能源領域涉及生產、制造、能源出售和分銷的所有行業。它包括石油、天然氣、煤炭、核能和可再生能源工業。

隨著全球各個角落對能源的需求日益增長，以及環境和對燃料使用的先決條件的不斷變化，能源部門正在不斷發展。隨著技術可行性、現有基礎設施、經濟利益和地緣政治形勢的不斷變化，不斷適應新形勢的能源分支也會不斷出現。現有的分支將發展以適應新的需要，而新的能源采集方法將會不斷出現。

[表面處理和涂層-功能納米級和納米顆粒涂層]

傳統的涂層通常用于保護下方的材料或改善其視覺外觀。 此外，用于其他功能的涂料吸引了越來越多的研究興趣。 這些類型的涂層通常被稱為功能性涂層。

不同的功能性涂層的用途廣泛，但研究最多的是防污、抗菌、導電、自清潔、光和熱致變色、自愈和超疏水涂層。

根據涂層需要滿足的功能，需要采用不同的涂層策略。 可以通過使用浸漬鍍膜制備簡單的功能性涂層，僅需要對涂層的結構和層厚度進行少量控制。 對于更先進的涂層，Langmuir-Blodgett和Langmuir-Schaefer技術可精確控制薄膜厚度和封裝密度。Langmuir-Blodgett技術已被用于沉積用于智能窗戶的納米粒子以及用于電子應用的石墨烯的沉積。 也可以通過QSense QCM-D來表征納米顆粒的沉積和功能性納米復合結構的構建。

有幾種工具可用于涂層的視覺、分子和潤濕性表征。

超疏水涂層的表征

超疏水涂層由于其在諸如自清潔窗口或防冰表面上的應用而得到了廣泛的關注。根據定義，當與水的靜態接觸角超過150°并且接觸角滯后低時可實現超疏水性。因此可通過測量靜態和動態接觸角來完成超疏水涂層的表征。

觀看錄制的網絡研討會：超疏水表面 – 從實驗室到現實生活應用

博客文章：超疏水表面的耐久性 – 現實生活應用的最大障礙

用于智能窗戶涂層的納米顆粒的沉積

隨著我們越來越關心地球的未來，不同的節能方式正在受到更多的研究。 我們的大部分能源消耗都用于加熱或冷卻建筑物。可以有不同的解決方案來改善我們建筑物的隔熱性能，新穎的智能窗戶成為人們關注的焦點。其中一類有趣的智能窗戶是由溫致變色材料制成的，它可以隨著溫度的變化而改變顏色。 因此，涂有熱致變色薄膜的窗戶能夠控制通過玻璃的熱量交換。 在寒冷的天氣里，將熱量保存在室內；在炎熱的時候，窗戶可阻止來自太陽的紅外輻射進入建筑物。

倫敦大學學院（UCL）的研究人員利用Langmuir-Blodgett（LB）技術開發了用聚苯乙烯納米球涂布玻璃表面的方法[1]。他們使用LB制備了高度有序的納米粒子層，這些納米粒子層可用作后續工藝中的蝕刻掩模。生成的納米結構可以涂覆二氧化釩，使得窗戶具有在飛蛾眼中發現的相同的抗反射性質。 它將房間內部反射的光線數量減少到5％以下，這比其他原型的二氧化釩涂層窗戶獲得的效果好得多[2].。

在KSV NIMA中型槽上使用Langmuir-Blodgett技術在一片石英基底上沉積200nm直徑的聚苯乙烯納米球單分子層。

（a）單分子層的AFM圖像，（b）同一圖像的傅立葉變換，表現出用該技術可實現的優異結晶度。 版權 Dr. Alaric Taylor。

除了改善窗戶的反射特性之外，納米結構也能自清潔。 窗戶表面非常耐水，這意味著當雨滴落在表面時它們會形成球形水滴，很容易從窗戶上滾落，收集污垢、灰塵和其他污染物，并將其帶走。尤其對于在窗戶清潔具有挑戰性的摩天大樓中使用的窗戶，這是非常需要的性能。通過使用靜態和動態接觸角測量，研究人員廣泛研究了表面的自清潔性能。

[1] Taylor, A. Motheye smart windows Bio-inspired, temperature-responsive glazing for passive regulation of building temperature with the ability to self-clean (Unpublished doctoral thesis). (2016) University College London, London, UK.

