L'industrie électronique peut fournir des cartes et des composants électroniques. Les circuits intégrés utilisés dans les dispositifs électroniques sont construits sur des plaquettes en matériau semi - conducteur. Le silicium est un matériau semi - conducteur largement utilisé. Les puces de silicium subissent des procédures de nettoyage rigoureuses avant la fabrication de la puce. La propreté de la surface de la plaquette de silicium est détectée à l'aide d'un angulaire de contact. Les polymères sont également utilisés dans l'industrie électronique comme matériau de couche isolante pour les puces et les supports de puces, tandis que la qualité et l'uniformité du revêtement sont primordiales.

[propreté de surface - propreté]

Avez - vous besoin de caractériser ou d'évaluer la propreté des surfaces?

La surface nous entoure, partout. Nous y sommes, nous y vivons et nous les utilisons. Dans de nombreux cas, la propreté de la surface est intéressante et importante, voire critique dans certains cas. La signification de « nettoyage» est bien sûr une question de définition, couvrant le nettoyage à toutes les échelles, de la macroscopie jusqu'à l'échelle nanométrique et dans cet intervalle.

Quand on pense à la propreté, le premier type de surface qui nous vient à l’esprit est la surface des maisons et des objets que nous utilisons dans notre vie quotidienne – la cuisine, la salle de bain, les vêtements et peut - être nos moyens de transport, comme nos voitures. Mais nous nous attendons également à ce que les lieux publics soient hygiéniques - restaurants, transports en commun et hôpitaux. Ce dernier est l'un des domaines où la propreté à l'échelle nanométrique est essentielle. Par exemple, le nettoyage des outils chirurgicaux et d'autres surfaces dans les hôpitaux est la clé d'une chirurgie réussie et de la prévention de la propagation de la maladie. Plus loin de nous, par exemple dans les industries de production et de transformation d'aliments, de médicaments ou d'autres substances sensibles, le passage de la fabrication d'un composant à l'autre peut nécessiter un traitement d'hygiène de surface entre les deux. Ou dans l'industrie électronique et optique et dans la fabrication de circuits ou de revêtements, la moindre molécule de poussière peut être catastrophique. D'autres structures telles que les oléoducs et les échangeurs de chaleur dans les centrales électriques peuvent être exposées à la pollution au fil du temps, ce qui peut entraîner une accumulation de substances indésirables telles que la formation de sédiments, l'encrassement, la formation de biofilms et l'encrassement.

Caractérisation et évaluation de la propreté des surfaces en temps réel

Qsense QCM - D peut mesurer et quantifier les précipités, l'accumulation de tartre et la formation de biofilm à l'échelle nanométrique, ainsi que l'élimination quantitative et en temps réel des mêmes dépôts. Il est important d'optimiser les conditions pour réduire ou empêcher l'accumulation de substances indésirables et vous pouvez caractériser la propreté avant, après et pendant le changement d'environnement. Dans des domaines tels que le nettoyage, tels que l'évaluation de la propreté de la cuisine, la description de la formation de biofilms et la mesure de l'adsorption des asphaltènes dans la saleté des pipelines de pétrole brut, on peut aider à développer des méthodes ou des additifs pour les éliminer.

Évaluation rapide de la propreté des surfaces par mesure de l'angle de contact

L'efficacité des formulations de nettoyage et de détergent peut être évaluée par la mesure de l'angle de contact.

L'énergie libre de surface pour le nettoyage et le traitement des surfaces est directement liée à la propreté et à la composition de la surface. L'angle de contact est sensible parmi toutes les techniques d'analyse de surface, car même la taille nanométrique d'une surface affecte le comportement de mouillage. En tant que technique de mesure simple et rapide, l'angle de contact est souvent utilisé pour suivre le processus de nettoyage et l'efficacité de la solution de nettoyage. Par conséquent, la mesure de l'angle de contact est une méthode de contrôle de la qualité très appropriée dans les domaines où le contrôle de la propreté est essentiel. La mesure de l'angle de contact via Theta automatisé offre un moyen indépendant et rapide d'évaluer la propreté.

La propreté des plaquettes de silicium et des cartes est un facteur important pour assurer la fonctionnalité optimisée du produit final. La propreté de la surface du verre, par example l'impression jet d'encre d'une bouteille ou l'application d'étiquettes à l'aide d'un adhésif, etc., influe directement sur la qualité des étapes ultérieures de traitement. Mesurer la pollution du verre peut aider à réduire les déchets et à assurer une production efficace.

ASTM c813 - 90 – mesure de la contamination hydrophobe du verre avec angle de contact

[traitements de surface et revêtements - revêtements fonctionnels Nano et nanoparticules]

Les revêtements traditionnels sont souvent utilisés pour protéger les matériaux ci - dessous ou améliorer leur apparence visuelle. En outre, les peintures pour d'autres fonctions attirent un intérêt croissant pour la recherche. Ces types de revêtements sont souvent appelés revêtements fonctionnels.

