能源領(lǐng)域涉及生產(chǎn)、制造、能源出售和分銷的所有行業(yè)。它包括石油、天然氣、煤炭、核能和可再生能源工業(yè)。
隨著全球各個角落對能源的需求日益增長，以及環(huán)境和對燃料使用的先決條件的不斷變化，能源部門正在不斷發(fā)展。隨著技術(shù)可行性、現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施、經(jīng)濟利益和地緣政治形勢的不斷變化，不斷適應(yīng)新形勢的能源分支也會不斷出現(xiàn)。現(xiàn)有的分支將發(fā)展以適應(yīng)新的需要，而新的能源采集方法將會不斷出現(xiàn)。
[表面處理和涂層-功能納米級和納米顆粒涂層]
傳統(tǒng)的涂層通常用于保護下方的材料或改善其視覺外觀。 此外，用于其他功能的涂料吸引了越來越多的研究興趣。 這些類型的涂層通常被稱為功能性涂層。
不同的功能性涂層的用途廣泛，但研究最多的是防污、抗菌、導(dǎo)電、自清潔、光和熱致變色、自愈和超疏水涂層。
根據(jù)涂層需要滿足的功能，需要采用不同的涂層策略。 可以通過使用浸漬鍍膜制備簡單的功能性涂層，僅需要對涂層的結(jié)構(gòu)和層厚度進行少量控制。 對于更先進的涂層，Langmuir-Blodgett和Langmuir-Schaefer技術(shù)可精確控制薄膜厚度和封裝密度。Langmuir-Blodgett技術(shù)已被用于沉積用于智能窗戶的納米粒子以及用于電子應(yīng)用的石墨烯的沉積。 也可以通過QSense QCM-D來表征納米顆粒的沉積和功能性納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。
有幾種工具可用于涂層的視覺、分子和潤濕性表征。
超疏水涂層的表征
超疏水涂層由于其在諸如自清潔窗口或防冰表面上的應(yīng)用而得到了廣泛的關(guān)注。根據(jù)定義，當(dāng)與水的靜態(tài)接觸角超過150°并且接觸角滯后低時可實現(xiàn)超疏水性。因此可通過測量靜態(tài)和動態(tài)接觸角來完成超疏水涂層的表征。
觀看錄制的網(wǎng)絡(luò)研討會：超疏水表面 – 從實驗室到現(xiàn)實生活應(yīng)用
博客文章：超疏水表面的耐久性 – 現(xiàn)實生活應(yīng)用的最大障礙
用于智能窗戶涂層的納米顆粒的沉積
隨著我們越來越關(guān)心地球的未來，不同的節(jié)能方式正在受到更多的研究。 我們的大部分能源消耗都用于加熱或冷卻建筑物。可以有不同的解決方案來改善我們建筑物的隔熱性能，新穎的智能窗戶成為人們關(guān)注的焦點。其中一類有趣的智能窗戶是由溫致變色材料制成的，它可以隨著溫度的變化而改變顏色。 因此，涂有熱致變色薄膜的窗戶能夠控制通過玻璃的熱量交換。 在寒冷的天氣里，將熱量保存在室內(nèi)；在炎熱的時候，窗戶可阻止來自太陽的紅外輻射進入建筑物。
倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）的研究人員利用Langmuir-Blodgett（LB）技術(shù)開發(fā)了用聚苯乙烯納米球涂布玻璃表面的方法[1]。他們使用LB制備了高度有序的納米粒子層，這些納米粒子層可用作后續(xù)工藝中的蝕刻掩模。生成的納米結(jié)構(gòu)可以涂覆二氧化釩，使得窗戶具有在飛蛾眼中發(fā)現(xiàn)的相同的抗反射性質(zhì)。 它將房間內(nèi)部反射的光線數(shù)量減少到5％以下，這比其他原型的二氧化釩涂層窗戶獲得的效果好得多[2].。
在KSV NIMA中型槽上使用Langmuir-Blodgett技術(shù)在一片石英基底上沉積200nm直徑的聚苯乙烯納米球單分子層。
（a）單分子層的AFM圖像，（b）同一圖像的傅立葉變換，表現(xiàn)出用該技術(shù)可實現(xiàn)的優(yōu)異結(jié)晶度。 版權(quán) Dr. Alaric Taylor。
除了改善窗戶的反射特性之外，納米結(jié)構(gòu)也能自清潔。 窗戶表面非常耐水，這意味著當(dāng)雨滴落在表面時它們會形成球形水滴，很容易從窗戶上滾落，收集污垢、灰塵和其他污染物，并將其帶走。尤其對于在窗戶清潔具有挑戰(zhàn)性的摩天大樓中使用的窗戶，這是非常需要的性能。通過使用靜態(tài)和動態(tài)接觸角測量，研究人員廣泛研究了表面的自清潔性能。
[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temperature-responsive glazing for passive regulation of building temperature with the ability to self-clean (Unpublished doctoral thesis).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.
