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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 Telekommunikationsbranche arbeiten.
In diesem brandneuen Leitfaden erfährst du alles über:
Lassen Sie uns gleich eintauchen.
In der heutigen Welt kann das Telekommunikationssystem durch Sprach-, Daten- und Videonetzwerke charakterisiert werden. Dieser Sektor ermöglicht kontinuierlich die globale Konnektivität, erleichtert den Informationsaustausch und treibt das Wirtschaftswachstum voran. Die Verlängerung der Lebensdauer wichtiger Komponenten wie Außenantennen und der Schutz von Kabeln vor Umweltschäden sind einige der großen Herausforderungen, mit denen dieser Sektor konfrontiert ist. Und in dieser Hinsicht werden die Oberflächeneigenschaften, die bei der Interaktion zwischen verschiedenen Materialien und ihrer Umgebung eine entscheidende Rolle spielen, sehr wichtig.
Wir verwenden die folgenden wichtigen Oberflächeneigenschaften, um das Verhalten von Telekommunikationsprodukten zu verstehen und deren 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 Telekommunikationsbranche gibt es mehrere Fallstudien, die die Vorteile der Durchführung von Messungen der Oberflächeneigenschaften veranschaulichen.
Herausforderung: Telekommunikationsunternehmen stehen vor Herausforderungen bei der Signaldämpfung bei starkem Regen (Rain Fade) und Unterbrechungen aufgrund von Eis und Schnee auf Infrastrukturen wie Antennen und Satellitenschüsseln. Diese Probleme können die Zuverlässigkeit der Signalübertragung stark beeinträchtigen.
Lösung: Das Unternehmen zielte darauf ab, die Leistung von 5G-Antennen unter regnerischen Bedingungen durch die Entwicklung superhydrophober Beschichtungen zu verbessern. Durch rigorose Experimente mit verschiedenen Beschichtungen optimierten sie die Kontaktwinkel, um Oberflächen mit hoher Wasserabweisung zu gestalten. Diese Innovation reduzierte die Regendämpfung erheblich, indem verhindert wurde, dass Wassertropfen die Signalübertragung beeinträchtigen. Dadurch behielten die Antennen auch bei starkem Regen eine starke Signalstärke bei.
Darüber hinaus führte das Unternehmen in kalten Regionen, die anfällig für Eis- und Schneeablagerungen auf Satellitenschüsseln sind, Tests durch, um superhydrophobe Materialien mit großen Kontaktwinkeln und geringen Gleitwinkeln zu identifizieren. Diese Materialien minimieren effektiv die Eisanhaftung und sorgen für einen ununterbrochenen Signalempfang. Durch die Reduzierung der Ansammlung von Eis auf den Schalen erhöhten sie die Betriebssicherheit und sorgten für eine konsistente Signalübertragung bei extremen Wetterbedingungen.
Herausforderung : Das Eindringen von Wasser in Kabel beeinträchtigt die Signalübertragung.
Lösung : Durch die Optimierung der Oberflächenspannungswerte kann das Eindringen von Wasser in Kabel verhindert werden. Durch die Senkung der Oberflächenspannung werden die wasserabweisenden Eigenschaften der Kabelisolierung verbessert. Ein Hersteller von Telekommunikationskabeln entwickelt Kabel mit speziell entwickelten Isolationsmaterialien mit geringer Oberflächenspannung. Diese Art der Modifikation verbessert die Wasserbeständigkeit, wodurch das Risiko einer Signalverschlechterung in feuchten Umgebungen verringert und die langfristige Zuverlässigkeit der Kommunikationsinfrastruktur gewährleistet wird.
Herausforderung: Die Telekommunikationsinfrastruktur, insbesondere bodengestützte Geräteschränke, hat oft Probleme mit der Anhaftung von Schmutz und Schlamm. Diese Anhäufung wirkt sich nicht nur auf die Ästhetik aus, sondern auch auf die Leistung und Wartung von Telekommunikationskomponenten.
Lösung: Um Schmutzanhaftungen an der Telekommunikationsinfrastruktur zu verhindern, messen und optimieren die Forscher den Gleitwinkel von Schaltschrankoberflächen. Durch die Auswahl von Materialien oder das Aufbringen von Beschichtungen, die einen geringeren Gleitwinkel erreichen, verringern sie die Neigung von Schmutz und Schlamm, an den Oberflächen zu haften. Diese Innovation erleichtert die Reinigung und Wartung der Schränke und stellt sicher, dass die Telekommunikationsgeräte frei von Umweltschadstoffen bleiben.
Wenn Sie an der Implementierung dieser oder anderer Anwendungen interessiert sind, kontaktieren Sie uns bitte.
Wohin wenden sich Telekommunikationshersteller 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 enthält Richtlinien für die Messung von fortschreitenden Kontaktwinkeln, die für die Bewertung der Oberflächenbenetzbarkeit und der Adhäsionseigenschaften von Beschichtungen und Materialien, die in Telekommunikationsgeräten verwendet werden, wichtig ist.
Diese ISO-Norm legt ein Verfahren zur Messung des Kontaktwinkels von Flüssigkeiten auf festen Oberflächen mittels achsensymmetrischer Tropfenformanalyse fest. Es ist anwendbar auf die Bewertung der Oberflächeneigenschaften von Materialien, die in Telekommunikationsgeräten verwendet werden.
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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