Les différents revêtements fonctionnels sont polyvalents, mais les plus étudiés sont les revêtements anti - taches, antibactériens, conducteurs, auto - nettoyants, photochromiques et thermochromiques, auto - cicatrisants et ultra - hydrophobes.

Différentes stratégies de revêtement sont nécessaires en fonction de la fonction que le revêtement doit remplir. Il est possible de préparer un revêtement fonctionnel simple en utilisant un revêtement imprégné, ne nécessitant qu'un faible contrôle de la structure du revêtement et de l'épaisseur de la couche. Pour les revêtements plus avancés, les technologies Langmuir blodgett et Langmuir Schaefer permettent un contrôle précis de l'épaisseur du film et de la densité d'encapsulation. La technologie Langmuir - blodgett a été utilisée pour le dépôt de nanoparticules pour les fenêtres intelligentes, ainsi que pour le dépôt de Graphène pour des applications électroniques. Le dépôt de nanoparticules et la construction de structures Nanocomposites fonctionnelles peuvent également être caractérisés par qsense QCM - D.

Plusieurs outils sont disponibles pour la caractérisation visuelle, moléculaire et de mouillabilité des revêtements.

Caractérisation des revêtements ultrahydrophobes

Les revêtements ultra - hydrophobes ont reçu beaucoup d'attention en raison de leur application sur des surfaces telles que des fenêtres auto - nettoyantes ou des surfaces anti - glace. Par définition, l'hyperhydrophobicité peut être obtenue lorsque l'angle de contact statique avec l'eau est supérieur à 150° et que l'hystérésis angulaire de contact est faible. La caractérisation du revêtement superhydrophobe peut ainsi être complétée par la mesure des angles de contact statiques et dynamiques.

Regardez le webinaire enregistré: surfaces ultra - hydrophobes – du laboratoire aux applications de la vie réelle

Article de blog: durabilité des surfaces ultra - hydrophobes – le plus grand obstacle aux applications réelles

Dépôt de nanoparticules pour revêtements de fenêtres intelligents

Alors que nous nous soucions de plus en plus de l'avenir de la planète, différentes façons d'économiser de l'énergie font l'objet de recherches supplémentaires. La majeure partie de notre consommation d’énergie est utilisée pour chauffer ou refroidir les bâtiments. Il peut y avoir différentes solutions pour améliorer l'isolation de nos bâtiments, et les nouvelles fenêtres intelligentes sont au centre de l'attention. Une des classes intéressantes de fenêtres intelligentes est faite de matériaux thermochromiques, qui peuvent changer de couleur au fur et à mesure que la température change. Ainsi, une vitre revêtue d'un film thermochromique permet de contrôler l'échange de chaleur à travers le verre. Conserver la chaleur à l'intérieur par temps froid; En période de chaleur, les fenêtres empêchent le rayonnement infrarouge du soleil d'entrer dans le bâtiment.

En utilisant la technologie de Langmuir - blodgett (LB), des chercheurs de l'University College London (UCL) ont développé des méthodes pour enduire la surface du verre avec des nanosphères de polystyrène [1]. Ils ont utilisé LB pour préparer des couches hautement ordonnées de nanoparticules qui peuvent être utilisées comme masques de gravure dans les processus ultérieurs. Les Nanostructures générées peuvent être revêtues de dioxyde de vanadium, de sorte que les fenêtres ont les mêmes propriétés antireflet que celles trouvées dans les yeux des papillons de nuit. Il réduit la quantité de lumière réfléchie à l’intérieur de la pièce à moins de 5%, ce qui est bien meilleur que les résultats obtenus avec les fenêtres revêtues de dioxyde de vanadium d’autres prototypes [2].

Une couche monomoléculaire de nanosphères de polystyrène de 200 nm de diamètre a été déposée sur une feuille de substrat de quartz à l'aide de la technologie Langmuir - blodgett sur un bain de taille moyenne KSV Nima.

(A) une image AFM d'une couche monomoléculaire, (b) une transformation de Fourier de la même image montrant une excellente cristallinité réalisable avec cette technique. Droit d'auteur Dr. Alaric Taylor.

En plus d'améliorer les propriétés réfléchissantes des fenêtres, les Nanostructures sont également auto - nettoyantes. Les surfaces des fenêtres sont très résistantes à l'eau, ce qui signifie que lorsque les gouttes de pluie tombent sur la surface, elles forment des gouttelettes sphériques qui peuvent facilement rouler hors de la fenêtre, collecter la saleté, la poussière et d'autres contaminants et les emporter. En particulier pour les fenêtres utilisées dans les gratte - ciel difficiles à nettoyer, c'est une performance très demandée. En utilisant des mesures statiques et dynamiques de l'angle de contact, les chercheurs ont largement étudié les propriétés d'auto - nettoyage des surfaces.

