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表面自由能

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表面自由能相关的资讯

  • 应用 | 石墨Gibbs表面自由能对锂离子电池传统负极浆初始黏度和稳定性的影响
    研究背景锂离子电池的负极是通过将石墨、导电碳、CMC(羧甲基纤维素)和SBR(苯乙烯-丁二烯橡胶)在水中混合产生均匀溶液来制备的。负极浆料的初始粘度和稳定性对锂离子电池的制备过程和性能至关重要。众所周知,负极浆料中的石墨颗粒受到不同的力,如颗粒间的相互作用力(吸引力和斥力)、重力、浮力和布朗运动力。此外,吸引力可以细分为范德华力、静电力(相反电荷)、疏水作用力等。排斥力可以细分为静电力(相同电荷)、溶剂化力和空间位阻力。由于空间位阻效应,吸附在石墨颗粒表面的CMC可以阻碍颗粒聚集,是非常重要的稳定剂。因此,负极浆料的初始粘度和稳定性在很大程度上取决于CMC的吸附量及其性质。CMC吸附源于我们所说的“吉布斯表面自由能”:表面上的固体颗粒原子比内部原子具有更多的能量。因此,它们周围的其他分子或原子将被吸收以降低表面能。吉布斯表面自由能包含极性部分和非极性部分。通常情况下,石墨颗粒的非极性力高于极性部分的力。根据相似性和相容性原理,非极性力越高,吸收的非极性有机化合物越多,因此导致初始粘度越高。在本研究中,我们深入研究了商用石墨的吉布斯表面自由能与其浆料的初始粘度和稳定性之间的关系。图1. 浆液稳定性机理图及其影响因素实验仪器与方法负极浆料的制备过程是在100 mL烧杯中加入石墨(100 g)、导电碳、CMC和SBR,搅拌数小时,得到固体含量为50%的均匀溶液。吉布斯表面自由能根据杨氏方程和吸附功公式计算,其中接触角使用KRÜ SS DSA100仪器测量,并且测试了2种溶剂(水和二碘甲烷)的接触角,计算出表面能。DSA100全自动接触角测量仪结果与讨论吉布斯表面自由能是石墨颗粒和CMC分子之间相互作用力的来源,图2显示了5AL和LAG-18与水的接触角分别为138°和约150°,而在CH2I2中分别为约71°和约74°。然而,CMC吸附后,5AL的润湿角平均降至112°,LAG-18的润湿角降至92°,跟水表现出更好的润湿性。图2 5AL, LAG-18吸附CMC前后水和二碘甲烷的接触角对5AL、LAG-18、802SE、812SE、A70H、918、S360、A61和CEMD的吉布斯表面自由能进行了测试和计算(如表1所示)。表1. 5AL、LAG-18、802SE、812SE、A70H、918、S360、A61和CEMD的吉布斯表面自由能如表1所示,初始粘度更多地与吉布斯表面自由能的比表面积和非极性部分有关。初始粘度和吉布斯表面自由能的非极性部分之间的线性独立性如图3(d)所示,即y=466.83lnx+2956.2,表示不同种类石墨在固定重量量(例如,实验中的100g)下的残余能量差。初始粘度与比表面积或吉布斯表面自由能的极性部分之间不存在明显的线性独立性。然而,当吉布斯表面自由能的非极性部分在某种程度上非常大时,由于颗粒的表面积受到限制,初始粘度不会相应增加。图3 初始粘度与比表面积(a)和吉布斯表面自由能(b,c,d)的相关性对于吉布斯表面自由能,当吉布斯表面非极性部分的自由能高于极性部分时,CMC的吸附量相应增加,浆液表现出较好的稳定性性能。相反,浆料的稳定性变差。当吉布斯表面自由能的非极性部分非常接近其极性时,CMC的吸附和解吸将在浆料中达到动态平衡,LAG-18/CMC的润湿角约为90°(如图2所示)。这里,石墨颗粒不会发生沉降,浆料的粘度也不会发生明显变化,如LAG-18所示。然而,对于S360和A61的小型人造石墨所证明的结果,浆料的稳定性不能用初始粘度或吉布斯表面自由能来解释。根据范德华作用能方程,颗粒尺寸越小,相同质量的粉末(本研究中为100g)中所含石墨颗粒的量就越多,颗粒之间范德华力的影响就越大。因此,颗粒聚集变得更加明显,这不适合负极浆料的稳定性。结论本研究以几种商用石墨为原料,研究了石墨的吉布斯表面自由能对负极浆料初始粘度和稳定性的影响。结果表明,负极浆料的初始粘度与其吉布斯表面自由能的非极性部分呈正相关,并建立了它们之间的线性独立性。吉布斯表面自由能、比表面积和粒径等物理性质都说明了负极浆料的稳定性,其中吉布斯表面自由能量对浆料的初始粘度和稳定性进行了定性表征和定量计算,利用这一研究结果可以预测负极浆料的性能。本文有删减,详细信息见原文[1]周奇,文博,张佳丽等.石墨Gibbs表面自由能对锂离子电池传统负极浆初始黏度和稳定性的影响(英文)[J].Journal of Central South University,2023,30(03):665-676.
  • 应用:通过表面能表征等离子体对聚合物表面的处理效果
    研究背景等离子体处理是聚合物表面改性的一种常用方法,一方面等离子体中的高能态粒子通过轰击作用打断聚合物表面的化学键,等离子体中的自由基则与断开的化学键结合形成极性基团,从而提高了聚合物表面活性;另一方面,高能态粒子的轰击作用也会使聚合物表面微观形貌发生改变 。本文提出通过等离子体处理提高 PP的胶粘接强度。利用KRÜ SS光学接触角测量仪DSA100分析了等离子体处理对于PP表面的接触角、自由能的影响。利用胶粘剂将 PP薄膜与铝箔粘接到一起,采用T剥离强度试验方法对PP的胶粘接强度进行了测试,结果表明等离子体处理可以显著提高 PP的胶粘接强度。DSA100型液滴形状分析仪试验样品制备由于PP薄膜表面可能会有油污、脱模剂等残留物,本文采用超声清洗方法对其表面进行实验前的处理。结果与讨论1.PP表面接触角系统分析了等离子体改性的射频功率和处理时间对于PP表面接触角的影响。首先,将处理时间恒定为 120 s,射频功率分别选取了 80 W、120 W、180 W、240 W 和300 W。如图1(a) 所示,PP表面经等离子体处理后,去离子水和二碘甲烷的接触角均有较明显的下降。当射频功率超过120 W时,接触角下降趋势缓慢,此时去离子水的接触角由99.08°降到了79.25°,二碘甲烷的接触角则由69.31°降到了59.39°。当射频功率达到300 W时,去离子水的接触角为 74.88°,二碘甲烷的接触角为55.88°。去离子水属于极性溶液,它的接触角越小表明PP表面润湿性越好,PP与胶粘剂的粘接强度将越高。 图1.薄膜表面接触角的变化其次,将射频功率恒定为 80 W,处理时间分别为30 s、60 s、120 s、300 s和600 s,PP表面的接触角与处理时间的关系如图1(b)所示。可见,随着处理时间的增长,接触角逐渐减小。当处理时间长于120 s时,接触角变化缓慢,此时去离子水的接触角由 99.08°降到了77.39°,二碘甲烷的接触角由69.31°降到了56.05°。结合上述两个实验结果,本文选择射频功率120 W和处理时间120 s作为后续的PP等离子体改性工艺参数数值。2.PP表面自由能本文采用Owens二液法 ,通过测量去离子水和二碘甲烷在 PP表面的接触角,计算出PP表面的自由能。PP表面自由能与射频功率和处理时间的关系如图2所示。从图中可以看出,PP在等离子体处理后,色散分量和极性分量均有所提升,其中极性分量的提升更显著,PP的表面自由能得到了较大提高。经计算,未经等离子体处理的 PP表面色散分量、极性分量和自由能分别为18.68 mJ/m 2 、12.12 mJ/m 2 、30.8 mJ/m 2 ,经等离子体处理后的PP表面色散分量、极性分量和自由能分别为22.27mJ/m 2 、26.64 mJ/m 2 、48.91 mJ/m 2 。即,经等离子体处理后,PP表面色散分量增加了 19.22%,极性分量增加了119.8%,自由能增加了58.8%。可见,PP表面自由能的提高主要归因于极性分量的增加,而极性分量的增加则是由于等离子体处理使得PP表面形成了极性基团,从而有助于提高PP的胶粘接强度。 图2.PP表面自由能3.PP胶接强度根据T剥离强度试验记录的最大剥离力和最小剥离力计算得到平均剥离力(FT),而剥离强度(σT)为 式中:B为测试样品的宽度 ,本文测试样品的宽度为25 mm。在剥离过程中,可以看到胶粘剂形成的胶膜完全保留在铝箔表面,证明胶粘剂对铝箔的粘附性远高于对PP薄膜的粘附性,即通过该实验测试到的剥离强度为PP与胶粘剂之间的粘接强度。未改性的 PP薄膜和改性后的PP薄膜的剥离力与剥离长度的关系曲线如图3所示,由于夹持位置的差异,PP薄膜与铝箔之间开始出现分离的位置稍有不同。在二者刚出现分离时,剥离力较大,之后剥离力逐渐下降并保持稳定。根据上述公式可以计算出,未改性的PP薄膜最小剥离强度为588 kN/m,最大剥离强度为 661.2 kN/m,平均剥离强度为 624.8 kN/m;与之对应,改性后的PP薄膜最小剥离强度为734 kN/m,最大剥离强度为810.8 kN/m,平均剥离强度为775.2 kN/m。即,PP薄膜经过等离子体改性处理后最小剥离强度提高了24.83%,最大剥离强度提高了22.63%,平均剥离强度提高了24.07%。 图3.剥离长度和剥离力的关系结论本文从接触角、表面自由能等方面揭示了等离子体处理提高PP材料胶粘接强度的机理。实验结果表明,经过等离子体改性处理后,PP表面由疏水性变为亲水性,去离子水的接触角由99°减小到了75°,PP表面自由能由31 mJ/m 2 增大到了49 mJ/m 2 ,同时PP表面整体上变得凸凹不平,且出现了大量纳米级凸起和凹坑。PP表面发生的这些化学和物理变化共同作用,使得PP的胶粘接强度提高了24%。参考文献隋裕,吴梦希,刘军山.等离子体处理对于聚丙烯胶粘接强度的影响[J].机电工程技术,2023,52(01):30-32.
  • 应用 | 基于表面能理论和拉拔试验的铁尾矿和沥青黏附性研究
    研究背景铁尾矿是铁矿石经破碎、筛分、研磨、分级、浮选等工艺流程,筛选出铁元素后的剩余产物,其主要成分与公路工程用集料相同。但现阶段我国的铁尾矿综合利用率较低,主要采取堆存方式进行处置,该做法造成了资源的浪费。公路工程建设过程中需要大量的筑路材料,若能将铁尾矿用作筑路材料,即可以降低公路工程造价,也可减少其对环境的污染。本文以表面自由能理论为依据,采用座滴法测量铁尾矿和不同沥青的表面能参数,并计算沥青与不同集料间的粘附功,以衡量铁尾矿与沥青间的粘附性能。实验方法与仪器1.表面能测试本文使用蒸馏水、甘油以及甲酰胺作为测定接触角的试剂,后测定这三种试剂在试样表面的接触角,并计算沥青与集料的表面能及其分量。本文采用德国KRÜ SS公司的DSA100接触角测量仪在25℃下对四种集料和沥青的接触角进行测试。DSA100接触角测试仪2.原材料本文研究过程中采用东海70号沥青、SBS改性沥青(I-D)和SBR改性乳化沥青蒸发残留物三种沥青,集料采用石灰岩、玄武岩和铁尾矿石。原材料各项技术均能满足现行技术规范要求,其中沥青技术指标如表1所示,四种集料矿物成分如表2所示。表1 沥青技术指标表2 矿物成分组成表结果与讨论1.接触角图1 接触角测试结果由图1实验结果可以发现,四种集料与测试液体的接触角差别较小,且不同材料与各测试液体的接触角试验的重复性较高。其主要原因可能是,各集料在测试前均对其表面进行了分割和磨平,这使得其空隙情况差别不大,因此各接触角差别不是很大。整体而言,蒸馏水与集料间的接触角随SiO2含量的增加而减小,其主要原因是水为极性分子,SiO2对水的极性能力较大,二者接触时更倾向于吸附更多的水以平衡表面力场,降低表面能,所以表现出水与集料间的接触角随SiO2含量的增加而减小的现象。SBS改性沥青与水和甘油间的接触角最大,SBR改性乳化沥青蒸发残留物与水间的接触角次之,基质沥青最小;SBR改性乳化沥青蒸发残留物与甲酰胺间的接触角最大,SBS改性沥青次之,基质沥青最小。图2γL与γLcosθ的关系为进一步验证测试结果的准确性,将不同测试液体的表面能γL与γLCOSθ进行线性拟合,结果如图2。由图 2可以发现,测试液体的表面能γL与γLCOSθ 线性拟合后的相关系数(R2)均大于0.90。表明二者之间具有良好的线性关系,即测试结果可靠。2.表面自由能图3表面能计算结果分别综合3种测试液体的表面能参数及其在集料和沥青的接触角计算集料和沥青的表面能及其分量,计算结果如图3所示。由图3(a)-(c)可以看出,四种集料的表面能相差不大,其中石灰岩的表面能最大,铁尾矿1的表面能最小,该现象的主要原因是石灰岩中的SiO2含量最小,铁尾矿1中SiO2含量最大,已有研究结果表明集料的表面能与SiO2含量呈负相关关系。四种集料中,铁尾矿2的极性分量最大,色散分量最小,石灰岩的极性分量最小,色散分量最大。由(d)-(f)三种沥青的表面能存在较大的差异,其中SBS改性沥青的表面能最大,SBR改性乳化沥青蒸发残留物的表面能最小,其可能原因是改性乳化沥青制备过程中需要加入乳化剂,乳化剂的作用原理是降低沥青与水间的界面能,提高二者间的稳定性,蒸发残留物制备过程中的乳化剂未能完全蒸发,导致其表面能的降低。SBS改性沥青的极性分量最小,色散分量最大,SBR改性乳化沥青的极性分量最大,色散分量最小,其可能原因是SBS蒸发残留物中的乳化剂未能充分挥发,使得其蒸发残留物的极性增强。3.粘附功的计算图4不同沥青与集料间的粘附功通过沥青和集料的表面能数据计算得到二者间的粘附功,计算结果如图4。由图4可以发现,不同沥青与不同集料间的粘附功存在一定差别,其中SBS改性沥青与石灰岩间的粘附功最大,为71.16mJ/m2,而SBR改性乳化沥青蒸发残留物和铁尾矿1之间的粘附功最小,为66.24mJ/m2。整体而言,石灰岩与各沥青间的粘附功要大于玄武岩和铁尾矿,该现象产生的原因是石灰岩的SiO2含量仅为0.76%,其碱性要强于玄武岩和铁尾矿。SBS改性沥青与集料间的粘附功要大于70号基质沥青和SBR改性乳化沥青蒸发残留物,究其原因,SBS改性剂的加入使得沥青的极性降低,而SBR改性乳化沥青蒸发残留物中乳化剂在挥发不完全情况下,其极性更大,且残留物制备过程中需要经过高温蒸发,使得沥青发生了一定程度的老化,老化后的沥青极性增强。小结石灰岩的表面能最大,铁尾矿的表面能小于石灰岩和玄武岩,且铁尾矿的极性分量大于石灰岩和玄武岩,色散分量小于二者。不同沥青与不同集料间的粘附功存在一定差别,SBS改性沥青与集料间的粘附功大于基质沥青和SBR改性乳化沥青蒸发残留物,石灰岩与沥青间的粘附功要大于玄武岩和铁尾矿。参考文献:[1]王鑫洋,苏纪壮,祁冰.基于表面能理论和拉拔试验的铁尾矿与沥青黏附性研究[J/OL].武汉理工大学学报(交通科学与工程版):1-11[2022-12-15].
