Dies ist ein praktischer Leitfaden zur Oberflächenforschung für Forscher, die in der Schiffbauindustrie arbeiten.
In diesem brandneuen Leitfaden erfährst du alles über:
Lassen Sie uns gleich eintauchen.
Die Schiffbauindustrie umfasst sowohl das Engineering hinter der Schiffsentwicklung als auch die Industriesektoren, die für die Fertigstellung und Reparatur von Schiffen verantwortlich sind. Dieses komplexe Feld umfasst verschiedene Sektoren, darunter den Bau von Schiffen für die Handelsschifffahrt, die Seeverteidigung und die Freizeitschifffahrt. Oberflächeneigenschaften wie Kontaktwinkel, Gleitwinkel, Oberflächenspannung und Oberflächenenergie sind entscheidend für die Sicherstellung der Integrität, Leistung und Langlebigkeit von Schiffen.
We use the following surface properties to understand the behavior of Shipbuilding products and improve their quality.
Sample Image taken from Droplet Lab Tensiometer.
Young – Laplace-Methode
Polynomiale Methode
Ideally, when we place a drop on a solid surface, a unique angle exists between the liquid and the solid surface. We can calculate the value of this ideal contact angle (the so-called Young’s contact angle) using Young’s equation. In practice, due to surface geometry, roughness, heterogeneity, contamination, and deformation, the contact angle value on a surface is not necessarily a single consistent value but rather falls within a range. The upper and lower limits of this range are known as the advancing and receding contact angles, respectively. The values of advancing and receding contact angles for a solid surface are highly sensitive to many parameters, such as temperature, humidity, homogeneity, and minor contamination of the surface and liquid. For example, the advancing and receding contact angles of a surface can differ at different locations.
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 practical applications, we need to understand how easily a liquid spreads (advancing angle) and how easily it is removed (receding angle), such as in painting and cleaning. Measuring advancing and receding angles offers a holistic view of liquid-solid interaction, unlike static measurements, which yield an arbitrary value within the range.
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
These reference measurements show how deionized water wets four standard substrates measured with the Droplet Lab Dropometer. Use them as visual and numerical benchmarks when you're checking your own sample preparation, treatments, and chemistry.
Full contact angle and surface energy datasets (including additional liquids and statistics) are available on our dataset hub.
The droplet images above are taken from the same benchmark series as our open dataset. For each substrate and probe liquid we report:
● Advancing and receding contact angles (and hysteresis)
● Derived surface energy (SFE) values based on multi-liquid measurements
● Measurement conditions, uncertainties, and sample preparation details
Comparing your own droplet shapes and angles against these references is a fast way to spot contamination, treatment drift, or unexpected changes in wettability.
Diese Eigenschaft misst die Kraft, die auf die Oberfläche einer Flüssigkeit wirkt, mit dem Ziel, ihre Oberfläche zu minimieren.
Sample Image taken from Droplet Lab Tensiometer
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.
Wann sollte die dynamische Oberflächenspannungsmessung verwendet werden?
Dynamic surface tension is essential for processes that involve rapid changes at the liquid-gas or liquid-liquid interface, such as droplet and bubble formation, coalescence (change in surface area), the behavior of foams, and the drying of paints (change in composition, e.g., evaporation of solvent). It is measured by analyzing the shape of a hanging droplet over time.
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
Sample Image taken from Droplet Lab Tensiometer
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
For benchmark contact angle and surface energy values on glass, nylon, PMMA, and Teflon, see the Open Benchmark Data panel above or visit our Dataset Hub for full CSV downloads.
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.
Sample Image taken from Droplet Lab Tensiometer
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 Schiffbauindustrie gibt es mehrere Fallstudien, die die Vorteile der Durchführung von Messungen der Oberflächeneigenschaften veranschaulichen.
Herausforderung: A ship painting company faced uneven surface coatings due to the coating fluid's viscosity, surface tension, and the substrate's contact angle.
