Die Elektronikindustrie kann Leiterplatten und elektronische Komponenten anbieten. Die integrierten Schaltungen, die in elektronischen Geräten verwendet werden, basieren auf Wafers aus Halbleitermaterialien. Silizium ist ein weit verbreitetes Halbleitermaterial. Siliziumflächen unterliegen strengen Reinigungsverfahren vor der Herstellung des Chips. Überprüfen Sie die Reinigkeit der Siliziumchipoberfläche mit einem Kontaktanglometer. Polymere werden auch in der Elektronikindustrie als Isolierschichtmaterial für Chips und Chipträger verwendet, wobei die Qualität und Gleichmäßigkeit der Beschichtung am wichtigsten sind.

[Oberflächenreinigkeit - Reinigung]

Sie müssen die Oberflächenreinigkeit charakterisieren oder bewerten?

Die Oberfläche umgibt uns und ist überall. Wir leben darin und nutzen sie. In vielen Fällen ist die Sauberkeit der Oberfläche interessant und wichtig, in einigen Fällen sogar entscheidend. Die Bedeutung von "sauber" ist natürlich eine Frage der Definition, die alle Maßstäbe der Sauberkeit von der Makroskala bis zur Nanoskala und in diesem Bereich abdeckt.

Wenn wir an die Reinigung denken, ist die erste Art von Oberflächen, die wir in unserem Kopf haben, die Oberflächen von Häusern und Gegenständen, die wir im täglichen Leben verwenden – Küche, Badezimmer, Kleidung und vielleicht auch unsere Verkehrsmittel wie unsere Autos. Aber wir erwarten auch, dass öffentliche Orte hygienisch sein sollten - Restaurants, öffentliche Verkehrsmittel und Krankenhäuser. Letzteres ist eines der entscheidenden Bereiche der Nanoskala-Reinigung. Zum Beispiel ist die Reinigung von chirurgischen Werkzeugen und anderen Oberflächen im Krankenhaus der Schlüssel zu erfolgreichen Operationen und zur Verhinderung der Krankheitsübertragung. In der Produktion und Verarbeitung von Lebensmitteln, Medikamenten oder anderen empfindlichen Substanzen, die uns weiter entfernt sind, kann der Umstieg von der Herstellung eines Komponentes zu einem anderen eine Oberflächenhigiene zwischen den beiden erfordern. Oder in der Elektronik- und Optikindustrie sowie in der Herstellung von Schaltungen oder Beschichtungen können die kleinsten Staubmoleküle katastrophal sein. Andere Strukturen wie Ölleitungen und Wärmetauscher in Kraftwerken werden im Laufe der Zeit einer Verschmutzung ausgesetzt und können durch die Anhäufung von unerwünschten Substanzen wie Ablagenbildung, Vergrotung, Biofilmbildung und Vergrotung die Funktion behindern.

Charakterisierung und Bewertung der Oberflächenreinigkeit in Echtzeit

Mit dem QSense QCM-D können Sie Ablagerungen, Kalkstapel und Biofilmbildung im Nanoskala messen und quantifizieren sowie die gleichen Ablagerungen in Echtzeit und quantitativ entfernen. Es ist wichtig, die Bedingungen zu optimieren, um unerwünschte Stoffammlungen zu reduzieren oder zu verhindern, und Sie können die Reinigkeit vor, nach und während der Umweltänderung charakterisieren. Bei Reinigungsmaßnahmen wie der Beurteilung der Küchenreinigkeit, der Beschreibung der Biofilmbildung und der Messung der Asphaltadsorption in Rohölleitungsschmutz können Methoden oder Zusatzstoffe zur Beseitigung entwickelt werden.

Schnelle Bewertung der Oberflächenreinigkeit durch Berührungswinkelmessung

Die Effizienz von Reinigungs- und Waschmittelrezepturen kann durch Berührungswinkelmessungen bewertet werden.