  • 【技术知识】表面张力仪在电镀行业中的应用
    以往电镀液的更换或何时再添加接性剂(如促进剂),是以经验值或时间来决定,如此做法是无法量化数据化,不知所以然的做法。电镀液中除了含有欲镀上之金属离子,电解质,错合剂外尚有有机添加剂(光泽剂,结构改良剂,润湿剂),其中润湿剂是影响被镀物(导线架,铜箔基板,构装基板)与金属离子,光泽剂之类等物质之间附着力好坏。镀膜易剥离是因接口活性剂选用不对或是浓度不对所造成。表面张力仪在电镀行业中的应用介绍01如何选定附着力好的电镀液主要是电镀液供货商配方问题,使用者可依供货商所提供电镀液实际去镀看看结果如何而选定,选定后以这新电镀液去测量表面张力值,以这个值当进料检验标准值。电镀液效果好坏还有因选用电镀设备有关,如使用何种电源供应器,选用何种电源供应器技术原理,是整个电镀设备的技术关键点。02制程中电镀液表面张力监控理论上电镀液表面张力愈小,表示电镀液愈容易渗入小缝隙里面,愈容易在被镀物表面润湿,也就是愈容易使用金属离子镀上去。但在品质与经济效益需取得平衡点,故表面张力值需控制在哪一点,这必须有赖使用者去抓。因每一家所考虑的都不一样,故无一定标准。但有一CMC(CriticalMicelleConcentration)点需先抓出来,因为超过CMC点后,表面张力反而不会改变,不但没达到预期效果且浪费接口活性剂。在CMC点之前的任何表面张力值,选一点你们认为制程上的,作为监控的标准值。当CMC点与标准值定下来后,再定时作电镀液取样量测。03结论假设金属离子(欲镀物)浓度是在控制范围内,但因无法渗入较小缝隙内,会造成缝隙内厚度不均匀甚至没镀到,或因润湿性不好除了厚度不均匀外,更是造成易剥离主要原因。表面张力计与底材表面自由能分析仪界面科学领域中,有一物化性质很值得去了解与应用它,尤其在精密化学,半导体,光电等新兴科技产业,在研发,制程改善和品保方面常会碰到界面上瓶颈问题,但因人们没深入去了解此一物化现象,似懂非懂,没有很清晰建立起正确观念,这些观念就是液体表面张力,固体表面自由能与表面自由能分布,和润湿功在实务解释应用上所代表的意义如何,因而无法利用这些观念去发现问题之所在,以谋求解决之道。只要把这物化性质清晰了解后,配合表面张力计和底材表面自由能分析仪的数据,相信可以解决许多表面张力方面的问题。相关仪器A1200自动界面张力测定仪基于圆环法(白金环法),测量各种液体的表面张力(液-气相界面)及液体的界面张力(液-液相界面)。分子间的作用力形成液体的界面张力或表面张力,张力值的大小能够反映液体的物理化学性质及其物质构成,是相关行业考察产品质量的重要指标之一。广泛用于电力、石油、化工、制药、食品,教学等行业。执行标准适应标准:GB/T6541
  • Theta Flow–用户独立性,用于高要求的表面研究和质量控制
    Theta Flow是一款性能优异的光学接触角测量仪。它的自动化程度达到了新高,精确度达到前所未有的高度,而且十分简单易用。综合上述特点使Theta Flow成为用户独立性的接触角测量仪。 01 自动化程度达到新高自动生成液滴、自动液滴放置和自动样品台移动是接触角测量仪的典型特征。这些特性可以实现关键参数的全自动测量,如接触角、表面自由能(SFE)、表面张力和界面张力。然而,作为一个光学分析系统,光靠这些并不能完全保证用户独立性。 图像的精准对焦对于得到准确的结果至关重要。精准聚焦通常需要用户手动完成,由于观察小液滴时的景深非常小,因此用户需要有足够的经验才能顺利完成。Theta Flow具有先进的自动对焦功能,可以检测图像中的液滴和针头,并保持其精准对焦。这消除了所有测量中的用户依赖性,尤其在测量过程中焦点可能改变或难以正确校准的情况下该功能特别有用。示例包括在非均匀表面上的接触角测量或者测量动态接触角时,液滴在测量过程中可能会扩散出焦点。自动对焦功能可以跟踪液滴,在这些复杂的情况下无须用户介入。下面是一个动态接触角测量的示例视频,当液滴焦点改变时,相机跟踪液滴完成自动聚焦。一旦图像被记录下来,测量过程中最容易出错的部分之一随之而来:分析。由于扩散、蒸发、空隙和其他类似的影响,在测量过程中接触角会发生变化。在不同时间点获得的不同接触角读数中,最终结果应该是哪一个? 一种选择是使用一个简单的设置,选择特定时间段内的接触角,或特定时间段内接触角的平均值。这种方法的缺点是时间对样本的依赖性很强,固定的时间对不同的样本起到的作用不同。 更好的方法是查看接触角随时间变化的数据,并在此基础上确定接触角何时稳定。Theta Flow会自动执行此操作,并根据所有可用数据确定接触角值。然后,接触角值自动输入到表面自由能计算中,以获得表面自由能SFE结果。类似地,在没有人为干扰的情况下,也可以使用Theta Flow自动确定前进角和后退角的数值。 02 精度和用户独立性许多接触角测量仪具有较高的理论分辨率和精度。但由于许多误差原因没有被考虑进去因此这些精度通常很难达到。Theta Flow具有一系列的特性,旨在克服这些误差源并提供高精度的结果。 通常,接触角测量中最大的不确定源是液滴拟合。拟合液滴必须找到正确的基线,即液滴与固体样品接触的线。通常,基线的设置是手动完成的,需要用户有相当多的经验和专业知识。在更复杂的系统中,基线由系统自动设置。但是,自动基线也高度依赖图像中基线的可见度。相机在许多情况下应该向下倾斜大约2°,以提高基线可见度。与传统的接触角测量仪不同,Theta Flow相机的倾斜角被电子记录并与测量结果一起保存。这将确保结果的高度可追溯性和准确性。如果没有根据用户所需的值设置相机倾斜角度,Theta Flow会提醒用户。 同样,在进行表面张力或界面张力测量之前,确保相机保持水平也很重要。从一个倾斜的角度看悬挂液滴,结果会产生很大的误差,每倾斜一度误差在0.5%范围内。类似地,系统水平度通过Theta Flow的集成传感器进行跟踪。这将确保包含相机在内的系统整体水平度,否则,与相机倾斜类似,系统倾斜将对结果产生影响。 为了使基线尽可能清晰可见,Theta Flow采用了一套称为DropletPlus的基线视图改进算法。DropletPlus增加了基线的对比度和锐度,以最大限度地提高可见度,从而帮助进行自动基线和液滴形状分析。下面是示例图片,在更具挑战性的样表面上,DropletPlus处于打开和关闭状态,以显示基线可见度的差异。 接触角测量中经常被忽略的一个因素是测试的环境条件。而环境温度通常具有约-0.1⁰/⁰C变化的影响。[1] 此外,湿度的影响通常更大,初始浸润性的变化可能超过5度,动态浸润性受环境湿度水平的影响更为强烈。[2] 由于这些原因,许多国际标准定义了张力测量的测量条件。例如,ISO 19403对测量时的温度和湿度有严格的限制。[3] Theta Flow集成了环境温度和相对湿度数字传感器,将记录这些数值作为测量结果的一部分。测量条件可在测量数据中重新查看,这确保了高水平的可追溯性。 最后,特别是在测量极低浸润的应用中,相机的分辨率对测量精度尤为重要。[4] 对于这些超疏水表面,每个像素可能意味着几度的误差。Theta Flow有一个5 MP分辨率的摄像头(2592 x 2048 px),与常规的摄像头相比,将把这个误差降低50%。Theta Flow相机也能以超过3400帧每秒的拍照速度测量实验中的快速浸润和吸附。 03 易于使用难用的功能用户通常不喜欢使用,只有简单易用的功能才能增加用户独立性和测量精度,同时操作者也能快速学会使用。 Theta Flow使用了OneAttension软件,该软件设计得尽可能图形化和直观化。自动生成结果和默认测量设置有助于最大限度地利用Theta Flow完成测量和分析。OneAttension还控制可抛弃型滴液头的滴液器,滴液系统无需清洁,无交叉污染。 作为进一步优化实验设置的专用工具,Theta Flow具有内嵌触摸屏,便于测量前的准备步骤。通过触摸屏能够很方便地控制和操作仪器的自动部件,如给滴液器填充液体和通过控制自动装置将样品放到样品台上。触摸屏还具有一个图形界面,用于电子液位传感器调平仪器。触摸屏还可以显示重要的测量参数数据,如相机倾斜角度和测量温度,以便用户一眼就能看到测量条件是否正确设置。 的用户独立性,可进行高要求的表面研究和质量控制Theta Flow集成了许多特性和改进,便于用户独立性操作和得到高度可靠的结果。基于屡获殊荣的Theta Flex质量,Theta Flow是高性能和实用高质量的结合。 如果您想了解更多关于如何利用接触角测量仪测量,特别是Theta Flow进行质量控制的信息,请通过下方联系方式垂询。 参考文献:[1] J.D.Bernardin, I. Mudawar, C.B. Walsh ,and E. I. Franses, “Contact angle temperature dependence for water droplet on practical aluminum surfaces”, International Journal of Heat and Mass Transfer, 40 (1997) 1017.[2] V.H. Chhasatio, A. S. Joshi, and Y.Sun, “Effect of relative humidity on contact angle and particle deposition morphology of an evaporating colloidal drop”, Applied Physics Letters 97 (2010) 231909.[3] ISO 19403 https://www.iso.org/standard/64808.html[4] M. Vuckovac, M. Latikka, K. Liu, T.Huhtamäki, and R. H. A. Ras, “Uncertainties in contact angle goniometry”, Soft Matter 15 (2019) 7089.
