涂层组织结构

尽管许多相关合作伙伴面临着全球挑战，但离型膜行业仍在不断增长：新冠疫情爆发导致2020年成为艰难的一年，但令人欣慰的是，从化学品供应商到离型膜制造商，离型膜行业的全球强劲增长对所有相关组织而言是一个好消息。而对于那些依赖纸张或有机硅的企业而言，这一情况特别具有挑战性。由于离型膜行业对于纸张和有机硅的依赖性非常严重，因此纸张和有机硅的短缺尤其给这一行业带来了挑战。市场短缺使得纸张和有机硅供应商们奋力满足需求，同时市场价格出现了飙升。事实上，在有机硅市场，由于价格上涨和不稳定的供应，许多相关方在2020年和现在的2021年考虑替代材料。离型膜的供需状况似乎没有受到太大影响。APAC（亚太地区）业绩增长最快，市场份额最*大。其中，中国凭借着在有机硅生产领域处于世界领*先地位的强劲记录，在离型膜市场中的份额最*大。其他地区（例如美国，其次是欧洲）都显示出强劲的市场增长迹象。离型膜行业的发展方向：离型膜行业正转向更薄的材料（和涂层）以及更高的生产效率，以降低成本。无论是用于饮料瓶还是大量用于医疗领域，标签占据的离型膜市场份额最*大，遥遥领*先。医疗领域的高需求推动着市场生产更薄、更容易处理的标签。这意味着人们开始使用基于薄膜的合成材料，而非市场上唯*一的基材——纸张。这些离型膜所依赖的并非典型的纸张生产方式，而是由聚丙烯、聚酯和聚乙烯制成，因此可能比传统产品类型要薄得多。为什么这些材料越来越受欢迎？因为这些薄膜合成材料最*高可以减少60%的厚度，对环境和商业具有重大影响。除了产生的废物量更少、生产效率更高外，还更轻便，储存和运输时更高效，这意味着在使用的各个阶段节省大量资金。然而，市场无法持续推动离型膜变得更薄。如果太薄，其将无法发挥作用。多年来，以纸张为基础的离型膜已证明其自身的价值，因此不会在一夜之间被取代。在压敏标签等特定关键领域，其仍然是至关重要且不可或缺的产品。传统的离型膜正发生改变，以满足多种需求，而传统纸张和有机硅离型膜将不会随处可见，而且随着环境问题变得越来越重要，尤其是在中国，合成塑料离型膜已成为一股新兴力量，可能会在未来发挥更重要的作用。日立LAB-X5000能量色散X射线荧光（EDXRF）光谱仪能够让有机硅涂层的重量分析变得更加轻松。这款坚固耐用、结构紧凑的分析仪可在实验室或生产环境中提供可靠且具有可重复性的结果。内置的大气补偿功能允许操作人员在无需氦气的情况下进行分析，从而将每次分析的成本降至最*低。应用工程师对分析方法参数进行了优化，方便对玻璃纸和粘土涂层纸进行快速而简单的分析。新型LAB-X5000可作为用户的质量保证计划的一部分，让用户全天24小时以较低的生产成本确保产品符合规范。日立已针对各种应用领域进行研究，并专业提供离型膜XRF分析解决方案。

KLA科磊快速压痕技术对隔热涂层的测试什么是隔热涂层？隔热涂层（TBC）是一种多层多组分材料,如下图所示，应用于各种结构性组件中提供隔热和抗氧化的保护功能1。TBC中不同的微观结构特征，如热喷涂涂层的薄膜边界、孔隙度、涂层间界面、裂纹等，通常会极大地增加测试的难度。图 1. （a）多层、多功能的隔热涂层的示意图《MRS Bulletin》（b）隔热涂层的横截面的扫描电镜图KLA Instruments的测试方法利用KLA发明的 NanoBlitz 3D 压痕技术对TBC 涂层进行测试，每个压痕点测试只需不到一秒，可在微米尺度上对涂层和热循环类的样品的粘结层、表层涂层和粘结层—表面涂层的界面区域等进行各种不同范围的Mapping成像，单张Mapping最多可达100000个压痕点。结果与分析粘结层—表面涂层的界面区域是 TBC研究的重点之一，其微观结构及相应力学性能的变化，会影响到TBC 的热循环寿命。该界面处最重要的考量就是热生长氧化 (TGO) 层的形成，TGO是在高温条件下，粘结层的β-NiAl的内部扩散铝与通过表层涂层渗透的氧发生反应而成，TGO 层可防止粘结层和下面的衬底进一步的氧化，但TGO超过一定的临界厚度，又会导致严重的应变不兼容和应力失配，从而使 TBC 逐渐损坏并最终产生剥离2、3。下图显示了典型的等离子喷涂涂层的变化过程，TGO 的厚度会随着热循环次数的增加而增大。对应的硬度和弹性模量Mapping结果也显示出类似的趋势，同时，从硬度mapping图中也可以观察到粘结层一侧的作为铝源的 β-NiAl 相随热循环次数的增加而逐渐耗尽。图 2. （a，第一列）涂层状态下的 TGO 生长状况的硬度和弹性模量 mapping 图；（b，第二列） 5 次热循环后的 TGO 生长状况的硬度和弹性模量 mapping 图；（c，第三列）10 次热循环后的 TGO 生长状况的硬度和弹性模量 mapping 图；以及（d，第四列）100 次热循环后的 TGO 生长状况的硬度和弹性模量 mapping 图。TGO 生长引起的弹性模量差异会导致失配应力的发展，该失配应力又导致界面之上的表层涂层产生微裂纹，如上图（d，第四列）所示的mapping结果捕捉到了裂纹区域的硬度和弹性模量的降低现象。KLA的“Cluster”算法可以对不同物相的mapping数据反卷积处理并保留它的空间信息，即对相应的力学mapping图进行重构，如下图所示。图(c) 的Cluster的硬度mapping图清晰的展示出三组硬度明显不同的物相：（1）β-NiAl、（2）γ/γ‘-Ni 和（3）内部氧化产生的氧化物。图 3 .五次热循环后粘结层的（a）微结构图，（b）硬度mapping图（c） Cluster 后的结果。总结与结论KLA 的 NanoBlitz 3D 快速mapping技术可适用于隔热涂层的研究：TBC 不同膜层的界面区以及多孔的表面涂层的研究，甚至可以借助mapping技术获得的大量数据来预测 TBC 样品的剩余寿命。如想了解更多产品参数相关内容，欢迎通过仪器信息网和我们取得联系！ 400-801-5101

