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Geschrieben von Dr. Amit Pratap Singh
Bewertet von Dr. Alidad Amirfazli
Geprüft: 28
Dies ist ein praktischer Leitfaden zur Oberflächenforschung für Forscher, die in der Elektro- und Elektronikindustrie arbeiten.
In diesem brandneuen Leitfaden erfährst du alles über:
Lassen Sie uns gleich eintauchen.
Messungen der Oberflächeneigenschaften verschiedener elektronischer und elektrischer Systeme sind für die Qualitätskontrolle und Zuverlässigkeit unerlässlich. So ist beispielsweise ein gutes Haft- und Benetzungsverhalten einer Schaltung von größter Bedeutung, um die Möglichkeit eines Stromkreisausfalls zu verhindern. In elektronischen und elektrischen Bauteilen wird das Adhäsions- und Benetzungsverhalten von verschiedenen Faktoren beeinflusst, unter anderem durch das Vorhandensein von Verunreinigungen an der Grenze. Weitere Bereiche sind:
Wir verwenden die folgenden wichtigen Oberflächeneigenschaften, um das Verhalten von Elektro- und Elektronikprodukten zu verstehen und ihre Qualität zu verbessern.
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
In der Elektro- und Elektronikindustrie gibt es mehrere Fallstudien, die die Vorteile der Durchführung von Messungen der Oberflächeneigenschaften veranschaulichen.
Szenario: Ein Hersteller von Leiterplatten (PCBs) setzte die Datenerfassung vor Ort effektiv ein, um ein Problem mit der Haftung der Lötmaske auf den Leiterplatten zu identifizieren.
Anwendung: Durch diesen datengesteuerten Ansatz können Hersteller das Problem lokalisieren und eine Lösung implementieren, die die Haftung der Lötstoppmaske erheblich verbessert und Leiterplattendefekte reduziert.
Szenario: Im Fall eines Solarzellenherstellers erwies sich die Messung der Benetzbarkeit einer neuartigen Beschichtung als problematisch. Die Beschichtung zeigte sich stark hydrophobe Eigenschaften, die es der bei der Messung verwendeten Flüssigkeit erschweren, die Oberfläche zu benetzen.
Anwendung: Um diese Herausforderung zu meistern, wurde eine spezielle Minimalflüssigkeitstechnik eingesetzt. Durch die Erfassung von Daten direkt aus der Fertigungsumgebung erhalten Unternehmen Zugang zu präzisen und zeitnahen Informationen, die es ihnen ermöglichen, Probleme schnell zu erkennen und zu lösen, was letztendlich zu besseren Produktergebnissen und Entscheidungsfindung führt.
Szenario: Flüssige Metalle (LMs) leiten wie andere Metalle auch, gleichzeitig besitzen sie auch das dehnbare Verhalten von Flüssigkeit bei Raumtemperatur. Durch diese Eigenschaft eignen sie sich für dehnbare Elektronik.
Anwendung: Ein Elektronikhersteller steht vor dem großen Problem, die gewünschte Form, da LM's aufgrund der hohen Oberflächenspannung dazu neigen, kugelförmige Formen zu bilden. Um dieses Problem zu lösen, entschied sich der Hersteller, das Material in kleinere Stücke aufzuteilen. Anschließend beschlossen sie, die kleineren Brocken mit einem geeigneten Tensid zu stabilisieren. Dies half ihnen, die gewünschten Werte der Oberflächenspannung und damit die gewünschte Form der LMs zu erreichen.
Wenn Sie an der Implementierung dieser oder anderer Anwendungen interessiert sind, kontaktieren Sie uns bitte.
Wohin wenden sich Elektro- und Elektronikhersteller in einer Branche, in der Präzision an erster Stelle steht, um sicherzustellen, dass ihre Produkte einer genauen Prüfung standhalten? Die Antwort liegt in Normen und Richtlinien: dem Kompass, der Kosmetikhersteller durch das komplexe Labyrinth von Qualität und Leistung führt.
Diese Norm stellt die Standardpraxis für die Benetzbarkeit von Oberflächen dar von Beschichtungen, Substraten und Pigmenten durch fortschreitenden Kontaktwinkel Messung. Gemäß dieser Norm sind hydrophile und hydrophobe Flächen sind für den Kontaktwinkel <45 Grad bzw. >90 Grad definiert. Eine Oberfläche zwischen hydrophil und hydrophob entsteht unter dem Winkel zwischen 45 und 90 Grad. Wasser kann als Testflüssigkeit verwendet werden für Messung des Kontaktwinkels.
Diese Reihe enthält die Beschreibung optischer Prüfverfahren zur Messen Sie den Kontaktwinkel, um die freie Oberflächenenergie von eine feste Oberfläche und die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten. Diese Beschreibungen lauten Anwendbar für die Charakterisierung von Substraten, Beschichtungen und Beschichtungen Materialien.
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.
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