  • 应用 | 定向有机玻璃表面能与黏结强度研究
    摘要酸处理和等离子处理后定向有机玻璃表面粗糙度和表面极性增加,同时表面润湿性能得到改善,使黏结强度分别上升了14%和22%;而过渡层预处理提高了基材表面能,处理后定向有机玻璃表面极性与TPU相近,降低了界面张力,明显改善界面黏结性能,黏结强度由4.44kN/m上升至23.61kN/m。研究背景轻度交联和定向研磨赋予了定向有机玻璃(stretched acrylicsheet)更为优异的力学性能、抗裂纹扩展性能和光学性能,使其强度高、韧性优良,具有良好的耐热性和耐久性,因此成为航空透明件的主要材料。定向有机玻璃与热塑性聚氨酯(TPU)中间层作为航空有机层合结构透明件的关键材料,二者间界面的黏结强度是影响有机层合透明件在工程应用中可靠性的重要因素。实验部分接触角测试:采用德国KRÜ SS接触角测量仪测量液体在固体表面上的接触角。每次滴液2μL,在样品表面稳定30s后读取结果。取10个接触角平均值作为此液体在该表面的接触角。所有测量均在室温(25 ℃)下进行。测试液体使用去离子水、二碘甲烷和乙二醇,测试液体表面能参数如表1所示。 表面能计算:根据Van Oss理论,对表面能有贡献的除了色散力外还有极性作用力,并将极性部分视为电子给体与电子受体之间的相互作用。因此表面能分为Lifshitz-vander Waals分量γLW和Lewis酸碱分量γAB(分为Lewis酸分量γ+和Lewis碱分量γ-)。固体的表面能γS和液体的表面能 γL可分别表示为: 固液之间界面张力γSL与固体的表面能和液体的表面能的关系为: 根据杨氏方程,可得: 表面能作为衡量润湿性能的重要参数,固体表面能可以通过测量一系列测试液体在固体表面上的接触角,通过上述方程就可以计算。结果与讨论由于界面的形成、结构和稳定会受到多种物理、化学因素的影响,目前没有单一黏结理论可以解释所有的黏结现象。但不论是何种黏结机理,都要求黏结的二者具有良好的润湿性能。将结合在一起的两相分开所需力做的功称之为Wa,为: 式中:γ1, γ2分别为两相表面能;γ12为两相间界面张力。从粘附功公式可知,增大两相表面能或者降低两相之间界面张力都可以提高黏结强度。不同预处理方法处理的定向有机玻璃基材和TPU胶片表面接触角测试结果如表2所示。由红外结果可知,酸处理和等离子处理后与水接触角定向有机玻璃表面C=O极性基团含量增加,亲水性增加,酸处理和等离子处理后水接触角减小;且酸处理和等离子处理后表面粗糙度增加,有利于接触角的降低。而过渡层处理后,样品表面疏水基团-(CH₂ )-含量增加,表面粗糙度下降,故水接触角增加。 根据表2的接触角结果计算得到的各材料表面能,结果见表3。TPU表面能较处理前后定向有机玻璃都低,说明TPU作为中间层材料可以在定向有机玻璃表面铺展,且处理后样品表面能增加,更有利于TPU在表面的铺展和吸附。由表3中参数可知定向有机玻璃和TPU都属于极性聚合物,且呈现出明显的Lewis碱特性。定向有机玻璃的极性源于侧链上的酯基;而TPU的极性来自于主链上的氨基甲酸酯基、醚键等基团。材料γAB大小差异与极性基团在分子结构中所处位置有关。高聚物的极性大小可通过偶极矩来判断,极性基团活动性越好,高聚物极性越大。TPU的线性主链上氨基甲酸酯基和醚键酯键能形成分子内氢键,使得极性下降。由红外结果可知,经酸处理和等离子处理后,定向有机玻璃表面含氧基团数量增加,故表面能极性分量γAB增大。而过渡层界面相较于定向有机玻璃表面具有更多的-(CH₂ )-基团,柔性优于定向有机玻璃,有利于降低界面张力;同时过渡层界面的表面自由能极性分量与TPU胶片相近,由润湿理论所述当黏结剂与被黏体的极性相匹配时,界面张力最小;且处理后表面能增加,由粘附功公式可知,过渡层处理同时增加了表面能并降低了界面张力,有利于提高TPU与定向有机玻璃之间的黏附功。小结(1)酸处理和等离子处理在提高定向有机玻璃表面粗糙度的同时增大了基材的表面张力,增加了表面极性,提高了黏结界面处分子间相互作用力,从而改善了TPU在基材表面的黏结性能。但界面处物理吸附力对提高黏结强度效果有限,经酸处理和等离子处理后定向有机玻璃与TPU黏结强度分别提高了14%和22%。(2)过渡层处理大幅度改善了定向有机玻璃与TPU的黏结性能。这是由于形成了与定向有机玻璃和TPU具有一定化学相容性的柔性界面,同时与TPU极性匹配,增大表面能并降低了界面张力。过渡层处理后黏结强度由4.44 kN/m上升至23.61 kN/m。(3)比较三种预处理方法对定向有机玻璃表面性能的影响以及与TPU间黏结强度差异,相较于增加表面粗糙度和物理吸附作用,改善界面的极性匹配性和化学相容性对提高TPU与定向有机玻璃间的黏结性能更具优势。本文有删减,详细信息请参考原文。
  • 应用 | 一种具有防冰性能的超疏水表面的制备与研究
    研究背景凛冬将至,寒潮来袭,结冰是造成许多安全事故的重要原因。飞机防冰/除冰技术一直是航空工业的一个重要研究领域。飞机积冰主要发生在平尾、垂尾和发动机真空罩等外露表面,已成为威胁飞行安全和稳定性的严重问题。研究表明,飞机表面结冰主要是由于大量过冷水滴聚集和冻结造成的,特别是当飞机穿越过冷云层时。本文报告了通过光刻结合化学刻蚀方法制备了稳定的纳米片-微坑结构的超疏水表面,表面的防冰性和超疏水性均优于单一结构表面,且超疏水等级结构表面具有较高的非润湿性,接触角高达173°,滚动角低至4.5°,具有优异的超疏水性能和抗结冰性能,为航空工业的应用提供了一个理想的平台。实验仪器润湿性实验,使用KRÜ SS DSA100接触角分析仪。在样品表面滴落4 μl液滴测试接触角和滚动角。重复3次,计算平均值来保证接触角的准确性。为了进一步检验低温润湿性,在-18℃条件下放置样品和去离子水,直到去离子水变成过冷。然后,我们尝试通过在不同样品的表面喷洒过冷的水滴来模拟冻雨的条件。使用高速的相机拍摄,快速比较这些样品的不同润湿性。KRÜ SS DSA100接触角分析仪TC40温控腔箱:温控范围-30℃到160°C结论与讨论表面形貌在本节中,我们通过三种不同的处理方法构建了三个超疏水结构表面,目的是分析和研究表面形貌、润湿性和抗冰性能之间的相关性。此外,我们还制备了一个光滑的疏水铝表面作为标准对照,并与三种超疏水表面的抗冰性能进行了比较。三种结构形态的FESEM图像如图1所示。四种类型的表面处理如下:使用FAS-17改性的铝衬底表面(样品1),带有微坑结构FAS-17改性的铝衬底表面(样品2),带有纳米片FAS-17改性的铝衬底表面(样品3),具有分层结构(微坑规则阵列和纳米片)FAS-17改性的铝衬底表面(样品4)。 图1. 通过三种不同的处理获得的分层形态的扫描电镜图像:(a)微坑结构表面(样品2);(b)纳米片结构表面(样品3);(c)微/纳米分层结构表面(样品4)。常温和低温下的润湿性测试如图2所示,通过比较相同样品FAS-17修饰前后的接触角,改性后样品疏水性大幅提高。在光滑的衬底表面(样品1),通过降低表面自由能,液滴接触角可以增加到大约120°。这也证明了通过引入规则排列的CF3基团可以建立超疏水表面,此时表面能最低,为6.7 mJ/m2。样品3和样品4具有良好的超疏水性,使得水滴很容易从这些表面滚落,这可以用Cassie-Baxter模型来详细解释,说明表面的微观结构在提高超疏水性方面起着关键作用。超疏水纳米分层结构表面(样品4)具有较高的非润湿性,接触角高达约173°,滚动角仅仅为4.5°。与其他单结构表面相比,纳米片-微坑分层结构表面的超疏水性优于任何单结构表面,微尺度和纳米尺度结构的结合明显地捕获了更多的空气,导致在液滴下存在一个由无数空气袋构成的密封空气层。 图2. FAS-17改性前后4种表面结果的接触角和滚动角考虑到飞机的实际使用条件,将过冷水滴喷洒在低温下的测试超疏水性和防冰性能,结果表明,样品3和样品4可以防止过冷水滴的积累,表现出良好的超疏水性。相反,喷在样品1和样品2上的过冷水滴则表现出一定程度的亲水性。显然,研究结果证明,具有微/纳米结构的超疏水表面有效地排斥了被喷洒的冷冻水。结论综上所述,我们结合光刻工艺和化学蚀刻方法,巧妙地设计和制备了一种具有抗冰性能的超疏水分层结构表面。超疏水表面比其他单结构表面具有更强的非润湿性,并且具有优异的防冰性能,防止了过冷水滴的积累。因此,具有微/纳米结构的超疏水表面在航空工业中更具有作为飞机防冰材料的潜力。本文有删减,详细请参考原文。G.Wang, Y. Shen, J. Tao, X. Luo, L. Zhang and Y. Xia, Fabrication of a superhydrophobic surface with a hierarchical nanoflake–micropit structure and its anti-icing properties, RSC Adv., 2017, 7, 9981DOI: 10.1039/C6RA28298A
  • 应用 | 揭秘动态表面张力对个人护理中喷雾产品粒径的影响
    研究背景制备个人护理应用方面的喷雾产品对于配方师来说是个很大的挑战。产品要求在雾化容易的同时, 最佳尺寸范围的乳化液滴要确保足够数量在目标区域上的沉积,但也需避免形成小液滴(小于100 μM)来减小喷射漂移。后者对使用者来说也是一种潜在的危险(小液滴可能会导致吸入口中),也可能造成喷射产品的效能降低。为了满足以上的需求 , 喷射乳液的配方必须保证符合以下的标准 :1.最合适的液滴尺寸分布,确保在目标区域上的最大沉积和附着 , 而且无漂移现象 2.在目标区域表面的良好涂布性和肤感。以上两个标准要求表面活性剂在气 / 液界面迅速吸附(降低动力学表面张力)。然而 , 这个表面张力不能低于临界值,从而可以防止乳化液滴尺寸过小而产生漂移 。喷雾液滴的形成原理在喷射过程中, 液体被压经喷嘴, 并在静力学压力下形成液滴 。高于某个静力学压力值, 液体通过喷嘴形成连续喷射, 而后分散成小液滴 。这个连续喷射, 而后分散成小液滴的过程是受到表面压力的结果 。球形的表面积和它的表面自由能(表面积 ×表面张力)小于其他对称体 。因此 , 少量的其它形状的液滴将会形成更小的球形液滴 。动态表面张力与粒径的关系表面活性剂和聚合物对于喷雾液滴尺寸分布的影响 , 在于他们对于表面张力的影响,表面张力一定程度上推动着雾化的产生。因为表面活性剂降低了水的表面张力 , 会形成粒径更小的液滴 。配方中含表面活性剂 , 帮助降低表面张力, 其雾化所需要的能量比不含表面活性剂的产品要少。因此 , 同样的能量输入, 会得到更小尺寸的液滴 。然而, 实际情况并不是这样简单 。在雾化的过程中,会不断形成新液体的表面。这种溶液的表面张力, 依赖于形成新界面的时间与表面活性剂从溶液内部迁移到气/ 液表面的吸附速度和扩散速度。如果形成新界面的时间比表面活性剂扩散和吸附的速度快, 那么喷雾液体的表面张力不会比纯水大很多,会形成大尺寸液滴 。相反, 如果形成新界面的时间比表面活性剂吸附的速度慢 , 那么喷雾液体的表面张力会进一步降低,形成较小的液滴尺寸 。图1显示两个不同表面活性剂体系A和B在不同吸附速度下 , 随时间t而变化的表面张力 γ,也可以叫作动态表面张力。这些曲线可以通过使用KRÜ SS最大气泡压力法来测量。气泡在表面活性剂溶液中以不同的频率形成,控制气泡形成的时间并且测量气泡中所产生的最大压强,可以得到不同时间下的表面张力。在短时间内,观察到表面活性剂体系B比A的体系所带来的表面张力更小 。许多体系的动态表面张力和时间对数的曲线可分为4个阶段:诱导区、表面张力快速下降区、介平衡区和平衡区。在诱导区,由于吸附在界面层上的助剂质量浓度太低,溶液的表面张力较大;随着助剂大量被吸附到溶液表面,表面张力急剧降低,就形成了快速下降区;而随着溶液表面助剂分子的积累,吸附接近饱和时吸附速度变慢,就形成了介平衡区;足够长的时间后当表面吸附达到饱和体系进入动态平衡阶段表面张力达到平衡,此即为平衡表面张力。表面活性剂种类和质量浓度不同,其溶液体系达到上述各阶段所需时间不同,表现为各溶液体系间动态表面活性的差异。从线性相关性关系的角度上来说,时间指标越小,动态表面张力与雾滴指标之间的关系越倾向于线性状态,可以通过测试表面活性剂体系的动态表面张力来优化雾滴尺寸和粒径。传统意义上采用静态表面张力为指标研究雾滴形成的方式并不合理,在有关喷雾的实践工作过程当中,选取动态表面张力作为研究指标有着更为显著的优势。 图2. 动态表面吸附曲线图动态表面张力与粒径关系的示例图3. 不同表面活性剂溶液的动态表面张力曲线表1. 不同表面活性剂溶液的粒径分布从图3和表1示例曲线可以明显看到,可以通过控制动态表面张力来优化雾滴的粒径,张力在一定时间内下降的越快,雾滴粒径越细腻。为了避免雾滴尺寸过小而产生雾滴的漂移,可以将表面活性剂的张力调控在一定范围。在实际生产中,喷头尺寸、喷雾压力也是改变喷量、雾滴粒径的重要手段之一。本文仅讨论了动态表面张力的改变对喷雾粒径的影响,期望能为配方设计工作者提供合适的思路。本文有删减,详细信息见原文萨瓦特 塔琼斯,玛丽克莱尔 堤尔曼,杜 晶.喷雾型产品的配方原理[J].日用化学品科学, 2004.