Die Oberflächenfreiheit bei der Reinigung und Behandlung von Oberflächen kann direkt mit der Sauberkeit und der Oberflächenzusammensetzung verbunden sein. Der Kontaktwinkel ist der empfindlichste aller Oberflächenanalysetechniken, da auch die Nanogröße der Oberfläche das Befeuchtungsverhalten beeinflussen kann. Als einfache und schnelle Messtechnik werden Kontaktwinkel häufig zur Verfolgung des Reinigungsprozesses und der Effizienz der Reinigungslösung verwendet. Daher ist die Kontaktwinkelmessung in Bereichen, in denen die Reinigungskontrolle von entscheidender Bedeutung ist, eine sehr geeignete Methode zur Qualitätskontrolle. Die Berührungswinkelmessung mit dem automatisierten Theta bietet einen benutzerunabhängigen und schnellen Ansatz zur Reinigungsbewertung.

Die Sauberkeit von Silizium- und Leiterplatten ist ein wichtiger Faktor, der die optimierte Funktionalität des Endprodukts gewährleistet. Die Reinheit der Glasoberfläche, wie z.B. der Tintenstrahldruck von Flaschen oder die Etikettierung mit Klebstoffen, beeinflusst direkt die Qualität der nachfolgenden Bearbeitungsschritte. Die Messung der Glasverschmutzung hilft, Abfall zu reduzieren und eine effiziente Produktion zu gewährleisten.

ASTM C813-90 - Messung der hydrophoben Verschmutzung von Glas mit Berührungswinkeln

[Oberflächenbehandlung und Beschichtungen - Funktionelle Nano- und Nanopartikelbeschichtungen]

Traditionelle Beschichtungen werden häufig verwendet, um das untere Material zu schützen oder sein visuelles Aussehen zu verbessern. Darüber hinaus ziehen Beschichtungen für andere Funktionen ein wachsendes Forschungsinteresse an. Diese Arten von Beschichtungen werden häufig als funktionale Beschichtungen bezeichnet.

Verschiedene funktionelle Beschichtungen sind weit verbreitet, aber am häufigsten untersucht sind Verschmutzungsschutz, antibakterielle, elektrische Leitfähigkeit, Selbstreinigung, Licht- und thermische Verfärbung, Selbstheilung und hyperhydrophobe Beschichtungen.

Je nach der Funktion, die die Beschichtung erfüllen muss, müssen unterschiedliche Beschichtungsstrategien verwendet werden. Eine einfache funktionale Beschichtung kann mit einer Immersionsbeschichtung hergestellt werden, die nur eine geringe Kontrolle der Beschichtungsstruktur und Schichtdicke erfordert. Für fortgeschrittene Beschichtungen regeln Langmuir-Blodgett- und Langmuir-Schaefer-Technologien die Dicke der Folie und die Dichte der Verpackung genau. Die Langmuir-Blodgett-Technologie wurde bereits für die Ablagerung von Nanopartikeln für intelligente Fenster und die Ablagerung von Graphen für elektronische Anwendungen verwendet. Mit QSense QCM-D können auch Ablagerungen von Nanopartikeln und die Konstruktion funktioneller Nanokomposite-Strukturen charakterisiert werden.

Es gibt mehrere Werkzeuge zur visuellen, molekularen und feuchtigkeitsbezogenen Charakterisierung von Beschichtungen.

Charakterisierung der hyperhydrophoben Beschichtung

Hyperhydrofobe Beschichtungen bekommen aufgrund ihrer Anwendung auf selbstreinigen Fenstern oder eisfesten Oberflächen viel Aufmerksamkeit. Definitionsgemäß kann eine Hyperhydrofobie erreicht werden, wenn der statische Kontaktwinkel mit Wasser über 150° liegt und der Kontaktwinkel niedrig ist. Daher kann die Charakterisierung einer hyperhydrophoben Beschichtung durch die Messung statischer und dynamischer Kontaktwinkel erfolgen.

Sehen Sie sich das aufgenommene Webinar an: Hyperhydrofobe Oberflächen – vom Labor bis hin zu realen Anwendungen

Blog-Beitrag: Haltbarkeit der hyperhydrophoben Oberflächen – das größte Hindernis für Anwendungen im realen Leben

Ablagerung von Nanopartikeln für intelligente Fensterbeschichtungen

Da wir uns zunehmend um die Zukunft unserer Erde kümmern, werden verschiedene energiesparende Möglichkeiten mehr untersucht. Der größte Teil unseres Energieverbrauchs wird für die Heizung oder Kühlung von Gebäuden verwendet. Es gibt verschiedene Lösungen zur Verbesserung der Wärmedämmung unserer Gebäude, und neue intelligente Fenster stehen im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit. Eine der interessanten Kategorien intelligenter Fenster besteht aus einem warmen Farbveränderungsmaterial, das die Farbe mit Temperaturänderungen ändern kann. Daher können Fenster, die mit einer thermischen Verfärbungsfilm beschichtet sind, den Wärmeaustausch durch Glas steuern. bei kaltem Wetter Wärme im Raum aufbewahren; Bei Hitze verhindern Fenster, dass Infrarotstrahlung von der Sonne in das Gebäude eintritt.