Lösung: The company’s engineering team discovered that using a coating liquid with a contact angle less than 90° caused a pinning effect, reducing surface unevenness. By adjusting the contact angle to create this effect, they mitigated the impact of uneven coatings, leveraging the interplay between fluid viscosity and the substrate's surface energy.
Herausforderung: Die im Schiffbau verwendeten superhydrophoben Beschichtungen waren teuer und kompliziert in der Herstellung.
Lösung: Die Forscher entwickelten kostengünstige, mechanisch stabile superhydrophobe Mikro-/Nanobeschichtungen, indem sie die Laserbearbeitung mit Materialien mit geringer Oberflächenenergie kombinierten. Diese Beschichtungen, die durch Kontaktwinkel- und Gleitwinkelmessungen eine hervorragende Hydrophobie aufweisen, bieten eine dauerhafte Wasserabweisung und vereinfachen den superhydrophoben Beschichtungsprozess.
Herausforderung: Die Reedereien mussten den Treibstoffverbrauch und die Emissionen senken.
Lösung: Companies adopted innovative hull coatings with low surface energy and sliding angles to minimize friction with seawater. By enhancing hydrodynamic efficiency, these coatings led to significant fuel savings, reduced operational costs, and a lower carbon footprint. Droplet Lab's portable instrument can enable accurate measurement of surface energy and sliding angles, ensuring these coatings' effectiveness in real maritime conditions.
Herausforderung: Aluminium 7075 litt trotz seiner hohen Festigkeit unter Korrosion, was seine Verwendung in der Unterwasserindustrie einschränkte.
Lösung: Das Forschungsteam experimentierte mit blankem Aluminium und ölimprägnierten Oberflächen aus anodischem Aluminiumoxid (AAO). Salzsprüh- und Drucktests zeigten, dass das ölimprägnierte AAO einen hohen Kontaktwinkel beibehielt, was die Korrosionsbeständigkeit deutlich verbesserte. Diese Modifikation machte Aluminium 7075 für Unterwasseranwendungen geeignet.
Herausforderung: Rutschige Decksoberflächen gaben Anlass zu Sicherheitsbedenken.
Lösung: Um die Hydrophobie der Decksoberfläche zu verbessern, führten die Ingenieure Kontaktwinkelmessungen an verschiedenen Oberflächenbehandlungen durch. Durch die Optimierung dieser Behandlungen wurde die Hydrophobie erhöht, das Rutschrisiko bei Nässe verringert und die Sicherheit verbessert.
Wenn Sie an der Implementierung dieser oder anderer Anwendungen interessiert sind, kontaktieren Sie uns bitte.
In an industry where precision reigns supreme, how can Shipbuilding manufacturers ensure their products withstand scrutiny? The answer lies in standards and guidelines: the compass that guides them through the complex maze of quality and performance.
A destructive coating-adhesion outcome test: you cut through the cured coating to the substrate, apply pressure-sensitive tape, remove it, and classify how much coating detaches. For a more actionable shipyard workflow, pair D3359 with an upstream wettability gate (e.g., water contact angle at a fixed timestamp and optional surface free energy trend) to detect surface-prep drift before coating.
Use D3359 to confirm the coating system meets the project’s required adhesion class after cure on representative panels/areas.
Use D3359 when ratings trend down, and use contact angle/SFE trending to quickly triage whether the likely issue is surface readiness (cleaning/treatment/contamination) vs coating/cure changes.
D3359 remains the adhesion outcome test; contact angle/SFE are surface-sensitive indicators that help you catch risk early and diagnose drift, but they do not “guarantee” adhesion. Any numeric wettability gates must be calibrated to your specific substrate + pretreatment + coating system by correlating to D3359 outcomes.
We hope this guide showed you how to apply surface science in the Shipbuilding industry.
Nun möchten wir das Wort an Sie übergeben:
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