  • 克吕士(Kruss)推出便携式表面张力仪新品MSA
    仪器信息网讯 2014年4月1~4日,第24届德国慕尼黑国际实验室、分析、诊断及生物技术专业博览会及研讨会(analytica 2014)在德国慕尼黑展览中心召开。   视频光学接触角测量仪、表面/界面张力仪的世界领先供应商德国克吕士(Kruss)公司出席了analytica 2014,并在此次展会上首次推出了全新产品&mdash &mdash 便携式表面张力仪 MSA。 德国克吕士(Kruss)公司展位   准确的表征材料表面和液体的性能对于开发新的性能更好、质量更佳的产品是至关重要的。对接触角和表面/界面张力进行测量,可以更好地理解固/液、液/液之间的相互作用。这些相互作用对于理解固体表面的粘接性、材料润湿性、生物相容性、润滑性,以及液体的浸润、洗涤性、扩散和吸附十分重要。   1796年,当世界上的科学家开始关注表面科学的时候, Paul Kruss先生就在德国汉堡市成立了德国克吕士(Kruss)公司。至今,德国克吕士(Kruss)公司已经拥有了200多年的历史。近50年来,德国克吕士(Kruss)公司放弃了所有其他产品,集中所有的人力,物力和财力,致力于表面/界面张力和接触角测量技术的创新,开发和应用研究,使之成为全球市场的领导者以及表面/界面张力和接触角测量技术的国际标准。   目前,德国克吕士(Kruss)公司全球拥有近100名员工,年销售额达1亿欧元。其在欧洲地区采用直销模式,在中国则与大昌华嘉商业(中国)有限公司(DKSH China)合作,两家公司已经合作了15年。 便携式表面张力仪 MSA   德国克吕士(Kruss)公司CEO Florian Weser先生向仪器信息网记者介绍了新品的情况。便携式表面张力仪 MSA外观时尚,机身轻便,配有可充电电池方便携带,适合实验室、质量控制等领域使用。 EasyDyne 样品台可手动或自动移动,便于快速更换样品 内置微处理器自动、准确控制测量样品位置。   MSA使用完全自动化、创新的&ldquo 一键式SFE&rdquo 的方法,通过测量测试液体的接触角来测定润湿性。通过两个接触角可靠的测量值,样品的表面自由能及其极性可在一秒钟之内得到。可测量的液体包括水或有机液体,例如涂料等。在新品MSA中采用的三项新技术,KRUSS正在申请专利。   关于便携式表面张力仪 MSA的特点,详细请见:   http://www.kruss.de/news/press/article/measuring-surface-free-energy-with-only-one-click-1/ 德国克吕士(Kruss)公司CEO Florian Weser先生(右)、大昌华嘉魏巍先生(左)
  • 两种表面分析技术对比:X射线光电能谱(XPS)和俄歇电子能谱(AES)
    一、概念1. X光电子能谱法(XPS)是一种表面分析方法,提供的是样品表面的元素含量与形态,而不是样品整体的成分。其信息深度约为3-5nm。如果利用离子作为剥离手段,利用XPS作为分析方法,则可以实现对样品的深度分析。固体样品中除氢、氦之外的所有元素都可以进行XPS分析。2. 俄歇电子能谱法(AES)作为一种最广泛使用的分析方法而显露头角。这种方法的优点是:在靠近表面5-20埃范围内化学分析的灵敏度高;数据分析速度快;能探测周期表上He以后的所有元素。虽然最初俄歇电子能谱单纯作为一种研究手段,但现在它已成为常规分析手段了。它可以用于许多领域,如半导体技术、冶金、催化、矿物加工和晶体生长等方面。俄歇效应虽然是在1925年时发现的,但真正使俄歇能谱仪获得应用却是在1968年以后。二、相似与区别:1.相同之处:它们都是得到元素的价电子和内层电子的信息,从而对原子化器表面的元素进行定性或定量分析,也可以通过氦离子对表面的刻蚀来分析原子化器近表面的元素,得到原子化器材料和分析物渗透方面的信息。2.相比之下,XPS通过元素的结合能位移能更方便地对元素的价态进行分析,定量能力也更好,使用更为广泛。但由于其不易聚焦,照射面积大,得到的是毫米级直径范围内的平均值,其检测极限一般只有0.1%,因此要求原子化器表面的被测物比实际分析的量要大几个数量级。AES有很高的微区分析能力和较强的深度剖面分析能力。现在最小入射电子束径可达30nm。但是文献还没有报道原子化器表面的俄歇电子象。另外,对于同时出现两个以上价态的元素,或同时处于不同的化学环境中时,用电子能谱法进行价态分析是比较复杂的。一、特点:X射线光电子能谱法的特点:① 是一种无损分析方法(样品不被X射线分解);② 是一种超微量分析技术(分析时所需样品量少);③ 是一种痕量分析方法(绝对灵敏度高)。但X射线光电子能谱分析相对灵敏度不高,只能检测出样品中含量在0.1%以上的组分。俄歇电子的特点是:① 俄歇电子的能量是靶物质所特有的,与入射电子束的能量无关。大多数元素和一些化合物的俄歇电子能量可以从手册中查到。② 俄歇电子只能从20埃以内的表层深度中逃逸出来,因而带有表层物质的信息,即对表面成份非常敏感。正因如此,俄歇电子特别适用于作表面化学成份分析。局限性:① 不能分析氢和氦元素;② 定量分析的准确度不高;③ 对多数元素的探测灵敏度为原子摩尔分数0.1%~1.0%;④ 电子束轰击损伤和电荷积累问题限制其在有机材料、生物样品和某些陶瓷材料中的应用;⑤ 对样品要求高,表面必须清洁(最好光滑)等。三、两者的应用X射线光电子能谱分析与应用1.元素(及其化学状态)定性分析方法:以实测光电子谱图与标准谱图相对照,根据元素特征峰位置(及其化学位移)确定样品(固态样品表面)中存在哪些元素(及这些元素存在于何种化合物中)。定性分析原则上可以鉴定除氢、氦以外的所有元素。分析时首先通过对样品(在整个光电子能量范围)进行全扫描,以确定样品中存在的元素;然后再对所选择的峰峰进行窄扫,以确定化学状态。2.在固体研究方面的应用对于固体样品,X射线光电子平均自由程只有0.5~2.5nm(对于金属及其氧化物)或4~10nm(对于有机物和 聚合材料),因而X射线光电子能谱法是一种表面分析方法。以表面元素定性分析、定量分析、表面化学结构分析等基本应用为基础,可以广泛应用于表面科学与工程领域的分析、研究工作,如表面氧化(硅片氧化层厚度的测定等)、表面涂层、表面催化机理等的研究,表面能带结构分析(半导体能带结构测定等)以及高聚物的摩擦带电现象分析等。Cr、Fe合金表面涂层——碳氟材料X射线光电子谱图X射线光电子能谱分析表明,该涂层是碳氟材料。俄歇能谱应用通过正确测定和解释AES的特征能量、强度、峰位移、谱线形状和宽度等信息,能直接或间接地获得固体表面的组成、浓度、化学状态等多种情报。1. 定性分析定性分析主要是利用俄歇电子的特征能量值来确定固体表面的元素组成。能量的确定在积分谱中是指扣除背底后谱峰的最大值,在微分谱中通常规定负峰对应的能量值。习惯上用微分谱进行定性分析。因此由测得的俄歇谱来鉴定探测体积内的元素组成是比较方便的。在与标准谱进行对照时,除重叠现象外还需注意如下情况:①由于化学效应或物理因素引起峰位移或谱线形状变化引起的差异;②由于与大气接触或在测量过程中试样表面被沾污而引起的沾污元素的峰。2. 状态分析对元素的结合状态的分析称为状态分析。AES的状态分析是利用俄歇峰的化学位移,谱线变化(包括峰的出现或消失),谱线宽度和特征强度变化等信息。根据这些变化可以推知被测原子的化学结合状态。3. 深度剖面分析利用AES可以得到元素在原子尺度上的深度方向的分布。为此通常采用惰性气体离子溅射的深度剖面法。由于溅射速率取决于被分析的元素,离子束的种类、入射角、能量和束流密度等多种因素,溅射速率数值很难确定,一般经常用溅射时间表示深度变化。4. 界面分析用 AES研究元素的界面偏聚时,首先必须暴露界面(如晶界面,相界面,颗粒和基体界面等等。一般是利用样品冲断装置,在超高真空中使试样沿界面断裂,得到新鲜的清洁断口,然后以尽量短的时间间隔,对该断口进行俄歇分析。 对于在室温不易沿界面断裂的试样,可以采用充氢、或液氮冷却等措施。如果还不行,则只能采取金相法切取横截面,磨平,抛光或适当腐蚀显示组织特征,然后再进行俄歇图像分析。5. 定量分析AES定量分析的依据是俄歇谱线强度。表示强度的方法有:在微分谱中一般指正、负两峰间距离,称峰到峰高度,也有人主张用负峰尖和背底间距离表示强度。6. 俄歇电子能谱在材料科学研究中的应用① 材料表面偏析、表面杂质分布、晶界元素分析;② 金属、半导体、复合材料等界面研究;③ 薄膜、多层膜生长机理的研究;④ 表面的力学性质(如摩擦、磨损、粘着、断裂等)研究;⑤ 表面化学过程(如腐蚀、钝化、催化、晶间腐蚀、氢脆、氧化等)研究;⑥ 集成电路掺杂的三维微区分析;⑦ 固体表面吸附、清洁度、沾染物鉴定等。
  • 纳米级近场光学成像对钙钛矿太阳能电池表面涂层电子迁移和载流子浓度的研究进展
    太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置, 其中以光电效应工作的晶硅太阳能电池为主流。虽然通过掺杂及表面覆盖抗光反射层能提高晶硅太阳能电池的效率,但是超过能带间隙和一些特定波长的光反射造成了巨大的光能量损失,反而限制了晶硅太阳能电池的效率。 Y.H. Wang等利用有机金属三溴纳米粒子(CH3NH3PbBr3)涂层吸收部分短波长太阳光,使其转化成化电场。该化电场可以通过促进分子重排而增强有机-晶硅异质结太阳能电池的不对称性,从而增加表面活性载流子密度,终将有机-晶硅异质结太阳能电池的效率从12.7%提高到了14.3%。 苏州大学Q.L. Bao教授等人在钙钛矿结构微纳米线的光电转换离子迁移行为和载流子浓度分布等领域作出了突出贡献。2016年,发表在ACS Nano上的钙钛矿结构微纳米线的光电转换离子迁移行为的研究中,作者利用neaspec公司的近场光学显微镜neaSNOM发现:1. 未施加外场电压时, 该微纳米线区域中载流子密度(图1 g. s-SNOM振幅信号)和光折射率(图1 g. s-SNOM相位信号)较均匀;2. 施加外场正电压时,该区域中载流子密度随I-离子(Br?)的迁移而向右移动(图1 h. s-SNOM振幅信号),其光折射率随随MA+离子(CH3NH3+)的迁移而向左移动(图1 g. s-SNOM相位信号)较均匀;3. 施加外场负压时,情况正好与施加正电压时相反(图1 i)。该研究显示弄清无机-有机钙钛矿结构中的离子迁移行为对于了解钙钛矿基的特殊光电行为具有重要意义,进而为无机-有机钙钛矿材料的光电器件应用打下了坚实的基础。图1.SNOM测量钙钛矿结构微纳米线的光电转换的离子迁移行为。 d-f. 离子迁移测量示意图;g-i,相应的s-SNOM光学信号振幅和相位图 2017年, Q.L. Bao教授等人发表在AdvanceMaterials的文章中再次利用neaspec公司的近场光学显微镜neaSNOM,次在实验中研究了太阳能电池表面钙钛矿纳米粒子涂层的载流子密度。结果显示:钙钛矿纳米粒子覆盖区域近场信号强度高于Si/SiO2区域中信号强度(参见下图2 b 图2 a为对应区域的形貌)。另外作者也研究了增加光照的时间的影响(参见下图2 c, d)。其结果显示:近场信号强度随光照时间增加,从12.5 μV (黄色,0 min) 增加到 14.4 μV (红色, 60 min),该近场信号反映了可移动自由载流子密度的变化。终,红外光neaSNOM研究结果证明:随光照时间增加,太阳能电池表面的钙钛矿纳米粒子涂层富集和捕获了大量的电子。图2. SNOM测量钙钛矿结构纳米粒子涂层的载流子密度。a. AFM形貌图;b, s-SNOM光学信号图-未加光照;c, s-SNOM光学信号图-光照30min;d, s-SNOM光学信号图-光照60min 作者预见,该研究对于设计新型太阳能电池,提高其转化效率具有重要意义。同时,该研究还提出了一种使钙钛矿结构材料和晶硅太阳能电池相结合的研究方法,为之后的研究和应用提供了解决新思路。相关参考文献1.Zhang Y.P. et. al. Reversible StructuralSwell?Shrink and Recoverable Optical Properties in Hybrid Inorganic?OrganicPerovskite. ACS Nano 2016,10, 7031?7038.2.Wang Y.H. et. al. The Light-InducedField-Effect Solar Cell Concept - Perovskite Nanoparticle Coating IntroducesPolarization Enhancing Silicon Cell Efficiency. AdvancedMaterial 2017, First published: 3 March 2017 DOI: 10.1002/adma.201606370.相关产品链接超高分辨散射式近场光学显微镜 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C170040.htm德国Neaspec纳米傅里叶红外光谱仪 http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C194218.htm