Forscher am University College London (UCL) haben mit der Langmuir-Blodgett-Technologie (LB) eine Methode entwickelt, um Glasoberflächen mit Polystyren-Nanokugeln zu beschichten. Mit LB bereiteten sie hochgeordnete Nanopartikelschichten vor, die als Ätzmasken im Folgeprozess verwendet werden können. Die erzeugte Nanostruktur kann Vanadioxid beschichtet werden, so dass Fenster die gleichen antireflektierenden Eigenschaften haben, die im Mottenauge gefunden werden. Es reduziert die Lichtmenge, die im Raum reflektiert wird, auf weniger als 5%, was eine wesentlich bessere Wirkung hat als andere Prototypen von Vanadium-Dioxid-beschichteten Fenstern.

Mit der Langmuir-Blodgett-Technologie wird eine monomolekulare Schicht aus Polystyren-Nanokugeln mit einem Durchmesser von 200 nm auf einem Quarzboden auf einem mittleren KSV NIMA-Slot abgelegt.

(a) ein AFM-Bild einer monomolekularen Schicht und (b) eine Fourier-Transformation des gleichen Bildes zeigen eine hervorragende Kristallinität, die mit dieser Technik erreicht werden kann. Urheberrecht: Dr. Alaric Taylor.

Neben der Verbesserung der Reflexionseigenschaften der Fenster können Nanostrukturen sich selbst reinigen. Die Fensteroberfläche ist sehr wasserdicht, was bedeutet, dass Regentropfen, wenn sie auf die Oberfläche fallen, kugelförmige Wassertropfen bilden, die leicht von den Fenstern fallen, Schmutz, Staub und andere Schadstoffe sammeln und wegnehmen. Dies ist vor allem für Fenster, die in anspruchsvollen Wolkenkratzern verwendet werden, eine sehr gefragte Leistung. Durch die Verwendung von statischen und dynamischen Kontaktwinkelmessungen untersuchten die Forscher die Eigenschaften der Oberflächenreinigung umfassend.

[1] Taylor, A. Motheye intelligente Fenster Bio-inspirierte, temperaturreaktive Verglasung zur passiven Regelung der Gebäudetemperatur mit der Fähigkeit, sich selbst zu reinigen (Unveröffentlichte Promotionsarbeit). (2016) University College London, London, Großbritannien.

[2] Taylor, A. et al., Eine bioinspirierte Lösung für spektral selektive thermochrome VO2 beschichtete intelligente Verglasung, Optics Express 21 (2013) A752.

[Sehen Sie sich das aufgenommene Webinar an: Ablagerung hochgeordneter Nanopartikelfilme mit Langmuir-Blodgett, Alaric Taylor, EPSRC-Forscher an der UCL]

Blogbeitrag: Hochgeordnete Nanopartikelfilme

Ablagerung und Charakterisierung von Graphenmonomolekularen Schichten für elektronische Anwendungen

Einschichtgraphen (SG) ist das erste echte zweidimensionale Material, das sich mit vielen hervorragenden Materialeigenschaften wie hoher elektrischer und thermischer Leitfähigkeit sowie hoher Zugfestigkeit erwiesen hat. Viele betrachten Graphen als eines der vielversprechendsten und vielseitigsten Materialien, die bisher entdeckt wurden. Zu den potenziellen Anwendungen dieses Materials zählen beispielsweise der Bau kleinerer und schneller elektronischer Schaltungen, die Entwicklung leistungsstarkerer und flexibler Baustoffe sowie die Schaffung effizienter Batterien. Graphen kann sowohl als n-Leiter als auch als p-Leiter verwendet werden. Und aufgrund seiner Halbleitereigenschaften wurden Spekulationen ausgelöst, dass es eines Tages Silizium in Elektronik ersetzen wird. Aufgrund der elektrischen Eigenschaften und Transparenz des einschichtigen Graphens sowie seiner guten chemischen Beständigkeit ist eine der interessantesten Anwendungen von Graphen seine Verwendung als Solarzelle und Leuchtdiode anstelle von Indiumzinnoxid (ITO) oder Zinnfluoroxid (FTO) in der Photoelektronik. [1-3]

