Menü
Geschrieben von Dr. Paranjayee Mandal
Bewertet von Dr. Alidad Amirfazli
Geprüft: 28
This is a practical guide to Surface Science for researchers working in the Automotive Industry.
In diesem brandneuen Leitfaden erfährst du alles über:
Lassen Sie uns gleich eintauchen.
We analyze and improve the performance of automotive products by leveraging surface properties like surface tension and contact angles. These properties are crucial for understanding how coatings and treatments interact with vehicle surfaces, ultimately affecting the spread and adhesion of liquids on solids. Paints, sealants, and protective coatings rely heavily on these surface properties for their effectiveness and durability in the automotive industry. Automotive surface science merges precision engineering with material science to create products that not only protect and enhance vehicle surfaces but also maintain them. Striking the perfect balance between performance and appearance is paramount, ensuring that coatings can withstand environmental stressors, resist wear, and preserve the vehicle’s aesthetic appeal for years to come.
We use the important surface properties below to understand the behavior of Automotive products and improve their quality.
Young – Laplace-Methode
Polynomiale Methode
Dynamischer Kontaktwinkel
Wenn wir einen Tropfen auf eine feste Oberfläche geben, besteht im Idealfall ein einzigartiger Winkel zwischen der Flüssigkeit und der festen Oberfläche. Den Wert dieses idealen Kontaktwinkels (den sogenannten Young-Kontaktwinkel) können wir mit Hilfe der Young-Gleichung berechnen. In der Praxis ist der Kontaktwinkelwert auf einer Oberfläche aufgrund der Oberflächengeometrie, Rauheit, Heterogenität, Verschmutzung und Verformung nicht unbedingt eindeutig, sondern liegt innerhalb eines Bereichs. Wir nennen die oberen und unteren Grenzen dieses Bereichs den fortschreitenden Kontaktwinkel bzw. den zurückweichenden Kontaktwinkel. Auch die Werte des vor- und zurückgehenden Kontaktwinkels für einen festen Untergrund sind sehr empfindlich. Sie können von vielen Parametern beeinflusst werden, wie z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Homogenität und kleinste Verschmutzung der Oberfläche und der Flüssigkeit. So können z.B. der vor- und zurückgehende Kontaktwinkel einer Fläche an verschiedenen Stellen unterschiedlich sein.
Praktische Oberflächen und Beschichtungen weisen von Natur aus eine Kontaktwinkelhysterese auf, die auf eine Reihe von Gleichgewichtswerten hinweist. Wenn wir statische Kontaktwinkel messen, erhalten wir einen einzigen Wert innerhalb dieses Bereichs. Sich ausschließlich auf statische Messungen zu verlassen, wirft Probleme auf, wie z. B. schlechte Wiederholgenauigkeit und unvollständige Oberflächenbewertung in Bezug auf Haftung, Sauberkeit, Rauheit und Homogenität.
In der Praxis müssen wir die Leichtigkeit der Flüssigkeitsverteilung (Vorschubwinkel) und die Entfernungsleichtigkeit (Rückzugswinkel) einer Oberfläche verstehen, z. B. beim Lackieren und Reinigen. Die Messung von Vorschub- und Rückzugswinkeln bietet eine ganzheitliche Sicht auf die Flüssig-Feststoff-Wechselwirkung, im Gegensatz zu statischen Messungen, die einen beliebigen Wert innerhalb des Bereichs liefern.
Diese Erkenntnisse sind entscheidend für reale Oberflächen mit Variationen, Rauheit und Dynamik und helfen Branchen wie Kosmetik, Materialwissenschaft und Biotechnologie bei der Gestaltung effektiver Oberflächen und der Optimierung von Prozessen.
Erfahren Sie, wie die Kontaktwinkelmessung mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein vollständigeres Verständnis der Kontaktwinkelmessung lesen Sie unsere Kontaktwinkelmessung: Der endgültige Leitfaden
Diese Eigenschaft misst die Kraft, die auf die Oberfläche einer Flüssigkeit wirkt, mit dem Ziel, ihre Oberfläche zu minimieren.
Dynamische Oberflächenspannung
Die dynamische Oberflächenspannung unterscheidet sich von der statischen Oberflächenspannung, die sich auf die Oberflächenenergie pro Flächeneinheit (oder die Kraft, die pro Längeneinheit entlang des Randes einer flüssigen Oberfläche wirkt) bezieht.
Die statische Oberflächenspannung charakterisiert den Gleichgewichtszustand der Grenzfläche von Flüssigkeiten, während die dynamische Oberflächenspannung die Kinetik von Änderungen an der Grenzfläche berücksichtigt. Diese Veränderungen können das Vorhandensein von Tensiden, Additiven oder Schwankungen in Temperatur, Druck und Zusammensetzung an der Grenzfläche beinhalten.