  • 北大彭海琳团队:通过梯度表面能调制集成晶圆级超平面石墨烯
    石墨烯等二维材料的载流子迁移率高、光-物质相互作用强、物性调控能力优,在高带宽光电子器件领域具有重要的科学价值和广阔的应用前景。当前,发展与主流半导体硅工艺兼容的二维材料集成技术受到业内广泛关注,其中首要的挑战是将二维材料从其生长基底高效转移到目标晶圆衬底上。然而,传统的高分子辅助转移技术通常会在二维材料表面引入破损、皱褶、污染及掺杂,严重影响了二维材料的光电性质和器件性能。因此,实现晶圆级二维材料的无损、平整、洁净、少掺杂转移是二维材料面向集成光电子器件应用亟待解决的关键问题。  针对这一难题,北京大学化学与分子工程学院彭海琳课题组与国防科技大学秦石乔、朱梦剑课题组合作,设计了一种梯度表面能调控(gradient surface energy modulation)的复合型转移媒介,可控调节转移过程中的表界面能,保证了晶圆级超平整石墨烯向目标衬底(SiO2/Si、蓝宝石)的干法贴合与无损释放,得到了晶圆级无损、洁净、少掺杂均匀的超平整石墨烯薄膜,展示了均匀的高迁移率器件输运性质,观测到室温量子霍尔效应及分数量子霍尔效应,并构筑了4英寸晶圆级石墨烯热电子发光阵列器件,在近红外波段表现出显著的辐射热效应。该转移方法具有普适性,也适用于其它晶圆级二维材料(如氮化硼)的转移。研究成果以“Integrated wafer-scale ultra-flat graphene by gradient surface energy modulation”为题,于9月15日在线发表在《自然-通讯》(Nature Communications 2022, 13, 5410)。  文章指出,二维薄膜材料从一表面到另一表面的转移行为主要由不同表界面间的能量差异决定。衬底的表面能越大,对二维薄膜有更好的浸润性及更强的附着能,更适合作为薄膜转移时的“接受体”;反之,衬底的表面能越小,其更适合作为薄膜转移时的“释放体”。因此,作者设计制备了表面能梯度分布的转移媒介【如图1,聚二甲基硅氧烷(PDMS)/PMMA/冰片】,其中冰片小分子层吸附在石墨烯表面,有效降低了石墨烯的表面能,保证石墨烯向目标衬底贴合过程中,衬底的表面能远大于石墨烯的表面能,进而实现良好的干法贴合;另一方面,转移媒介上层的PDMS高分子膜具备最小的表面能,能够实现石墨烯的无损释放。此外,该转移方法还有以下特点:PDMS作为支撑层可以实现石墨烯向目标衬底的干法贴合,减少界面水氧掺杂;容易挥发的冰片作为小分子缓冲层能有效避免上层PMMA高分子膜对石墨烯的直接接触和残留物污染,得到洁净的石墨烯表面;高分子PMMA层的刚性使得石墨烯转移后依旧保持超平整的特性。图1 晶圆级二维材料的梯度表面能调控转移方法  基于梯度表面能调控转移的石墨烯薄膜具备无损、洁净、少掺杂、超平整等特性,展现出非常优异的物理化学性质(如图2)。转移后4英寸石墨烯晶圆的完整度高达99.8%,电学均匀性较好,4英寸范围内面电阻的标准偏差仅为6%(655 ± 39 Ω/sq)。转移到SiO2/Si衬底上石墨烯的室温载流子迁移率能够达到10000 cm2/Vs,并且能够观测到室温量子霍尔效应以及分数量子霍尔效应(经氮化硼封装,1.7K)。基于SiO2/Si衬底上4英寸石墨烯晶圆,成功构筑了热电子发光阵列器件,在较低的电功率密度下(P = 7.7 kW/cm2)能够达到较高的石墨烯晶格温度(750K),并在近红外波段表现出显著的辐射热效应(如图3)。  图2 梯度表面能调控转移的石墨烯晶圆。(a)无损转移到SiO2/Si衬底上高完整度4英寸石墨烯晶圆;(b)超平整石墨烯与粗糙石墨烯褶皱数目的对比(5×5 μm2范围内)及典型的原子力显微镜图片对比(内嵌图);(c)转移后4英寸石墨烯晶圆的面电阻;(d)梯度表面能调控与传统湿法转移的石墨烯的电学转移曲线对比;(e)转移到SiO2/Si上的石墨烯在不同温度下的霍尔曲线及室温量子霍尔效应;(f)转移后石墨烯(氮化硼封装,1.7 K)的朗道扇形图,表现出分数量子霍尔效应。  图3 晶圆级石墨烯热电子发光阵列器件。(a)石墨烯热电子发光示意图;(b)基于4英寸晶圆石墨烯的热电子发光阵列;(c)石墨烯热电子发光阵列的光学显微镜照片;(d)器件在电功率密度为3.0 kW/cm2时的红外照片;(e)器件在不同电功率密度下的辐射光谱;(f)石墨烯晶格温度随电功率密度的变化。  此外,梯度表面能调控转移方法可作为晶圆级二维材料(石墨烯、氮化硼、二硫化钼等)向工业晶圆转移的通用方法,有望为高性能光电子器件的集成奠定技术基础。  该论文的共同通讯作者为北京大学彭海琳教授和国防科技大学秦石乔教授、朱梦剑副研究员。共同第一作者是北京大学前沿交叉学科研究院博士研究生高欣、北京大学化学学院博士毕业生郑黎明、国防科技大学前沿交叉学科学院罗芳博士、北京大学化学学院博雅博士后钱君。其他主要合作者还包括北京大学化学学院刘忠范教授、北京大学材料学院林立特聘研究员、北京石墨烯研究院尹建波研究员和孙禄钊研究员、及长春工业大学高光辉教授等。  该研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、北京分子科学国家研究中心、腾讯基金会等项目资助,并得到了北京大学化学与分子工程学院分子材料与纳米加工实验室(MMNL)仪器平台的支持。  原文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-022-33135-w
  • 2010年上半年上市仪器新产品:表界面仪器类
    表界面物性分析仪器是测量、分析物体的比表面积、接触角、孔隙度、表面自由能、表面张力等物理参数的仪器,这类仪器种类较多,比较常见的有表面张力计、比表面仪、接触角测定仪、压汞仪、孔径/隙度分析仪等。表界面物性分析仪器广泛应用于石油、印染、医药、喷涂、选矿等行业。   2010年上半年共有4家厂商在仪器信息网发布了5款新品,从这些新品的特点可以看出:表界面物性分析仪器正朝着自动化、智能化、功能可扩展的方向发展。   美国康塔仪器公司推出了Autosorb-iQ全自动比表面和孔径分布分析仪,该仪器具有分析能力强大、能够连续分析90小时以上等特点。   美国麦克仪器公推出了DVS Advantage重量法全自动蒸汽吸附仪,该仪器具有很高的灵敏度与精确度,仪器软件用户界面友好,其安全装置设计非常实用。   半年中,贝士德仪器科技(北京)有限公司推出了两台类似的比表面及孔结构分析仪:3H-2000PS2和3H-2000PS4。两台仪器具有高精度、全自动、智能化等诸多共同点,两者最主要的差别在于样品分析站和样品脱气站的数目不同,前者只有2个样品分析站,2个样品脱气站,而后者有4个样品分析站,4个样品脱气站。   上海中晨数字技术设备有限公司新推出的JK99D界面张力仪采用了日本进口的优质传感器,测试数据精确,且该仪器具有多项可拓展功能,方便使用。   北京精微高博科学技术有限公司的JW系列氮吸附仪在2010年4月通过了中国分析测试协会专家组的鉴定,鉴定结果表示:该产品已达到国内领先水平,部分指标达到了国际先进水平。   Autosorb-iQ全自动比表面和孔径分布分析仪——美国康塔仪器公司 Autosorb-iQ全自动比表面和孔径分布分析仪   Autosorb-iQ有三种类型:基本型、微孔型、化学吸附型,其创新点:   (1)分析通量与压力测量精度更高:可同时分析2 个微孔样品,月分析能力可提高到20 个样品以上 精确的微孔分析能力,极限高真空达10-10 mmHg 压力传感器的个数增加到了8 个,可分辨2.5x10-7mmHg的压力变化   (2)分析时间更长:3升的大容量杜瓦瓶选件,可在一次装填液氮的情况下连续测试90小时以上   (3)更多路的吸附气体链接:可以实现12 路分析气体的计算机自动切换分析   (4)更多的扩展模块接口设计:实现程序升温实验、反应生成气体成分分析、吸附热研究等多种功能。   DVS Advantage重量法全自动蒸汽吸附仪——美国麦克仪器公司 DVS Advantage重量法全自动蒸汽吸附仪   该仪器的创新点为:   (1)具有极高的灵敏度和精确度,仅需少量的样品(通常1-30mg),因而可快速达到平衡   (2)全自动惰气吹扫装置和有机泄露检测器可在发生有机蒸气泄漏时关闭联锁装置,保证安全   (3)仪器软件可程序控制仪器,用户界面友好,满足数据完整性和安全性的最高标准。Excel® 环境下运行的整套数据分析模块,一键式计算生成报告。   3H-2000PS2静态容量法比表面及孔结构分析仪   3H-2000PS4静态容量法大型比表面及孔径分析仪   ——贝士德仪器科技(北京)有限公司   3H-2000PS2 3H-2000PS4   两台仪器的主要差别在于:3H-2000PS2具有2个样品分析站,1个P0测试站,2个样品脱气站,而3H-2000PS4有4个样品分析站,1个P0测试站,4个样品脱气站。作为同一家公司几乎同时推出的两台仪器,它们有许多的共同点:   (1)独立的高精度饱和蒸汽压(P0)测试站国内领先,样品预处理具有国内唯一的普通模式和分子置换模式两种模式,精确的分压点控制机制,可按设定要求对重点孔径段进行精细分析   (2)能提供BET比表面、外比表面、孔容孔径、孔面积、微孔分析等完备的数据报告 测试精度高、重现性好。重复性误差小于±2%   (3)具有精确的全自动液氮面伺服保持系统   (4)智能化:能智能判断样品管是否安装,试管夹套是否拧紧 国内外领先的液氮杯防意外“安全下降”智能控制机制 全程自动化智能化运行。   JK99D界面张力仪——上海中晨数字技术设备有限公司 JK99D界面张力仪   该仪器的创新点为:   (1)传感器采用日本进口优质系统,测试数据精确,精度很高,重复性好   (2)铂金环法/铂金板法测定随时间及浓度变化时相应的表面及界面张力   (3)可增加多种外接恒温水浴等可选功能,实现一机多用。   JW系列氮吸附仪——北京精微高博科学技术有限公司 JW系列氮吸附仪   JW系列氮吸附仪,包括动态和静态两个系列,经过国家计量部门采用比表面在8m2/g-80m2/g的标准样品的检测时,比表面的测试重复性精度±1%,总孔体积和平均孔径的测试重复性精度±1.5% ,达到了国际先进水平,且测试速度优于国内外同类仪器的水平。   该仪器于2010年4月20日,通过了中国分析测试协会专家组的鉴定,专家们认为:JW系列氮吸附仪是自主创新与现代技术的结合,是具有我们自己的特色和自主知识产权的产品。该产品总体上达到了国内领先水平,部分指标达到了国际先进水平。   了解更多表界面仪器产品请访问仪器信息网表界面专场  了解更多新品请访问仪器信息网新品栏目
  • 科众精密-解析气-液-固界面接触角的测量原理
    一、液-固界面接触角的测量的实验目的1. 了解液体在固体表面的润湿过程以及接触角的含义与应用。2. 接触角测定材料表面接触角和表面张力的方法。二、接触角测量的过程 : 用接触角测量仪注射器针头将一滴待测液体滴在基质上。液滴会贴附在基质表面上并投射出一个阴影。投影屏幕千分计会使用光学放大作用将影像投射到屏幕上以进行测量。三、接触角测量原理 润湿是自然界和生产过程中常见的现象。通常将固-气界面被固-液界面所取代的过程称为润湿。将液体滴在固体表面上,由于性质不同,有的会铺展开来,有的则粘附在表面上成为平凸透镜状,这种现象称为润湿作用。前者称为铺展润湿,后者称为粘附润湿。如水滴在干净玻璃板上可以产生铺展润湿。如果液体不粘附而保持椭球状,则称为不润湿。如汞滴到玻璃板上或水滴到防水布上的情况。此外,如果是能被液体润湿的固体完全浸入液体之中,则称为浸湿。上述各种类型示于图1。 光学接触角测量仪可以记录液滴图像并且自动分析液滴的形状。液滴形状是液体表面张力、重力和不同液体样品的密度差和湿度差及环境介质的函数。在固体表面上,液滴形状和接触角也依赖于固体的特性(例如表面自由能和形貌)。使用液滴轮廓拟合方法对获得的图像进行分析,测定接触角和表面张力。使用几种已知表面张力的液体进行接触角测试可以计算得到材料的表面自由能。 作为光学方法,光学接触角测量仪的测量精度取决于图片质量和分析软件。Attension光学接触角测量仪使用一个高质量的单色冷LED光源以使样品蒸发量降到zui低。高分辨率数码镜头、高质量的光学器件和精确的液体拟合方法确保了图片质量。图1 各种类型的润湿当液体与固体接触后,体系的自由能降低。因此,液体在固体上润湿程度的大小可用这一过程自由能降低的多少来衡量。在恒温恒压下,当一液滴放置在固体平面上时,液滴能自动地在固体表面铺展开来,或以与固体表面成一定接触角的液滴存在,如图2所示。图2 接触角假定不同的界面间力可用作用在界面方向的界面张力来表示,则当液滴在固体平面上处于平衡位置时,这些界面张力在水平方向上的分力之和应等于零,这个平衡关系就是著名的Young方程,即γSG - γSL = γLGcosθ 式中γSG,γLG,γSL分别为固-气、液-气和固-液界面张力;θ是在固、气、液三相交界处,自固体界面经液体内部到气液界面的夹角,称为接触角,在0o-180o之间。接触角是反应物质与液体润湿性关系的重要尺度。在恒温恒压下,粘附润湿、铺展润湿过程发生的热力学条件分别是:粘附润湿,铺展润湿, 粘附润湿、铺展润湿过程的粘附功、铺展系数。 以上方程说明,只要测定了液体的表面张力和接触角,便可以计算出粘附功、铺展系数,进而可以据此来判断各种润湿现象。还可以看到,接触角的数据也能作为判别润湿情况的依据。通常把θ=90°作为润湿与否的界限,当θ>90°,称为不润湿,当θ<90°时,称为润湿,θ越小润湿性能越好;当θ角等于零时,液体在固体表面上铺展,固体被完全润湿。