[2] Taylor, A. et. al., A Bioinspired solution for spectrally selective thermochromic VO2 coated intelligent glazing, Optics Express 21 (2013) A752.

[觀看錄制的網絡研討會：利用 Langmuir-Blodgett沉積高度有序的納米顆粒薄膜， Alaric Taylor， UCL大學EPSRC研究員]

博客文章：高度有序的納米粒子薄膜

用于電子應用的石墨烯單分子層的沉積和表征

單層石墨烯（SG）是第一個真正的二維材料，已被證明具有許多優異的材料特性，如高導電性和導熱性以及高拉伸強度。許多人認為石墨烯是迄今為止發現的最有前途和多功能的材料之一。例如：該材料的潛在應用包括建造更小更快的電子電路、開發更強大和更靈活的建筑材料以及創建更高效的電池。石墨烯既可以用作n型導體，也可以用作p型導體。并且由于其半導體性質，引發了人們對其未來某一天會取代電子器件中的硅的猜測。由于單層石墨烯的電性能和透明性以及良好的耐化學性，石墨烯最有意思的應用之一是在光電子學中用它代替銦錫氧化物（ITO）或氟氧化錫（FTO）作為太陽能電池和發光二極管。 [1-3]

制備單層石墨烯有幾種不同的方法。 最有希望用于大規模工業用途的是不同的液相剝離方法，其通常生成單層石墨烯或單層氧化石墨烯（SGO）的分散液。 面臨的挑戰是如何將單層石墨烯或單層氧化石墨烯從分散液中以受控的方式轉移到支持體上。 Langmuir-Blodgett和Langmuir-Schaefer（LS）沉積近來在制備具有高度可控的石墨烯層中顯示出可喜的成果。

使用布魯斯特角顯微鏡和PM-IRRAS直接在Langmuir槽上進行石墨烯氧化物薄膜的表征。 使用PM-IRRAS還可以表征沉積在固體基材上的薄膜。

應用文摘：單層石墨烯和氧化石墨烯薄膜的沉積和表征

應用文摘：薄膜結構成像：布魯斯特角顯微鏡

應用概述：制造高度有序的納米顆粒薄膜

太陽能電池板表面的功能性涂層

太陽能電池（也稱為光伏電池）是一種通過光伏效應將光能直接轉換成電能的電子設備（見圖1）。 有幾種可用的太陽能電池，最常見的是在硅片上制造的。其他的太陽能電池類型包括薄膜、染料敏化和有機/聚合物太陽能電池。由于制造工藝簡單，硅太陽能電池是迄今為止常用的太陽能電池，擁有超過80％市場的份額，而其他太陽能電池類型提供了諸如靈活性等某些附加優點。

目前，在世界各地的大學和研究機構中有許多活躍在光伏領域的研究小組。本研究大致可分為三個方面：

·使當前的技術太陽能電池更便宜和/或更有效率地與其他能源競爭。

·開發基于新太陽能電池架構設計的新技術。

·開發作為光吸收劑和電荷載體的新材料。

傳統的太陽能電池的頂層是一層涂有防反射（AR）涂層的薄防護玻璃。 防反射涂層用于增加光子的吸收，并以這種方式提高太陽能電池的效率。 溶膠 – 凝膠浸涂技術是廣泛用于大面積生產防反射涂層的方法。

在制造過程中，確保太陽能電池上不同層之間良好的粘合是非常重要的。 通常使用接觸角測量，因為良好的潤濕性表明良好的粘附性。

應用概述：制造高度有序的納米顆粒薄膜

應用文摘：太陽能電池行業的接觸角測量

采用Langmuir-Blodgett法沉積高度可控的納米博膜

[表面分析 & 質量控制/質量控制]

質量控制簡稱QC, 是每個產品生產過程的重要組成部分。在QC中,要按照規范來對產品進行核查，進而相應地做出決定。表面質量控制是如去污，涂層和印刷等過程的基本組成部分。在這些應用中，QC決定了實施過程是否會成功 。