[1] Taylor, A. Motheye fenêtres intelligentes Verrage bio-inspiré et sensible à la température pour la régulation passive de la température du bâtiment avec la capacité d'auto-nettoyage (Thèse de doctorat non publiée). (2016) University College London, Londres, Royaume-Uni.

[2] Taylor, A. et al., Une solution bioinspirée pour le vitrage intelligent recouvert de VO2 thermochromique spectralement sélectif, Optics Express 21 (2013) A752.

[regardez le webinaire enregistré: dépôt de couches minces de nanoparticules hautement ordonnées avec Langmuir - blodgett, Alaric Taylor, chercheur epsrc, UCL University]

Article de blog: films minces hautement ordonnés de Nanoparticle

Dépôt et caractérisation de couches monomoléculaires de Graphène pour applications électroniques

Le Graphène monocouche (SG) est le premier véritable matériau bidimensionnel qui s'est avéré posséder de nombreuses propriétés exceptionnelles, telles qu'une conductivité électrique et thermique élevée et une résistance à la traction élevée. Beaucoup considèrent le Graphène comme l'un des matériaux les plus prometteurs et polyvalents jamais découverts. Par exemple: les applications potentielles de ce matériau comprennent la construction de circuits électroniques plus petits et plus rapides, le développement de matériaux de construction plus puissants et plus flexibles et la création de batteries plus efficaces. Le Graphène peut être utilisé à la fois comme conducteur de type N et comme conducteur de type p. Et en raison de sa nature semi - conductrice, a suscité des spéculations sur son remplacement futur du silicium dans les dispositifs électroniques. En raison des propriétés électriques et de la transparence de la monocouche de Graphène et de sa bonne résistance chimique, l'une des applications les plus intéressantes du graphène est de l'utiliser en photonique à la place de l'oxyde d'indium et d'étain (ITO) ou de l'oxyde de fluor d'étain (fto) comme cellules solaires et diodes électroluminescentes. [1 - 3]

Il existe plusieurs méthodes différentes pour préparer une seule couche de Graphène. Les plus prometteurs pour une utilisation industrielle à grande échelle sont les différentes méthodes de décapage en phase liquide qui conduisent généralement à des dispersions de Graphène monocouche ou d'oxyde de Graphène monocouche (SGO). Le défi est de savoir comment transférer une seule couche de Graphène ou une seule couche d'oxyde de Graphène de la dispersion sur le support de manière contrôlée. Les dépôts Langmuir - blodgett et Langmuir - Schaefer (LS) ont récemment donné des résultats satisfaisants dans la préparation de couches de Graphène hautement contrôlables.

La caractérisation d'un film mince d'oxyde de Graphène a été réalisée directement sur un bain de Langmuir à l'aide d'un microscope à angle Brewster et d'un PM - irras. L'utilisation de PM - irras permet également de caractériser des films minces déposés sur un substrat solide.

Résumé de l'application: dépôt et caractérisation de couches minces de Graphène et d'oxyde de Graphène monocouches

Résumé de l'application: imagerie de structure de film mince: Brewster Corner Microscope

Aperçu de l'application: fabrication de films de nanoparticules hautement ordonnés

Revêtement fonctionnel de la surface des panneaux solaires

Une cellule solaire (également appelée cellule photovoltaïque) est un dispositif électronique qui convertit directement l’énergie lumineuse en électricité par effet photovoltaïque (voir figure 1). Il existe plusieurs types de cellules solaires disponibles, les plus courantes étant fabriquées sur des tranches de silicium. Les autres types de cellules solaires comprennent les cellules solaires à film mince, sensibles aux colorants et organiques / polymères. En raison de la simplicité du processus de fabrication, les cellules solaires au silicium sont des cellules solaires couramment utilisées à ce jour, avec plus de 80% du marché, tandis que d'autres types de cellules solaires offrent certains avantages supplémentaires tels que la flexibilité.

Actuellement, il existe de nombreux groupes de recherche actifs dans le domaine du photovoltaïque dans les universités et les instituts de recherche du monde entier. Cette étude peut être divisée en trois grandes catégories:

· rendre les cellules solaires technologiques actuelles moins chères et / ou plus efficaces pour concurrencer d'autres sources d'énergie.

· développer de nouvelles technologies basées sur la conception d'une nouvelle architecture de cellules solaires.

· développement de nouveaux matériaux comme absorbeurs de lumière et porteurs de charge.