  • “2016全国表面分析科学与技术应用学术会议”最新通知
    为积极推动表面分析科学与应用技术的快速发展,加强同行之间的交流合作、仪器共享,展示相关的新成就、新进展 建立表面分析的交流平台,形成自由研讨的学术氛围,让思想碰撞出火花,并共同提升理论与技术水平,促进表面分析科学研究队伍的壮大 由高校分析测试中心研究会、全国微束分析标准化技术委员会表面分析分技术委员会、北京分析测试协会表面分析专业委员会主办,昆明理工大学分析测试研究中心、国家大型科学仪器中心-北京电子能谱中心、昆明红源会展有限公司协办,在昆明举办“2016年全国表面分析科学与技术应用学术会议”。  会议将于2016年8月10-12日在昆明市举行,热忱邀请各位表面分析专家、学者踊跃投稿并参与会议,并进行广泛深入的交流。现就会议相关事宜通知如下:  一、会议时间、地点  报到时间、地点:2016年8月10日全天,昆明市文汇酒店  会议时间:2016年8月11-12日  会议地点:昆明理工大学莲华校区管理经济学院MBA中心502报告厅  二、会议注册  (1)会议注册费:一般代表1200元/人,学生代表1000元/人。  (2)本次会议委托昆明红源会展有限公司代收会务费,并开具会务费发票。  三、住宿信息  昆明文汇酒店(昆明市五华区学府路253号昆明理工大学莲华校区)  酒店行政单间:380元/天(含双早)  酒店普通单间:320元/天(含双早)  酒店普通标间:320元/天(含双早)  (退房时间为13:00,参会代表会议结束后自行退房)  四、交通信息  昆明长水机场距离市区文汇酒店大约30公里,乘车需1小时左右。  推荐乘车路线:  (1) 在长水国际机场航站楼b1层,乘坐919A或919A1路机场大巴(票价13元)到冶金学校下车,过马路天桥回走约500米即到文汇酒店。  机场大巴运行时间:6:00-21:00,每隔15分钟发车。  (2)在长水国际机场航站楼b1层,乘坐空港快线1号线(票价25元)到市区南疆宾馆下车,再打出租车(15元)到文汇酒店。  空港快线运行时间:5:30-23:00,每隔15分钟发车。  昆明火车站距离文汇酒店大约8公里,乘车需半小时左右。  推荐乘车路线:  (1)在昆明站乘坐83路公交(票价2元)到理工大学北门下车,马路对面即到文汇酒店。  (2)在昆明站打出租到文汇酒店大约25元。  五、用餐安排  8月11日中餐:文汇酒店二楼,自助餐  8月11日晚餐:味彩餐厅  8月12日中餐:文汇酒店二楼,自助餐  8月12日晚餐:滇池睡美人餐厅  温馨提示:1、昆明早晚温差较大,建议与会者带一件外套。  2、八月昆明为多雨季节,建议带把雨伞。  七、会务组联系:  会务联系人:闵春刚,155-5977-1773,minchungang@163.com  夏艺萌,184-6808-1161,809798360@qq.com  联系地址: 云南省昆明市学府路304号,650093  主办单位:高校分析测试中心研究会  全国微束分析标准化技术委员会表面分析分技术委员会  北京分析测试协会表面分析专业委员会  协办单位: 昆明理工大学-分析测试研究中心  国家大型科学仪器中心-北京电子能谱中心  昆明红源会展有限公司  2016年8月1日
  • 新技术可将光信号变成沿金属表面行进的波
    有助于下一代单芯片光子互联的实现   据物理学家组织网4月22日报道,美国科学家制造出一种新的纳米尺度的连接设备,能将光学信号转变成沿金属表面行进的波。更为重要的是,新设备还能识别偏振光的偏振方向,并据此朝不同的方向发送信号。研究发表在4月19日出版的《科学》杂志上。   科学家们表示,最新研究提供了一种新的方式,让人们能在亚波长尺度下精确地操控光,而不会破坏可能携带有数据的信号,这为有效地从光子设备传递信息给电子设备从而实现下一代单芯片光子互联打开了大门。   该研究的合作者、哈佛大学工程和应用科学学院的研究生巴尔萨泽穆勒说:“如果你想朝一块拥有很多元件的小芯片周围发送一个数据信号,那么,你需要能精确地控制信号的行进方向。如果你无法做到这一点,信号就有可能丢失。方向是信号能否成功传递的重要因素。”   过去,科学家们也能通过改变光射入连接设备表面的角度来控制这些波的行进方向。但就像穆勒所说的:“这实在很麻烦,光学电路很难成一条直线,因此,为了给信号设定方向而不断重新调整角度非常不实际。”   新连接设备由一层薄薄的金组成,其上布满小孔,科学家们设计的天才之处正在于这些切口形成的像鲱鱼鱼骨(箭尾形)一样的图案。该研究的主要作者、哈佛大学工程与应用科学学院的费德里科卡帕索教授指出:“迄今为止,科学家们一直采用一系列平行的沟槽(格栅)来做这类事情,虽然它也能完成,但很多信号会丢失,而新设备上的新结构则能采用一种非常简单和优雅的方式来控制信号的行进方向。”   现在,光只需要垂直地射入即可,新设备会做其他事情。它会将入射光变成表面等离子体激元(在金属表面存在的自由振动的电子与光子相互作用产生的沿着金属表面传播的疏密波)。它也会阅读入射光波的偏振方向——直线、左旋圆极化还是右旋圆极化,然后为其安排合适的路径。新设备甚至能将一束光分成两部分并朝不同方向发送不同的部分,这就使得多通路信息传送成为可能。   新结构非常微小,每个图案单元比可见光的波长还要小,因此,科学家们认为,新结构应该很容易同平面光学等新奇技术整合。然而,卡帕索表示,新设备最有可能用于未来的高速信息网络内——纳米尺度的电子设备(目前已经出现)、光子设备和等离子体有望集成在一块微芯片上,从而实现下一代单芯片光子互联。
  • 研究者设计梯度表面能调控的复合型转移媒介
    石墨烯等二维材料的载流子迁移率高、光-物质相互作用强、物性调控能力优,在高带宽光电子器件领域具有重要的科学价值和广阔的应用前景。当前,发展与主流半导体硅工艺兼容的二维材料集成技术受到业内广泛关注,其中首要的挑战是将二维材料从其生长基底高效转移到目标晶圆衬底上。然而,传统的高分子辅助转移技术通常会在二维材料表面引入破损、皱褶、污染及掺杂,严重影响了二维材料的光电性质和器件性能。因此,实现晶圆级二维材料的无损、平整、洁净、少掺杂转移是二维材料面向集成光电子器件应用亟待解决的关键问题。针对这一难题,国防科技大学前沿交叉学科学院副研究员朱梦剑-教授秦石乔课题组与北京大学化学与分子工程学院教授彭海琳课题组合作,设计了一种梯度表面能调控(gradient surface energy modulation)的复合型转移媒介,可控制调节转移过程中的表界面能,保证了晶圆级超平整石墨烯向目标衬底(硅片、蓝宝石等)的干法贴合与无损释放,得到了晶圆级无损、洁净、少掺杂均匀的超平整石墨烯薄膜,展示了均匀的高迁移率器件输运性质,观测到室温量子霍尔效应及分数量子霍尔效应,并构筑了4英寸晶圆级石墨烯热电子发光阵列器件,在近红外波段表现出显著的辐射热效应。该转移方法具有普适性,也适用于其它晶圆级二维材料(如氮化硼)的转移。9月15日,上述成果在线发表于《自然—通讯》(Nature Communications)上,共同通讯作者为朱梦剑、秦石乔和彭海琳,共同第一作者包括北京大学前沿交叉学科研究院博士研究生高欣、国防科技大学前沿交叉学科学院罗芳讲师等,其他主要合作者还包括中国科学院院士、北京大学化学学院教授刘忠范,北京大学材料学院研究员林立,北京石墨烯研究院研究员尹建波和孙禄钊,长春工业大学教授高光辉等。该文章提出,二维薄膜材料从一表面到另一表面的转移行为主要由不同表界面间的能量差异决定。衬底的表面能越大,对二维薄膜有更好的浸润性及更强的附着能,更适合作为薄膜转移时的“接受体”;反之,衬底的表面能越小,其更适合作为薄膜转移时的“释放体”。因此,作者设计制备了表面能梯度分布的转移媒介,其中冰片小分子层吸附在石墨烯表面,有效降低了石墨烯的表面能,保证石墨烯向目标衬底贴合过程中,衬底的表面能远大于石墨烯的表面能,进而实现良好的干法贴合;另一方面,转移媒介上层的PDMS高分子膜具备最小的表面能,能够实现石墨烯的无损释放。该转移方法还具有其他特点,比如,PDMS作为支撑层可以实现石墨烯向目标衬底的干法贴合,减少界面水氧掺杂;容易挥发的冰片作为小分子缓冲层能有效避免上层PMMA高分子膜对石墨烯的直接接触和残留物污染,得到洁净的石墨烯表面;高分子PMMA层的刚性使得石墨烯转移后依旧保持超平整的特性。晶圆级二维材料的梯度表面能调控转移方法。受访者 供图基于梯度表面能调控转移的石墨烯薄膜具备无损、洁净、少掺杂、超平整等特性,展现出非常优异的物理化学性质。转移后4英寸石墨烯晶圆的完整度高达99.8%,电学均匀性较好,4英寸范围内面电阻的标准偏差仅为6%(655 ± 39 &Omega /sq)。转移到SiO2/Si衬底上石墨烯的室温载流子迁移率能够达到10000 cm2/Vs,并且能够观测到室温量子霍尔效应以及分数量子霍尔效应(经氮化硼封装,1.7 K)。基于SiO2/Si衬底上4英寸石墨烯晶圆,成功构筑了热电子发光阵列器件,在较低的电功率密度下(P= 7.7 kW/cm2)能够达到较高的石墨烯晶格温度(750 K),并在近红外波段表现出显著的辐射热效应。此外,梯度表面能调控转移方法可作为晶圆级二维材料(石墨烯、氮化硼、二硫化钼等)向工业晶圆转移的通用方法,有望为高性能光电子器件的集成奠定技术基础。该论文审稿人表示:“研究成果提供了一种用于大规模生长和转移晶圆级石墨烯薄膜,制备了高载流子迁移率石墨烯微纳电子器件的先进技术,对石墨烯以及二维材料的学术界和产业界非常重要和及时,这是将石墨烯从实验室推向工业应用所必需的关键环节。”该研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、北京分子科学国家研究中心、腾讯基金会、湖南优青、湖湘青年英才等项目资助,并得到了北京大学化学与分子工程学院分子材料与纳米加工实验室(MMNL)仪器平台和国防科技大学高层次创新人才工程的支持。
  • 世界顶端的表面表征工具(来自美国赛默飞世尔) —— 用于表面化学表征的全集成式X射线光电子能谱仪
    世界顶端的表面表征工具(来自美国赛默飞世尔)—— 用于表面化学表征的全集成式X射线光电子能谱仪品牌: 赛默飞世尔型号:制造商:美国赛默飞世尔经销商:朗铎投资控股(北京)有限公司免费咨询电话:800-8900-558 全新Thermo Scientific Escalab 250Xi光电子能谱仪(XPS)是一种全集成式表面表征工具,专门设计用于满足从事表面,薄膜和涂层的常规表征工作,乃至前沿表面化学研发的工程师们的要求。 Escalab 250Xi是享誉世界的Thermo Scientific Escalab产品线的最新产品。该全新设备集成了出色的光谱仪性能和Thermo Scientific Avantage XPS采集和处理用户界面。这种仪器与软件的组合不仅具有高样品通量,而且具有市场领先的分析性能,尤其适用于当今表面分析领域中复合材料的表征。另外,高级平行图像监测系统的集成可对图像视场内的微小特征进行定量光谱分析。 Avantage数据系统利用一种优化的工作流程提供优异的分析效率,该流程可以指导分析人员进行数据采集,解析,处理和报告生成。Avantage在进行一系列XPS光谱和图像处理任务时,还具有全数字工具控制。只需点击一下鼠标,即可利用自定义的实验室报告模板轻松将分析报告输出到标准PC应用程序中,例如Microsoft? Office。 Escalab 250Xi平台具有非凡的灵活性,因此分析人员可以利用一系列其他表面表征工具配置该系统。仪器配备了离子散射谱(ISS)和反射电子能量损失谱(REELS),同时可选配紫外光电子能谱(UPS)和俄歇电子能谱(AES)。仪器的标准配置还包括了样品制备室。如果需要,可以利用样品制备选项和附加的实验样品室扩展该系统。
