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接触角的应用(一)-亲水性疏水性憎水性清洁度测试

2021.6.02

 1.露台雨伞和雨篷的制造商使用接触角计测量产品中使用的织物和纺织品在经过抑制润湿的涂层处理后的润湿性能。其目的是获得尽可能高的接触角-通常在疏水范围内,但超疏水性更好。我们的目标是生产能够抵御雨水而不是吸收雨水的露台设备。这样可以防止织物弄脏;它使产品更轻(减少对支架的压力);它还增加了一种自清洁能力,当落下的水滴在表面吸附污染物并带着它们一起到地面上。

  2. 一家大型啤酒公司购买了一台接触角测角仪,以测量啤酒瓶在灌装和清洗后,但在贴标签之前的清洁度。这样做是为了确保瓶子和标签之间有良好的附着力。通过对接触角的严格关注,工艺工程师能够开发出最具成本效益的清洗和漂洗周期,以便使用最少的水资源和清洁剂,并且仍然能够充分清洁瓶子以获得良好的标签附着力。粘着是接触角的一种普遍应用。

  3. 在过去的十年里,太阳能电池板技术取得了长足的进步。通过开发疏水性面板的涂层,工程师们一直在提高自清洁能力。当雨水打在面板上时,水滴会滚落,带走灰尘和其他污染物,从而降低面板的效率。降低表面能可提高效率,同时也可降低维护成本。

  4.人工修复材料(如填充物)和牙釉质下方的骨组织(称为牙本质)之间的强微观机械和化学耦合需要牙齿粘结。低接触角,即良好的润湿性,是这些情况下良好粘合的要求之一。蚀刻方法用于确保要粘合的牙本质表面的清洁度和高表面能。粘合剂和方法的开发者对润湿要求很敏感,同时平衡其他要求,如生物相容性、易用性、成本、固化时间、长期耐久性、脱粘和减少微渗漏。

  5.地球上近50亿人没有享受到安全的卫生设施。这项挑战的目标是发明一种可以在世界上没有下水道基础设施的地区以低成本运行的厕所。在这些研究资助的16位获奖者中,不止一位一直在探索耐用的超疏水涂层,这种涂层可以让废物通过漏斗,并在几乎没有冲洗水的情况下通过系统。例如,在2018年厕所博览会上,英国克兰菲尔德大学(Cranfield University)的艾莉森•帕克博士展示了一种采用新型无水冲洗方法的纳米膜厕所。提取固体后,通过疏水膜加热和纯化残余液体。

  6.如果杀虫剂击中植物,不会滚动或流失并进入水源,效果最好。科学家们正在研究一种配方,这种配方能产生小水滴,以最小的径流湿润植物的叶子。接触角用来表征植物的润湿特性。然后使用表面活性剂开发配方,以优化农药的表面张力,以便为特定植物/农药组合获得最佳效果。此外,滚转角等指标对于理解润湿性和产品应用要求也很重要。

  7. 芯片制造是当今世界上涉及最为复杂的制造过程。目前的浸没光刻技术在40纳米宽的线上印刷,在只有1微米厚的材料上,最多可打印40或50层。一个低成本PC的基本处理器可以有超过5000万晶体管。这一成就简直是奇迹。但没有接触角是不可能做到的。在制屑过程的各个阶段,使用纯去离子水对晶片进行润湿试验,以判断该工艺中先前清洗步骤的有效性。只有经过细致的测试和清洁,晶圆才能通过无数的过程,零缺陷或接近零缺陷。

  8.水凝胶隐形眼镜是由含有疏水端和亲水端的复杂聚合物基质制成的。如果隐形眼镜变干了,亲水端会向镜片中部移动以寻找水分,而疏水端则会从中心转向干燥的周边。一种表面活性剂是必要的,以重新湿润干燥的透镜,同时还添加了杀生物剂,以提供抗菌保护。隐形眼镜和解决方案的制造商热衷于了解其产品的润湿性能,以提高性能、舒适性、安全性和生物相容性。

  9.涂料制造商利用接触角来开发新的和改进现有的配方,大大增加了疏水性。其目的是开发防水涂料,使雨水不仅能自由地从油漆表面滚落,而且能带走表面的灰尘或污染物。这种自清洁性能可以抵消油漆或涂层的较高成本。一种名为Lotusan的产品已经在市场上销售了近20年。除了提供高度疏水的表面外,此类涂层还需要耐用、易于涂覆、耐候和抗裂缝。德国汉堡的一个叫圣保利的郊区,也是汉堡红灯区的所在地,成功地在较低的外墙上使用了疏水性涂料来对付狂野的小便器。当一个人在墙上撒尿时,尿会回到他的鞋子上。这就是因果报应。

  10. 憎水的意思是怕水或憎水。一个表面,排斥油,像那些发现在你的手上,被称为疏油。在一个越来越依赖平板电脑、智能手机和汽车控制屏幕等带有触摸屏的设备,以及现在快餐店和机场的信息亭的世界里,保持这些屏幕的清洁和清晰变得越来越重要。早期设备上的屏幕采用真空和气相薄膜沉积工艺进行处理。这层薄薄的蒸发物质被真空密封在玻璃上。蒸发疏油层然后应用和蒸发。最后一层与第一层形成化学键。缺点是,随着时间的推移,表面会磨损。这一点在早期的iphone上尤为明显。今天,各种各样的逐层沉积方法正在被使用和发展,它们在保持亲水性的同时,形成了一个粗糙的超疏水表面。其中一种方法使用聚电解质-氟表面活性剂络合物,该络合物在Cassie状态下促进超亲油性条件,而在Wenzel状态下的水接触角小于5°. 在不久的将来,寻找更多新的方法来应对这一挑战。

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