La couche supérieure d'une cellule solaire traditionnelle est une fine couche de verre de protection recouverte d'un revêtement antireflet (AR). Le revêtement antireflet est utilisé pour augmenter l'absorption des photons et ainsi augmenter l'efficacité des cellules solaires. La technologie de revêtement par immersion sol - gel est une méthode largement utilisée pour produire des revêtements antireflet sur de grandes surfaces.

Lors de la fabrication, il est très important d'assurer une bonne adhérence entre les différentes couches sur la cellule solaire. La mesure de l'angle de contact est généralement utilisée car une bonne mouillabilité indique une bonne adhérence.

Aperçu de l'application: fabrication de films de nanoparticules hautement ordonnés

Résumé de l'application: mesure de l'angle de contact dans l'industrie des cellules solaires

Dépôt de films nanobeauty hautement contrôlables par la méthode Langmuir - blodgett

[peinture fonctionnelle - capteurs]

Vivant dans la société d'aujourd'hui, où l'information et la prévisibilité sont hautement appréciées, nous nous entourons d'une multitude de capteurs pour détecter, sonder et mesurer tous les aspects de notre environnement. La quantité d'informations recueillies chaque jour est énorme, la température, la pression atmosphérique, l'intensité lumineuse ou les substances toxiques ne sont que quelques exemples.

Parfois, les données collectées sont simplement pour nous donner des informations et des commodités de vie, comme nous donner un message afin que nous puissions décider si nous allons apporter un chandail supplémentaire lorsque nous sortons. Mais il peut également être utilisé pour décider si une régulation et un contrôle sont nécessaires, par exemple pour vérifier que les valeurs de pression restent dans des valeurs maximales et minimales prédéfinies. Chaque type de capteur est basé sur une méthode de détection spécifique qui permet de surveiller les paramètres d'intérêt.

Les biocapteurs sont une sous - classe de capteurs. Les biocapteurs utilisent des systèmes biométriques conçus dans la nature pour effectuer des détections, telles que des cibles qui se lient à des récepteurs. Ces informations sont ensuite converties et les lectures collectées. Les capteurs à base de polymères conducteurs sont étudiés en profondeur en raison de leur potentiel d'application élevé. La technologie Langmuir blodgett permet de produire des films d'épaisseur contrôlée hautement assemblés et a donc également été utilisée dans des applications de capteurs. Ces capteurs ont été utilisés pour des capteurs de gaz ainsi que pour la détection de traces d'antibiotiques en solution. Différents moyens de détection sont appliqués, de la détection optique à la mesure de conductivité.

Qsense QCM - D comme biocapteur acoustique

Les biocapteurs sont utilisés dans de nombreux domaines tels que les applications médicales, l'industrie alimentaire et la défense. Outre l'élément biométrique, le biocapteur comporte deux parties: un capteur capable de détecter la biométrie et une lecture de signal interprétable. Les capteurs peuvent être basés sur différents principes. Un principe de capteur commun est la détection acoustique comme la Microbalance à cristal de quartz (QCM). La technologie QCM pour la détection basée sur le principe piézoélectrique est une méthode de détection biologique et est utilisée depuis des décennies dans le développement et l'application de biocapteurs.

Comme détaillé dans cet examen détaillé et largement diffusé des biocapteurs acoustiques, le système de détection biologique des biocapteurs peut être basé sur des anticorps, des protéines, DNA、 Cellules, structures lipidiques, glucides et nanoparticules, entre autres, conçoivent et construisent des modules connexes. Les modules de construction et les composants de reconnaissance vont du petit au grand et sont capables de détecter tout, de l'hybridation des ions de métaux lourds et de l'ADN à la fixation, la prolifération et la croissance des cellules et la réponse cellulaire aux stimuli externes. La gamme potentielle de systèmes de détection est très large et les stratégies de traitement de l'interface du capteur sont constamment explorées pour améliorer leur sensibilité et leur sélectivité.

Capteurs à base de Polymère conducteur

Comme les dispositifs miniaturisés sont de plus en plus pris au sérieux, les nanomatériaux nouvellement développés peuvent développer davantage ce domaine. De nombreux matériaux de ce type ne peuvent pas être préparés avec les méthodes traditionnelles de microfabrication, mais avec certaines technologies émergentes.

Des polymères conducteurs tels que la Polyaniline, le Polythiophène, le Polypyrrole et leurs dérivés ont été utilisés comme couche active de capteurs de gaz ainsi que pour la fabrication de biocapteurs enzymatiques immobilisés. Les capteurs en Polymère conducteur présentent de nombreuses excellentes caractéristiques, telles qu'une sensibilité élevée et des temps de réponse courts. Les polymères conducteurs sont également faciles à synthétiser et présentent de bonnes propriétés mécaniques. L'analyseur de membrane LB peut être utilisé pour préparer de plus grandes surfaces de films polymères conducteurs hautement contrôlables.