  • 光伏太阳能电池-等离子表面处理和USC干式除尘的关键作用
    光伏电池又称太阳能电池,是一种直接将光能转化为电能的半导体薄片。*光伏电池(图源网络,侵删)其中,基板作为光伏电池的主要组成部分之一,其表面性能和洁净度直接关系到电池的光电转换效率和稳定性。光伏太阳能电池等离子处理、除尘解决方案在光伏电池制程中,等离子表面处理可用于玻璃基板表面活化,阳极表面改性,涂保护膜前处理等,在提高光伏元件表面亲水性、附着力等方面具有显著的优势。*光伏电池结构(图片来源:灼识咨询,侵删)同时,需要解决光伏电池制程中的尘埃污染问题。浮尘颗粒会附着在基材表面,不仅影响光电转换效率,还可能引发电池内部故障。*光伏电池工艺制程(资料来源:灼识咨询、中泰证券,侵删)因此,在光伏电池制程中,需要对光伏元件进行表面活化和除尘处理,增强基板表面附着力和洁净度,提升电池的稳定性。大气等离子应用案例通过等离子表面活化,可以提高玻璃基板表面亲水性,有效优化表面附着力,提升电池的稳定性和品质,从而改善器件的性能。等离子处理玻璃基板*光伏原片玻璃(图片来源:江西赣悦新材料,侵删)USC干式超声波除尘应用案例通过USC干式超声波除尘清洗机清除基板上的浮尘,可以提高光伏电池的性能和稳定性。除尘率可达97-99%光伏电池基板除尘光伏太阳能电池领域应用设备1、 大气等离子清洗机SPA-5800具有强大的数据处理功能,实现设备数字化控制,可对接客户产线,有效减低生产成本。✅ 支持数字通信接口和模拟通信接口✅ 搭载进口ARM芯片,实现功率自匹配✅ 具有十余种故障报警功能,故障率低2、 中频宽幅等离子清洗机适用于各种平面材料的清洗活化,可装配不同长度等离子枪头,可客制化流水线设备。✅ 等离子体均匀✅ 电源设计兼容性充足,输出功率范围大✅ 软件/硬件多重保护,安全可靠3、 在线式干式超声波除尘清洗机集除尘、除静电为一体的在线式除尘设备。配有真空吸附移动平台、内部洁净系统,不会对洁净室造成2次污染。✅ 非接触式除尘,产品无损伤✅ 闭环系统,不造成2次污染✅ 以空气作为除尘媒介物质,无需水、溶剂、干燥等过程4、 接触角测量仪SDC-200S光伏电池制备中对于基板表面的润湿性能具有一定的要求,SDC-200S具有全面、完整、精准的拟合测量法,可用于光伏电池基材表面润湿性能检测。✅ 变焦变倍镜头,成像清晰✅ 自动注液系统✅ 可自动生成报告
  • 最新Nature: 26.1%效率,钙钛矿太阳能电池表面钝化的新技术!
    【研究背景】钙钛矿太阳能电池(PSCs)由于其在单结构、小尺寸设备上实现了超过26%的功率转换效率(PCE)而成为研究热点。然而,二维钙钛矿表面钝化层引入的问题在于,活性阳离子在热应力下易于迁移,导致钙钛矿结构的八面体连接破坏和膜的快速降解,限制了器件的长期稳定性和效率。为应对此挑战,美国西北大学Kanatzidis、Sargent和Marks团队开发了非二维钙钛矿配体策略,通过限制间隔物进入钙钛矿晶格来抑制表面离子迁移。这些策略成功地减少了高温环境下的性能损失,并且在大面积钙钛矿膜上展现出了更高的钝化效果。为了进一步提升阳离子扩散抑制效果,并最大化八面体网络的稳定性,研究人员引入了边缘-/面共享的设计元素,创新性地实现了类钙钛矿材料的设计。这些进展不仅拓展了钙钛矿体在高性能PSCs中的应用前景,还为深入理解和优化其组成、加工和电子特性提供了重要的设计指南。以上成果在“Nature”期刊上发表了题为“Two-dimensional Perovskitoids Enhance Stability in Perovskite Solar Cells”的最新论文。【科学亮点】(1)首次在钙钛矿领域引入了类钙钛矿结构,这是一种具有较为健壮的有机-无机混合结构,通过边缘/面共享设计元素来抑制阳离子迁移。(2)实验结果显示,类钙钛矿/钙钛矿异质结构相比传统的二维/三维钙钛矿,能够显著抑制阳离子的迁移。通过增加钙钛矿体的维度,特别是引入边缘-/面共享设计,提高了八面体连接性和垂直于平面的取向,有效改善了与三维钙钛矿表面的电荷传输效率。(3)进一步分析表明,采用A6BfP等类钙钛矿作为钙钛矿表面的钝化剂,能够有效修饰钙钛矿表面,形成均匀的大面积钙钛矿膜,并且在厘米级PSCs上实现了高达24.6%的准稳态转换效率。此外,钙钛矿体/钙钛矿异质结构在85°C下稳定运行1250小时,表明其在实际应用中具有良好的稳定性和持久性。【图文解读】图1:类钙钛矿材料的设计与合成。图2:类钙钛矿材料/钙钛矿异质结构的构建。图3:2D类钙钛矿/3D钙钛矿异质结的光电特性。图4:钙钛矿太阳电池的光伏性能和稳定性。【结论展望】本文通过设计和合成具有边缘/面共享结构的类钙钛矿,有效地解决了传统二维钙钛矿表面钝化层在高温条件下易发生的阳离子迁移问题。传统的二维钙钛矿表面钝化层存在着阳离子在二维和三维钙钛矿层之间迁移的风险,这不仅降低了太阳能电池(PSCs)的效率,也影响了其长期稳定性。而通过引入类钙钛矿,特别是具有多维度结构的A6BfP 类钙钛矿,有效增强了其与三维钙钛矿表面的接触效率,通过增强的八面体连接性和垂直取向,改善了电荷传输效率,同时抑制了阳离子的迁移现象。这一创新设计不仅提高了PSCs的性能,还证实了其在高温环境下的长期稳定性,为解决太阳能电池材料在复杂工作条件下的实际应用问题提供了新的理论和实验基础。此外,本研究展示了通过精确设计分子结构,尤其是通过增加分子内部的体积分离距离,为类钙钛矿提供更有效的钝化功能,为未来高效率、长寿命PSCs的开发提供了有力的指导。文献信息:Liu, C., Yang, Y., Chen, H. et al. Two-dimensional Perovskitoids Enhance Stability in Perovskite Solar Cells. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07764-8
  • 全新Ergo KPFM让表面电势的测量简单又准确
    作为材料重要的特性之一,功函数常使用符号φ来表示,即在真空环境中,电子从材料表面逸出所需的最小能量。若材料表面与电子间的结合能定为零,那么功函数即为费米(束缚)能级与「自由」真空间的能量差。对各种光子器件、光伏、腐蚀、催化、电池存储等领域来说功函数是关键参数,功函数越高,材料越稳定。测量材料的功函数的方法有很多,其中最著名的是开尔文探针技术。将开尔文探针的概念与原子力显微镜(AFM)相结合,即为如今常见的KPFM。KPFM是为数不多能在纳米级空间分辨率下表征样品功函数的技术。流程简单Asylum Research新推出的Ergo KPFM模块让实验变的极其简单。甚至不用额外的培训,只要遵照软件中的工作流程,逐步设置,即可使用KPFM表征材料表面电势。调整参数如下:无需手动调整参数无需手动调谐探针自动设置KPFM参数Ergo Autopilot&trade 优化扫描参数测量KPFM也能「随机应变」Ergo KPFM包含了三种扫描模式:Heterodyne,Sideband与Amplitude Modulated KPFM根据需求轻松切换三种模式比传统的2 pass KPFM速度提高两倍。Heterodyne/Sideband KPFM为较平的样品提供更高分辨、更准确的测量结果Amplitude Modulated KPFM适用于起伏较高的样品KPFM工作原理KPFM并不直接测量功函数,而是测量样品与探针(功函数已知)间的功函数差异,也就是接触电势差(CPD)。如下图示例,有两种金属:样品Al(功函数4.2eV)以及镀金探针(功函数5.2eV),在两者不导通时,它们各自有其费米能级。若是两者导通,电子会从高费米能级往低费米能级流动,直到样品与探针的费米能级变为相同。这个由于费米能级改变导致的功函数变化,即为CPD。此外,探针与样品之间还会因为电子的流动产生电场以及静电力。此时施加一个额外的直流偏压,抵消电场,让电子恢复原始状态,那么这时的偏压即与CPD等值了。KPFM可以透过测量长程的静电力,或是力场的变化梯度来获得CPD;而又根据实现测量的手段不同,可以分成Amplitude Modulated,Heterodyne以及Sideband KPFM。注:Ergo软件所适用的AFM机型需要和AFM工程师进一步确认。
  • 粉体材料表面改性良方一种——低温等离子体技术
    p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 粉体材料的一个重要特性就是其表面效应。粉体微粒的表面原子数之比随粉体微粒的尺寸减小而大幅度增加,相应的,粒子的表面张力也随之增加,粉体材料的性质就会因此发生各种变化。以金属纳米微粒为例,随着尺寸减小,微粒的比表面积迅速增加,因而稳定性极低,很容易与其他原子相结合,在空中燃烧。另外,一些氧化物粉体微粒也会由于类似的原因,在暴露于大气中的时候很容易吸附气体。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 改善粉体的的表面效应是粉体材料应用过程中最主要的难题之一,而低温等离子体正是一种有效的表面改性技术。首先我们先了解下究竟什么是低温等离子体。低温等离子体是在特定条件下使气体部分电离而产生的非凝聚体系,其整个体系呈电中性,有别于固、液、气三态物质,被称作物质存在的第四态。具体来说低温等离子体主要由以下几部分组成:中性原子或分子、激发态原子或分子、自由基、电子或负离子、正离子以及辐射光子。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 产生等离子体的方法也有很多种,热电离法、光电离法、激波法、气体放电法、射线辐照法等。等离子体技术在粉体表面处理方面的应用主要有三个维度:等离子体刻蚀、等离子体辅助化学气相沉积和等离子体处理。而低温等离子体技术在改进粉体材料表面处理方面的应用主要有三方面:改进粉体分散性、改进界面结合性能、改进粉体表面性能。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 改进粉体分散性:由于粉体的表面效应,导致粉体很容易团聚,通过等离子体处理,可使粉体表面包膜或接枝,而产生粉体间的排斥力,使得粉体间不能接触,从而防止团聚体的产生,提高粉体分散性能。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 改进界面结合性能:无机矿物填料在塑料、橡胶、胶黏剂等高分子材料工业及复合材料领域发挥着重要的作用。但过多的填充往往容易导致有机高聚物整体材料的某些力学性能下降,并且容易脆化,等离子体技术正是改善这类材料力学性能的好方法。例如等离子体处理的碳酸钙填充PVC制备SMA复合材料可以使其弯曲强度、冲击强度等力学性能大大提高。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 改进粉体表面性能:这部分应用主要有三个分维度,一是能提高粉体的着色力、遮盖力和保色性;二是能保护粉体的固有性能及保护环境;三是在制药领域,能够使得粉体具有缓释作用。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 粉体材料的低温等离子体处理技术对复合材料的发展具有重要的促进意义,但是其工业化的大量应用仍然有待继续努力,目前这一技术同时也是进行污水处理的研究热点之一。 /p p br/ /p
  • “2016全国表面分析科学与技术应用学术会议”第二轮通知