Es gibt mehrere verschiedene Methoden zur Herstellung von einschichtigem Graphen. Der vielversprechendste Einsatz für industrielle Massenverwendungen sind verschiedene flüssige Phasenentfernungsverfahren, die in der Regel eine Dispersion von einschichtigem Graphen oder einschichtigem Graphenoxid (SGO) erzeugen. Die Herausforderung besteht darin, einzelschichtiges Graphen oder einzelschichtiges Graphenoxid von der Dispersionsflüssigkeit auf kontrollierte Weise auf den Trägerkörper zu übertragen. Langmuir-Blodgett- und Langmuir-Schaefer-Ablagerungen (LS) zeigten in jüngster Zeit begrüßliche Ergebnisse bei der Herstellung von hochkontrollierten Graphenschichten.

Charakterisieren Sie die Graphenoxidfilm mit dem Brewster-Cornermikroskop und PM-IRRAS direkt am Langmuir-Trenn. Mit PM-IRRAS können auch auf festen Substraten abgelagerte Filme charakterisiert werden.

Applikations-Abstract: Ablagerung und Charakterisierung von Monolayer-Graphen und Oxid-Graphenfilm

Anwendungs-Abstract: Dünnfilm-Strukturbildgebung: Brewster-Cornermikroskop

Anwendungsübersicht: Herstellung von hochgeordneten Nanopartikelfilmen

Funktionale Beschichtung der Oberfläche von Solarzellen

Eine Solarzelle (auch als Photovoltaik-Zelle bezeichnet) ist ein elektronisches Gerät, das Licht direkt in elektrische Energie umwandelt (siehe Abbildung 1). Es gibt mehrere Arten von Solarzellen, die am häufigsten auf Siliziumfliechen hergestellt werden. Andere Arten von Solarzellen umfassen Folien, Farbstoffempfindliche und organische / polymere Solarzellen. Aufgrund des einfachen Herstellungsprozesses sind Siliziumsolarzellen die bisher häufig verwendeten Solarzellen mit einem Marktanteil von über 80%, während andere Solarzellentypen einige zusätzliche Vorteile wie Flexibilität bieten.

Derzeit gibt es viele Forschungsgruppen an Universitäten und Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt, die im Bereich der Photovoltaik tätig sind. Diese Studie kann in drei Aspekte unterteilt werden:

Solarzellen mit der aktuellen Technologie billiger und/oder effizienter mit anderen Energiequellen konkurrieren zu lassen.

• Entwicklung neuer Technologien, die auf der Konstruktion neuer Solarzellen basieren.

• Entwicklung neuer Materialien als Lichtabsorber und Ladungsträger.

Die oberste Schicht einer herkömmlichen Solarzelle ist ein dünnes Schutzglas, das mit einer Anti-Reflexion-Beschichtung (AR) beschichtet ist. Reflexionsschutzbeschichtungen werden verwendet, um die Absorption von Photonen zu erhöhen und auf diese Weise die Effizienz der Solarzellen zu erhöhen. Die Solol-Gel-Beschichtungstechnik ist eine weit verbreitete Methode zur Herstellung von reflexionssicheren Beschichtungen auf großen Flächen.

Bei der Herstellung ist es sehr wichtig, eine gute Haftung zwischen den verschiedenen Schichten der Solarzelle sicherzustellen. Die Kontaktwinkelmessung wird in der Regel verwendet, da eine gute Befeuchtung eine gute Haftung anzeigt.

Anwendungsübersicht: Herstellung von hochgeordneten Nanopartikelfilmen

Anwendungsschluss: Kontaktwinkelmessung in der Solarzellenindustrie

Ablagerung einer hochkontrollierten Nanibo-Membran mit der Langmuir-Blodgett-Methode

[Funktionale Beschichtungen - Sensoren]

In der heutigen Gesellschaft, in der Information und Vorhersehbarkeit sehr geschätzt werden, drehen wir uns um eine Vielzahl von Sensoren, die alle Aspekte unserer Umgebung erkennen, erkennen und messen. Die Menge an Informationen, die täglich gesammelt werden, ist sehr groß, und Temperatur, Luftdruck, Lichtintensität oder giftige Substanzen sind nur einige Beispiele dafür.