[觀看錄制的網(wǎng)絡(luò)研討會：利用 Langmuir-Blodgett沉積高度有序的納米顆粒薄膜， Alaric Taylor， UCL大學(xué)EPSRC研究員]
博客文章：高度有序的納米粒子薄膜
用于電子應(yīng)用的石墨烯單分子層的沉積和表征
單層石墨烯（SG）是第一個真正的二維材料，已被證明具有許多優(yōu)異的材料特性，如高導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性以及高拉伸強度。許多人認(rèn)為石墨烯是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最有前途和多功能的材料之一。例如：該材料的潛在應(yīng)用包括建造更小更快的電子電路、開發(fā)更*和更靈活的建筑材料以及創(chuàng)建更高效的電池。石墨烯既可以用作n型導(dǎo)體，也可以用作p型導(dǎo)體。并且由于其半導(dǎo)體性質(zhì)，引發(fā)了人們對其未來某一天會取代電子器件中的硅的猜測。由于單層石墨烯的電性能和透明性以及良好的耐化學(xué)性，石墨烯最有意思的應(yīng)用之一是在光電子學(xué)中用它代替銦錫氧化物（ITO）或氟氧化錫（FTO）作為太陽能電池和發(fā)光二極管。 [1-3]
制備單層石墨烯有幾種不同的方法。 最有希望用于大規(guī)模工業(yè)用途的是不同的液相剝離方法，其通常生成單層石墨烯或單層氧化石墨烯（SGO）的分散液。 面臨的挑戰(zhàn)是如何將單層石墨烯或單層氧化石墨烯從分散液中以受控的方式轉(zhuǎn)移到支持體上。 Langmuir-Blodgett和Langmuir-Schaefer（LS）沉積近來在制備具有高度可控的石墨烯層中顯示出可喜的成果。
使用布魯斯特角顯微鏡和PM-IRRAS直接在Langmuir槽上進行石墨烯氧化物薄膜的表征。 使用PM-IRRAS還可以表征沉積在固體基材上的薄膜。
應(yīng)用文摘：單層石墨烯和氧化石墨烯薄膜的沉積和表征
應(yīng)用文摘：薄膜結(jié)構(gòu)成像：布魯斯特角顯微鏡
應(yīng)用概述：制造高度有序的納米顆粒薄膜
太陽能電池板表面的功能性涂層
太陽能電池（也稱為光伏電池）是一種通過光伏效應(yīng)將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的電子設(shè)備（見圖1）。 有幾種可用的太陽能電池，最常見的是在硅片上制造的。其他的太陽能電池類型包括薄膜、染料敏化和有機/聚合物太陽能電池。由于制造工藝簡單，硅太陽能電池是迄今為止常用的太陽能電池，擁有超過80％市場的份額，而其他太陽能電池類型提供了諸如靈活性等某些附加優(yōu)點。
目前，在世界各地的大學(xué)和研究機構(gòu)中有許多活躍在光伏領(lǐng)域的研究小組。本研究大致可分為三個方面：
·使當(dāng)前的技術(shù)太陽能電池更便宜和/或更有效率地與其他能源競爭。
·開發(fā)基于新太陽能電池架構(gòu)設(shè)計的新技術(shù)。
·開發(fā)作為光吸收劑和電荷載體的新材料。
傳統(tǒng)的太陽能電池的頂層是一層涂有防反射（AR）涂層的薄防護玻璃。 防反射涂層用于增加光子的吸收，并以這種方式提高太陽能電池的效率。 溶膠 – 凝膠浸涂技術(shù)是廣泛用于大面積生產(chǎn)防反射涂層的方法。
在制造過程中，確保太陽能電池上不同層之間良好的粘合是非常重要的。 通常使用接觸角測量，因為良好的潤濕性表明良好的粘附性。
應(yīng)用概述：制造高度有序的納米顆粒薄膜
應(yīng)用文摘：太陽能電池行業(yè)的接觸角測量
采用Langmuir-Blodgett法沉積高度可控的納米博膜
[表面分析 & 質(zhì)量控制/質(zhì)量控制]
質(zhì)量控制簡稱QC, 是每個產(chǎn)品生產(chǎn)過程的重要組成部分。在QC中,要按照規(guī)范來對產(chǎn)品進行核查，進而相應(yīng)地做出決定。表面質(zhì)量控制是如去污，涂層和印刷等過程的基本組成部分。在這些應(yīng)用中，QC決定了實施過程是否會成功 。
表面的潤濕性是表面性能的良好指標(biāo)。表面的潤濕性可以用接觸角測量儀器來進行評價。表面接觸角可用于多個質(zhì)量控制的步驟：