表面的潤濕性是表面性能的良好指標。表面的潤濕性可以用接觸角測量儀器來進行評價。表面接觸角可用于多個質量控制的步驟：

·表面處理前，確保表面清潔

·表面處理后，確保達到理想的處理水平和/或涂層均勻性

·解決粘接和潤濕性相關的質量控制問題

接觸角測量可以是自動化的，而且只需要一個很小的測量區域。接觸角提供了一個進行快速分析的可能性，同時大批次樣品也很容易測量。接觸角特別適合于表面質量控制。

·表面敏感技術之一

·簡單、快捷、使用方便

·不依賴于用戶，特別是在自動化情況下

·給出定量的數據

·完善、科學的質量控制方法

單獨的水接觸角測量可以很好地估計表面化學，但是用色散型液體進行測量也可以使你確定表面的表面自由能。可拋棄型分配器的集成使表面自由能測量非常迅速。表面自由能是能夠區分表面能的色散和極性成分的一種方法。接觸角測量也可以用來檢查涂層的均勻性。通常使用的達因筆和墨水測試等方式得到的結果并不正確。

除表面化學性質外，粗糙度在潤濕性方面也起著一定的作用。如等離子體或火焰處理等許多過程，不僅會影響基材的化學性質，還可能改變粗糙度。通過將形貌測量與接觸角相結合，可以將粗糙度的影響與接觸角的影響區分開來。

一款全自動的Theta接觸角測量儀可以使接觸角測量不受任何人為干擾，從而提高結果的重現性。OneAttension軟件包括一款專門用于簡化QC過程的質量控制模式。OneAttension還提供了特別的質量控制功能，例如為操作人員創建受限的操作環境，通過節省時間的批量分析和為您的需求量身定做測試結果報告，使操作盡可能簡單和快速。

等離子體和電暈處理表面

等離子體和電暈處理可用于表面的清洗和活化，然后再進行下一步處理，如打印、粘合、油漆、涂漆或涂層。它們用于解決許多行業與粘附和潤濕性等相關的問題。

用于包裝和印刷的紙和紙板上的工業涂層

作為包裝材料，板面通常使用擠壓涂層以抵抗水分和老化。為了優化印刷質量，表面通常經等離子或電暈處理，以增加油墨和表面的潤濕性。接觸角QC是一種簡單的方法，保證了涂層和處理后的功能。

用于醫療器械制造的工業涂層

不同類型的工業涂層應用于醫療設備以增加其功能，例如選擇性的流體流動。涂料用于多種應用，包括診斷、生物醫學和制藥。

生物醫學植入體表面處理

通過改變植入體表面的潤濕性，可以影響生物醫學植入體的生物相容性。提高表面粗糙度和改變表面化學物質對潤濕性的影響，可以保證種植體的質量。

玻璃和觸摸屏的清潔

玻璃表面的清潔對后續處理步驟的質量有直接影響，如在瓶子上進行噴墨打印或使用膠粘劑貼標簽等應用。測量玻璃污染有助于減少浪費和確保高效生產。

用于太陽能電池板的工業涂料

太陽能電池板通常需要涂上光伏和抗反射涂層，以確保最佳的效率。清潔度會影響面板的效率以及不同涂層之間的粘附。接觸角測量可用于面板生產制造過程中的質量控制。

變壓器油的質量控制

絕緣油可用于電力變壓器線圈的周圍，提供冷卻、絕緣和防止電暈和電弧的保護。變壓器油在變壓器運行過程中會接觸到機械和電氣應力以及化學污染。隨著時間的推移，絕緣油的功能下降，這可能導致變壓器故障和斷電。定期測試變壓器油可以確保質量和防止昂貴的故障停機時間。

ASTM D-971標準定義了變壓器油的一般電氣和物理性質。表界面張力是采用Du Noüy環法測量的。油和水界面張力與油的純度和功能有關。變壓器油界面張力的降低是由于污染物的積累或氧化副產品的形成引起的。我們的Sigma 702ET可全自動運行并遵照ASTM標準測量。

下載應用文摘

依據ASTM D971國際標準采用環法測量油水界面張力