Manchmal werden die Daten gesammelt, um uns einfach Informationen und Lebenskomfort zu geben, z. B. uns eine Nachricht zu geben, damit wir entscheiden können, ob wir einen zusätzlichen Pullover mitnehmen, wenn wir unterwegs sind. Es kann jedoch auch verwendet werden, um zu bestimmen, ob eine Regelung und Steuerung erforderlich ist, z. B. um zu überprüfen, ob die Druckwerte innerhalb der vorgegebenen Maximum- und Minimumwerte bleiben. Jeder Sensortyp basiert auf einer spezifischen Prüfmethode und ermöglicht die Überwachung interessierender Parameter.

Biosensoren sind eine Unterklasse von Sensoren. Biosensoren verwenden biometrische Systeme, die von der Natur entworfen wurden, um Objekte wie Zielobjekte zu erkennen, die an Rezeptoren gebunden sind. Diese Informationen werden dann konvertiert und Lesungen gesammelt. Sensoren auf Basis von leitfähigen Polymeren werden aufgrund ihres hohen Anwendungspotenzials intensiv untersucht. Die Technologie von Langmuir-Blodgett ermöglicht die Herstellung von hoch montierbaren Dickenfilmen und wird daher auch in Sensoranwendungen eingesetzt. Diese Sensoren wurden bereits für die Detektion von Gassensoren und Spuren von Antibiotika in Lösungen verwendet. Es werden verschiedene Prüfmethoden angewendet, von der optischen Erkennung bis zur Messung der Leitfähigkeit.

QSense QCM-D als akustischer Biosensor

Biosensoren werden in vielen Bereichen wie medizinischen Anwendungen, der Lebensmittelindustrie und der Verteidigung eingesetzt. Neben den biometrischen Komponenten besteht ein Biosensor aus zwei Teilen: einem Sensor, der biometrisch erkennt, und einer interpretierbaren Signalausgabe. Sensoren können auf verschiedenen Prinzipien basieren. Ein gängiges Sensorprinzip ist akustische Sensorik wie Quarzkristallspürenwage (QCM). Die auf piezoelektrischen Prinzipien basierende QCM-Technologie ist eine Methode in der Biosensorik und wird seit Jahrzehnten in der Entwicklung und Anwendung von Biosensoren verwendet.

Wie in diesem weit verbreiteten und detaillierten Überblick über akustische Biosensoren detailliert beschrieben, kann das Biodetektionssystem von Biosensoren auf der Grundlage von Antikörpern, Proteinen, DNA、 Module wie Zellen, Lipidstrukturen, Kohlenhydrate und Nanopartikel werden entworfen und gebaut. Die Bau von Modulen und die Identifizierung von Komponenten reicht von klein bis groß und ermöglicht die Erkennung von Schwermetallionen und DNA-Hybriden bis hin zu Zellhaftung, Vermehrung und Wachstum sowie der Reaktion der Zelle auf äußere Reize. Das potenzielle Umfang der Erkennungssysteme ist sehr breit und es werden kontinuierlich Strategien zur Verarbeitung der Sensorschnittstelle zur Verbesserung ihrer Empfindlichkeit und Selektivität untersucht.

Leitfähige Polymerbasierte Sensoren

Da miniaturisierte Geräte zunehmend in Betracht gezogen werden, können neu entwickelte Nanomaterialien diesen Bereich weiter entwickeln. Viele dieser Materialien werden nicht mit herkömmlichen Mikrofabrikationsmethoden hergestellt, sondern mit neuen Technologien.

Leitfähige Polymere wie Polyphenylamine, Polythiophene, Polypyrrole und ihre Derivate wurden bereits als aktive Schicht für Gassensoren und für die Herstellung von Fixierensase-Biosensoren verwendet. Sensoren aus leitfähigen Polymeren besitzen viele hervorragende Eigenschaften wie hohe Empfindlichkeit und kurze Reaktionszeiten. Leitfähige Polymere sind ebenfalls leicht zu synthetisieren und besitzen gute mechanische Eigenschaften. Der LB-Membrananalysator kann zur Herstellung von hoch steuerbaren leitfähigen Polymerfolien mit größeren Flächen verwendet werden.