre de superfície muito rápidas. A energia livre de superfície é uma maneira de distinguir a dispersão da energia de superfície e a composição polar. A medição do ângulo de contato também pode ser usada para verificar a uniformidade do revestimento. Os resultados obtidos por métodos como os testes de caneta e tinta normalmente usados ​​não são corretos.

Além das propriedades químicas da superfície, a rugosidade também desempenha um papel na umidificação. Muitos processos, como o tratamento com plasma ou chama, não só afetam as propriedades químicas do substrato, mas também podem alterar a rugosidade. Combinando a medição da morfologia com o ângulo de contato, é possível distinguir o efeito da rugosidade do efeito do ângulo de contato.

Um medidor de ângulo de contato Theta totalmente automático torna a medição do ângulo de contato livre de interferência humana, aumentando a reprodutividade dos resultados. O software OneAttension inclui um modo de controle de qualidade dedicado a simplificar o processo de QC. A OneAttension também oferece recursos especiais de controle de qualidade, como a criação de ambientes operacionais restritos para os operadores, tornando as operações o mais simples e rápido possível, com análises em lote que economizam tempo e relatórios de resultados de teste adaptados às suas necessidades.

Tratamento de superfícies de plasma e corona

Os tratamentos de plasma e corona podem ser usados ​​para a limpeza e ativação da superfície antes da próxima etapa de tratamento, como impressão, adesão, pintura, pintura ou revestimento. Eles são usados ​​para resolver problemas relacionados com adesividade e umidificação em muitas indústrias.

Revestimentos industriais em papel e papelão para embalagem e impressão

Como material de embalagem, as placas geralmente usam revestimentos de extrusão para resistir à umidade e ao envelhecimento. Para otimizar a qualidade da impressão, a superfície é geralmente tratada com plasma ou corona para aumentar a umidificação da tinta e da superfície. O QC do ângulo de contato é uma maneira simples de garantir a função do revestimento e do pós-tratamento.

Revestimentos industriais para a fabricação de dispositivos médicos

Diferentes tipos de revestimentos industriais são aplicados a dispositivos médicos para aumentar suas funções, como o fluxo seletivo de fluidos. As pinturas são usadas em várias aplicações, incluindo diagnóstico, biomédica e farmacêutica.

Tratamento de superfície de implantes biomédicos

Alterando a umidificação da superfície do implante, a biocompatibilidade do implante biomédico pode ser afetada. Melhorar a rugosidade da superfície e alterar o efeito das substâncias químicas da superfície na umidificação pode garantir a qualidade do corpo do planto.

Limpeza de vidro e tela táctil

A limpeza da superfície do vidro tem um impacto direto na qualidade das etapas de tratamento subsequentes, como aplicações como impressão a jato de tinta em garrafas ou rotulagem com adesivos. A medição da poluição do vidro ajuda a reduzir o desperdício e garantir uma produção eficiente.

Revestimentos industriais para painéis solares

Os painéis solares geralmente precisam de revestimentos fotovoltaicos e antirreflexo para garantir a eficiência ideal. A limpeza afeta a eficiência do painel e a adesão entre os diferentes revestimentos. A medição do ângulo de contato pode ser usada para o controle de qualidade durante a produção de painéis.

Controle de qualidade do óleo de transformador

O óleo de isolamento pode ser usado ao redor da bobina do transformador de energia para fornecer resfriamento, isolamento e proteção contra coronas e arcos. O óleo do transformador é exposto a tensões mecânicas e elétricas e à poluição química durante o funcionamento do transformador. Ao longo do tempo, a função do óleo isolante diminui, o que pode levar a falhas do transformador e cortes de energia. O teste regular do óleo do transformador garante a qualidade e evita tempos caros de inatividade.

A norma ASTM D-971 define as propriedades elétricas e físicas gerais do óleo de transformador. A tensão da superfície é medida pelo método Du Noü. A tensão entre óleo e água está relacionada à pureza e função do óleo. A redução da tensão na interface do óleo do transformador é causada pela acumulação de poluentes ou pela formação de subprodutos de oxidação. Nosso Sigma 702ET funciona totalmente automáticamente e mede de acordo com as normas ASTM.

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Medição da tensão da interface de óleo e água por meio de métodos ambientais de acordo com a norma internacional ASTM D971