Die dynamische Oberflächenspannung ist essentiell für Prozesse, die schnelle Änderungen an der Flüssig-Gas- oder Flüssig-Flüssig-Grenzfläche beinhalten, wie z. B. Tröpfchen- und Blasenbildung oder Koaleszenz (Änderung der Oberfläche), Verhalten von Schäumen und Trocknung von Lacken (Änderung der Zusammensetzung, z. B. Verdampfung von Lösungsmittel). Wir messen es, indem wir die Form eines hängenden Tröpfchens im Laufe der Zeit analysieren.
Die dynamische Oberflächenspannung gilt für verschiedene Branchen, darunter Kosmetika, Beschichtungen, Pharmazeutika, Farben, Lebensmittel und Getränke sowie industrielle Prozesse, in denen das Verständnis und die Kontrolle des Verhaltens von Flüssigkeitsgrenzflächen für die Produktqualität und Prozesseffizienz unerlässlich ist.
Erfahren Sie, wie die Messung der Oberflächenspannung mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein vollständigeres Verständnis der Oberflächenenergiemessung lesen Sie unsere Oberflächenspannungsmessung: Der endgültige Leitfaden
Erfahren Sie, wie die Messung der Oberflächenenergie mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein umfassenderes Verständnis der Oberflächenenergiemessung lesen Sie unsere Oberflächenenergiemessung: Der ultimative Leitfaden
Der Gleitwinkel misst den Winkel, in dem ein flüssiger Film über eine feste Oberfläche gleitet. Es wird häufig verwendet, um die Rutschhemmung einer Oberfläche zu beurteilen.
Erfahren Sie, wie die Gleitwinkelmessung mit unserem Tensiometer durchgeführt wird
Für ein umfassenderes Verständnis der Gleitwinkelmessung lesen Sie unsere Gleitwinkelmessung: Der endgültige Leitfaden
Within the Automotive industry, several case studies exemplify the advantages of conducting surface property measurements.
We applied four different paints (A, B, C, and D) to curved metal surfaces like car hoods and doors to identify the most water-repellent option. We used contact angle as the key measure, with a larger angle indicating better water repellency. Paint A completely absorbed water droplets, while Paint B formed a 36-degree contact angle. Paints C and D achieved even better results, with contact angles of 42 and 58 degrees, respectively. These measurements represent the average of 8 and 10 readings for paints A and B, and C and D, respectively. Based on these results, Paint D emerges as the most suitable candidate for water resistance, clearly demonstrated by its superior contact angle. Conversely, Paint A proves entirely unsuitable, allowing water to spread and potentially be absorbed due to its minimal contact angle.
The automotive industry prioritizes maintaining clear visibility for drivers during rain to ensure safety. Traditional windshields often struggle with water build-up, compromising visibility and putting drivers at risk. To address this, the industry has developed a unique solution: applying a hydrophobic coating with a low sliding angle to automotive windshields. This low angle allows rainwater to easily slide off the surface, significantly reducing water build-up and dramatically improving driver visibility and safety in rainy conditions.
Wenn Sie an der Implementierung dieser oder anderer Anwendungen interessiert sind, kontaktieren Sie uns bitte.
In an industry where precision reigns supreme, where do Automotive manufacturers turn to ensure their products can survive scrutiny? The answer lies in standards and guidelines: the compass that guides cosmetics manufacturers through the complex maze of quality and performance.
This test method describes the standard practice for surface wettability of coatings, substrates, and pigments by advancing contact angle measurement. This procedure covers the advancing CA measurement when a liquid drop is applied to a coated surface, substrate, or preformed disk of pigment.
This standard test method describes how the surface tension of solid coatings, substrates, and pigments using contact angles (CA) can be measured. In this procedure, CA of two liquids (polar and nonpolar) of known surface tension on a substrate, pigment (in the form of a disk), or cured or air-dried coating are measured to calculate the surface properties (surface tension and its dispersion and polar components) of the solid.
This ISO 19403 series describes optical test methods for (i) contact angles measurement, (ii and iii) determination of free surface energy of a solid surface and surface tension of liquids, including the polar and dispersive fractions, and (iv) checking of obtained results with reference materials. This series applies to characterizing the substrates, coatings, and coating materials, but is restricted to non-Newtonian rheology liquids.
This standard describes a method of measuring the contact angles (CA) of water droplets on any polymer film surfaces (when showing no chemical affinity for water) and subsequently determining the wetting tension of the film. This standard uses three different apparatus for CA measurement, such as goniometer, droplet image projection, and computer-based system.
Wir hoffen, dass dieser Leitfaden Ihnen gezeigt hat, wie Sie die Oberflächenwissenschaft in der Kosmetikindustrie anwenden können.
Nun möchten wir das Wort an Sie übergeben:
Droplet Lab wurde 2016 von Dr. Alidad Amirfazli, Fakultätsmitglied an der York University, und zwei seiner Forscher, Dr. Huanchen Chen und Dr. Jesus L. Muros-Cobos, gegründet.
Dropletlab © 2024 Alle Rechte vorbehalten.