·表面處理前，確保表面清潔
·表面處理后，確保達到理想的處理水平和/或涂層均勻性
·解決粘接和潤濕性相關(guān)的質(zhì)量控制問題
接觸角測量可以是自動化的，而且只需要一個很小的測量區(qū)域。接觸角提供了一個進行快速分析的可能性，同時大批次樣品也很容易測量。接觸角特別適合于表面質(zhì)量控制。
·表面敏感技術(shù)之一
·簡單、快捷、使用方便
·不依賴于用戶，特別是在自動化情況下
·給出定量的數(shù)據(jù)
·*、科學(xué)的質(zhì)量控制方法
單獨的水接觸角測量可以很好地估計表面化學(xué)，但是用色散型液體進行測量也可以使你確定表面的表面自由能。可拋棄型分配器的集成使表面自由能測量非常迅速。表面自由能是能夠區(qū)分表面能的色散和極性成分的一種方法。接觸角測量也可以用來檢查涂層的均勻性。通常使用的達因筆和墨水測試等方式得到的結(jié)果并不正確。
除表面化學(xué)性質(zhì)外，粗糙度在潤濕性方面也起著一定的作用。如等離子體或火焰處理等許多過程，不僅會影響基材的化學(xué)性質(zhì)，還可能改變粗糙度。通過將形貌測量與接觸角相結(jié)合，可以將粗糙度的影響與接觸角的影響區(qū)分開來。
一款全自動的Theta接觸角測量儀可以使接觸角測量不受任何人為干擾，從而提高結(jié)果的重現(xiàn)性。OneAttension軟件包括一款專門用于簡化QC過程的質(zhì)量控制模式。OneAttension還提供了特別的質(zhì)量控制功能，例如為操作人員創(chuàng)建受限的操作環(huán)境，通過節(jié)省時間的批量分析和為您的需求量身定做測試結(jié)果報告，使操作盡可能簡單和快速。
等離子體和電暈處理表面
等離子體和電暈處理可用于表面的清洗和活化，然后再進行下一步處理，如打印、粘合、油漆、涂漆或涂層。它們用于解決許多行業(yè)與粘附和潤濕性等相關(guān)的問題。
用于包裝和印刷的紙和紙板上的工業(yè)涂層
作為包裝材料，板面通常使用擠壓涂層以抵抗水分和老化。為了優(yōu)化印刷質(zhì)量，表面通常經(jīng)等離子或電暈處理，以增加油墨和表面的潤濕性。接觸角QC是一種簡單的方法，保證了涂層和處理后的功能。
用于醫(yī)療器械制造的工業(yè)涂層
不同類型的工業(yè)涂層應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備以增加其功能，例如選擇性的流體流動。涂料用于多種應(yīng)用，包括診斷、生物醫(yī)學(xué)和制藥。
生物醫(yī)學(xué)植入體表面處理
通過改變植入體表面的潤濕性，可以影響生物醫(yī)學(xué)植入體的生物相容性。提高表面粗糙度和改變表面化學(xué)物質(zhì)對潤濕性的影響，可以保證種植體的質(zhì)量。
玻璃和觸摸屏的清潔
玻璃表面的清潔對后續(xù)處理步驟的質(zhì)量有直接影響，如在瓶子上進行噴墨打印或使用膠粘劑貼標(biāo)簽等應(yīng)用。測量玻璃污染有助于減少浪費和確保高效生產(chǎn)。
用于太陽能電池板的工業(yè)涂料
太陽能電池板通常需要涂上光伏和抗反射涂層，以確保最佳的效率。清潔度會影響面板的效率以及不同涂層之間的粘附。接觸角測量可用于面板生產(chǎn)制造過程中的質(zhì)量控制。
變壓器油的質(zhì)量控制
絕緣油可用于電力變壓器線圈的周圍，提供冷卻、絕緣和防止電暈和電弧的保護。變壓器油在變壓器運行過程中會接觸到機械和電氣應(yīng)力以及化學(xué)污染。隨著時間的推移，絕緣油的功能下降，這可能導(dǎo)致變壓器故障和斷電。定期測試變壓器油可以確保質(zhì)量和防止昂貴的故障停機時間。
ASTM D-971標(biāo)準(zhǔn)定義了變壓器油的一般電氣和物理性質(zhì)。表界面張力是采用Du Noüy環(huán)法測量的。油和水界面張力與油的純度和功能有關(guān)。變壓器油界面張力的降低是由于污染物的積累或氧化副產(chǎn)品的形成引起的。我們的Sigma 702ET可全自動運行并遵照ASTM標(biāo)準(zhǔn)測量。
下載應(yīng)用文摘
依據(jù)ASTM D971國際標(biāo)準(zhǔn)采用環(huán)法測量油水界面張力
(空格分隔,最多3個,單個標(biāo)簽最多10個字符)
3