记者从中国科学院兰州化学物理研究所获悉，该所环境材料与生态化学研究发展中心硅基功能材料组与山东鑫纳超疏新材料有限公司合作，研发出了兼具优异耐压性、机械稳定性和耐候性的5G天线罩、雷达罩超疏液防雨衰涂层，能有效解决5G信号在降雨时的“雨衰效应”。相关研究论文近日发表于《自然通讯》。5G天线罩是5G基站的重要组成部分，用来保护天线系统免受外界复杂环境干扰，提高天线精度和使用寿命。但是，雨水会在5G天线罩表面形成水滴或水膜产生“雨衰效应”，即水的介电常数很高，会吸收、反射大量电磁波，导致5G信号严重衰减。“避免雨水在5G天线罩表面形成水滴或水膜是解决‘雨衰效应’的关键。”中国科学院兰州化学物理研究所环境材料与生态化学研究发展中心副主任、研究员张俊平介绍，仿生超疏液涂层（超疏水、超双疏涂层）具有液滴接触角高（大于150°）、滚动角低（小于10°）等特点，液滴易从表面滚落，在自清洁表面、抗液体黏附、防液体铺展等领域具有广阔的应用前景，有望用于5G天线罩表面，解决其“雨衰效应”。然而，采用仿生超疏液涂层解决5G天线罩“雨衰效应”尚需突破涂层不能同时具有优异的耐压性、机械稳定性及耐候性的技术瓶颈。张俊平团队与山东鑫纳超疏新材料有限公司合作，研发了一种兼具优异耐压性、机械稳定性和耐候性的5G天线罩、雷达罩超疏液防雨衰涂层，该涂层能够避免雨滴在5G天线罩、雷达罩表面黏附，有效解决了其“雨衰效应”，并在全国多地5G天线罩、雷达罩上进行了实际应用。张俊平介绍，黏结剂的引入虽然能够提升涂层的机械稳定性，但也同时将低表面能纳米粒子包埋，导致涂层具有较高的表面能，进而使得涂层的超疏水性和耐压性较差。通过调研大量文献，并结合此前的研究经验，该团队对涂层进行了系统设计，成功制得兼具优异耐压性、机械稳定性和耐候性的仿生超疏液涂层。“首先，涂层的三级微/微/纳米结构以及致密的纳米结构，使其具有优异的耐压性。其次，涂层的近似各向同性结构及黏结剂的黏结作用，使其具有优异的机械稳定性。同时，我们选用具有化学惰性的原材料制备涂层，使其具有优异的耐候性。”张俊平说。此外，5G天线罩、雷达罩基材大多为ABS塑料。“这类基材具有较低的表面能，导致涂层与基材的黏结强度较弱。”张俊平说，团队通过对黏结剂的种类进行优化，筛选出与ABS等基材具有优异黏结强度的黏结剂来制备涂层，成功克服了涂层与ABS等基材黏结强度弱的缺陷。经过3年的研发、产业化和规模化应用，该涂层性能已取得大幅提升。张俊平告诉记者，未来，团队将探索更多仿生超疏液涂层的潜在应用领域，实现其在高压输电线路、桥梁、隧道防结冰，5G天线罩、雷达罩防雨衰，抗危化液体黏附，电子产品防水防油膜，自清洁市政工程等方面的工程化应用。