    为积极推动表面分析科学与应用技术的快速发展,加强同行之间的交流合作、仪器共享,展示相关的新成就、新进展 建立表面分析的交流平台,形成自由研讨的学术氛围,让思想碰撞出火花,并共同提升理论与技术水平,促进表面分析科学研究队伍的壮大 由高校分析测试中心研究会、全国微束分析标准化技术委员会表面分析分技术委员会、北京分析测试协会表面分析专业委员会主办,昆明理工大学分析测试研究中心、国家大型科学仪器中心-北京电子能谱中心及昆明红源会展有限公司协办,在昆明举办“2016年全国表面分析科学与技术应用学术会议”。会议将于2016年8月10-12日在云南省昆明市举行,热忱邀请各位表面分析专家、学者踊跃投稿并参与会议,并进行广泛深入的交流。现就会议相关事宜通知如下:  一、学术委员会  主 任:朱永法,教授,清华大学  副主任:李崧,教授,北京师范大学  成 员:(以姓名首字母排序)  程 斌,教授, 北京化工大学  陈 建,研究员,中山大学  丁泽军,教授, 中国科技大学  董 林,教授, 南京大学  伏晓国,研究员,核工业部表面物理与化学国家重点实验室  郭建东,教授, 中科院物理所表面物理国家重点实验室  郝建薇,教授, 北京理工大学  李 崧,教授, 北京师范大学  刘柯钊,研究员,核工业部表面物理与化学国家重点实验室  刘 芬,副研究员,中科院化学所  马农农,高工, 中国电子科技集团公司第四十六所  宋伟杰,研究员,中国科学院宁波材料技术与工程研究所  宋武林,教授, 华中科技大学  吴正龙,教授, 北京师范大学  王金淑,教授, 北京工业大学  王 海,副研究员,中国计量科学研究院  谢景林,教授级高工, 北京大学  姚 琲,教授, 天津大学  姚文清,高工, 清华大学  卓尚军,研究员,中科院上海硅酸盐所  郑遗凡,教授, 浙江工业大学  朱 健,副教授,上海师范大学  张 毅,高工, 宝山钢铁股份有限公司研究院  二、会议地点及日程安排  会议地点:昆明理工大学莲华校区管理经济学院MBA中心报告厅  会议日程:2016年8月10日 全天报到  2016年8月11-12日 报告、交流  2016年8月13日 专家返程  三、会议注册  (1)会议注册费:一般代表1200元/人,学生代表1000元/人。  (2)会议食宿:会务组统一安排,费用自理。  (3)会议不组织考察。  (4)本次会议委托昆明红源会展有限公司代收会务费,并开具会务费发票。  四、论文征集  本次会议将面向全国征集与会有关主题方面研究的综述、学术论文,并印刷论文集作为会议资料。符合本次会议主题的相关研究内容均可投稿。请将论文摘要投递到会务组邮箱,截止时间7月25日。论文格式不拘,但请留下联系方式。  五、厂商赞助及展示  欢迎国内外分析仪器公司、厂商赞助会议并到会介绍和展出产品。本次会议欢迎有关分析仪器公司就产品研发的相关问题和进展做学术报告。  六、会务组联系:  会务联系人:闵春刚,0871-65110975,155-5977-1773,  QQ:395931769, 邮箱:minchungang@163.com  夏艺萌,184-6808-1161,  QQ: 809798360, 邮箱:809798360@qq.com  传真: 0871-65111617  联系地址: 云南省昆明市学府路304号,650093  主办单位:高校分析测试中心研究会  全国微束分析标准化技术委员会表面分析分技术委员会  北京分析测试协会表面分析专业委员会  协办单位: 昆明理工大学-分析测试研究中心  国家大型科学仪器中心-北京电子能谱中心  昆明红源会展有限公司  2016年6月20日  参会回执及会议论文摘要模板请点击:http://www.instrument.com.cn/conference/Detail/index.asp?CName=CONF63472
  • GB/T 41072-2021 表面化学分析 电子能谱 紫外光电子能谱分析指南
    紫外光电子能谱(UPS)可以在高能量分辨水平上探测物质中价层电子的能量分布,提供材料外壳层轨道结构、能带结构、逸出功、空态分布与表面态等重要信息,在固体材料以及表界面电子结构研究方面具有独特的应用。报告结合相关国家标准,对仪器设备以及关键技术问题进行系统介绍,并提供规范化的实验操作与数据处理指导。点击查看回放赵志娟,博士,高级工程师,从事电子能谱分析表征及相关分析研究十多年,具有丰富的表面分析研究与测试经验。2011年毕业于中科院化学所,同年入职中科院化学所分析测试中心电子能谱组。现任电子能谱组负责人,主要研究方向为材料表面化学分析&电子能谱分析。承担和参与多项中科院仪器功能开发、国家自然科学基金、国家专项及国际合作等研究项目。授权国家发明专利和实用新型专利4项。发表及合作研究论文十余篇,承担和参与制修订国家标准8项。获得中国分析测试协会科学技术奖二等奖2项,“中国标准创新贡献奖”二等奖。担任全国微束分析标准化技术委员会表面化学分析分技术委员会委员,北京理化分析测试技术学会表面分析分会理事。
  • 2015全国表面分析科学与技术应用学术会议召开
    仪器信息网讯 2015年5月15日,&ldquo 2015年全国表面分析科学与技术应用学术会议&rdquo 在宁波召开。 会议现场   &ldquo 2015年全国表面分析科学与技术应用学术会议&rdquo 由高校分析测试中心研究会、全国微束分析标准化技术委员会表面分析分技术委员会、北京分析测试协会表面分析专业委员会主办,中国科学院宁波材料技术与工程研究所、国家大型科学仪器中心-北京电子能谱中心协办。&ldquo 2015年全国表面分析科学与技术应用学术会议&rdquo 为期两天,80余名从事表面分析技术研究与应用的研究人员参加了会议。 中国科学院宁波材料技术与工程研究所副所长李润伟致辞   此次会议承办方中国科学院宁波材料技术与工程研究所副所长李润伟致辞欢迎各位研究人员的光临。据李润伟介绍,宁波材料技术与工程研究所(简称&ldquo 宁波材料所&rdquo )的发展历程。2004年,中国科学院与浙江省人民政府、宁波市人民政府三方签署协议,决定共建中科院宁波材料所。2007年宁波材料所顺利通过验收并正式揭牌,组建了磁性材料与机电装备、高分子与复合材料、功能材料与纳米器件、表面工程、燃料电池与能源技术、特种纤维6个事业部。2009年宁波材料所二期建设启动,将研究领域从原先的材料领域进一步拓展到新能源和先进制造领域。经过十年发展,目前宁波材料所基本建成了一个既满足自身发展需求又积极为地方企业服务的科技支撑平台,整个平台仪器设备总值约3亿元 建成12.9万平方米科研大楼与实验室,建设了碳纤维制备国家工程实验室、发改委磁性材料科技创新服务平台、等一批科研平台,为科研工作顺利开展提供了保障。 清华大学朱永法教授主持会议   清华大学朱永法教授指出,&ldquo 2015年全国表面分析科学与技术应用学术会议&rdquo 旨在推动表面分析科学与应用技术的快速发展,加强同行之间的交流合作,展示相关的新成就、新进展;建立表面分析的交流平台,形成自由研讨的学术氛围,让思想碰撞出火花,并共同提升理论与技术水平,促进表面分析科学研究队伍的壮大。   本次会议共有4个大会报告、12个邀请报告、14个口头报告,另外,岛津/Kratos、高德英特/ULVAC-PHI等仪器设备公司在会议现场展示了相关技术资料。   其中,会议第一天进行了3个大会报告,分别是: 报告题目:Interface Engineering for 2D Materials Based OptoelectronicDevices 报告人:陈伟副教授/新加坡国立大学   陈伟副教授目前主要关注于低维分子量子结构、有机光电器件、石墨烯及复合材料的界面问题,以及其在分子器件、有机太阳能电池、纳米催化等方面的应用。在此次报告中,陈伟副教授利用表面分析技术研究了二维材料&mdash &mdash 石墨烯、黑磷功能化调制界面反应机理等问题。 报告题目:Chemistry with a Tiny Hammer 报告人:郑直教授/许昌学院   郑直教授在国际上首次提出了一个&ldquo Chemistry with a tiny hammer&rdquo 的全新化学反应机制来设计和实现表面高分子聚合反应。与常规的湿法化学过程来制备交联的聚合物薄膜不同,这种路线不会用到任何引发剂、添加剂及催化剂等,属于环境友好型制备反应 整个过程只需用到动能为几个eV 的质子束来实现干法化学合成,可选择性导致C-H 键断裂,从而能够适应各种分子器件和医用材料等的制备和改进。可在单晶硅片和其它半导体器件上制备得到聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚氧乙烯、聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯等交联的超薄聚合物薄膜,通过对反应能量和剂量的精确控制,表面官能团能得到很好保护,解决了聚合物薄膜制备以及改性过程中的节能、聚合物表面官能团的保护等技术问题。 报告题目:The applications of large Ar cluster beams in XPS 报告人:Dr. Christopher James Blomfield/Kratos, UK   Kratos公司位于英国曼切斯特,现在是日本岛津公司的全资子公司。Kratos是世界上最早生产商品化X射线光电子能谱(XPS)的厂家之一。2014年5月,Kratos推出了最新型的XPS谱仪&mdash &mdash Axis Supra,并在短短的两个月的时间内,成功地在全球范围内销售了6台Axis Supra型XPS谱仪。此次报告中,Christopher James Blomfield/博士介绍了由于单原子离子源用于软物质例如聚合物的深度剖析和表面清洁时受到限制。而气体团簇离子源的离子束减少了进入样品表面中的能量,从而降低样品损伤。报告指出,气体团簇离子源是进行深度分析有机物和聚合物而不破坏其化学状态的有效工具。   汕头大学王江涌教授、清华大学姚文清高级工程师、上海交通大学 邹志强教授、石油化工科学研究院邱丽美高级工程师、高德英特(北京)科技有限公司鲁德凤、ULVAC-PHI Dr. Takuji Shibasaki、宁波大学谭瑞琴研究员、四川大学田云飞博士、中国计量科学研究院王海博士也分别做精彩报告,介绍了X射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)、二次离子质谱(TSIMS)、辉光放电光谱(GD)、扫描探针显微镜(STM)等表面分析技术在各领域的应用。 与会人员合影   2012年,清华大学分析中心、国家大型科学仪器中心-北京电子能谱中心组织召开了第一届全国表面分析科学与技术应用学术会议,此后该会议每年举行一次。今年是该会议第四次举办。   表面科学是上世纪60年代后期发展起来的一门学科,目前已经成为国际上最为活跃的学科之一。材料表面的成分、结构、化学状态等与内部有明显的不同,而表面特性对材料的物理、化学等性能影响很大。随着材料科学、化学化工、半导体及薄膜、能源、微电子、信息产业及环境领域等高新技术的迅猛发展,对于表面分析技术的需求日益增多。同时,由于最近几十年超高真空、高分辨和高灵敏电子测量技术的快速发展,表面分析技术也有了长足进步。目前,全球已经开发了数十种常用的表面分析技术,如X射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)、二次离子质谱(TSIMS)、辉光放电光谱(GD)、扫描探针显微镜(STM)等。国内表面分析技术起步于80年代,广泛应用于基础科研、先进材料研制、高精尖技术、装备制造等领域。 撰稿:刘丰秋
  • 高德公司以PHI在中国的角色 在上海宝钢举行了表面分析培训研讨会
    随着钢铁行业技术水平的不断发展,如何进一步提升表面分析技术在相关新产品研发中的应用水平成为国内外钢铁企业普遍面临的内在需求;高德公司(PHI在中国)凭着其在电子能谱分析领域的优势技术,已成功为国内众多高校实验室及大型工业企业研发中心等用户提供了表面分析技术解决方案,受到了行业内的广泛关注。 日前,受宝钢研究院分析测试研究中心的邀请,高德公司的中国区执行总监叶上远先生和高级销售经理鲁德凤女士一同到了宝钢举办技术交流,于2015年12月11日赴沪参加了宝钢研究院分析测试研究中心举行的《表面分析培训研讨会》。 在此次研讨会上,宝钢研究院分析测试研究中心领导沈巍主任首先就此次会议的宗旨和目的进行了简要介绍;随后,高德公司叶上远先生代表高德公司对ULVAC-PHI在中国未来的发展趋势提出了展望。接下来会议进入了技术交流阶段。与会双方就如何有效利用表面分析技术进行了深入的探讨,并分别以PPT的形式展示和分享了各自在表面分析技术应用方面的成果与经验。研究中心陈圣博士和薛菲女士分享了《电子能谱在钢铁镀层产品镀层表征上的应用》和《X射线光电子能谱在宝钢产品质量分析上的应用》;高德公司方面,鲁德凤女士分享了《表面分析对于钢铁材料的最新应用》;叶上远先生则分享了《使用PHI MultiPak进行XPS光电子能谱的数据处理分析应用》。在最后的自由发言环节,与会双方代表对于此次研讨会的形式和内容都给予了充分的肯定,并纷纷表示希望今后能够开展更多类似活动来进一步加强双方的合作与交流,携手推进表面分析技术应用的发展。 此次研讨会的成功举办不但增进了双方的理解和互信,同时也进一步拓展了双方在表面分析技术领域的合作前景。相信在今后的业务合作中,双方将建立更加紧密的技术联系和合作伙伴关系,强化定期技术互动和沟通,共同促进国内表面分析技术在钢铁领域应用水平的提升。 沈巍主任致词 培训研讨会现场
  • 2016全国表面分析会议召开 应用领域与技术不断拓展
    p style=" text-align: left "   仪 strong 器信息网讯 /strong 2016年8月11-12日,“2016年全国表面分析科学与技术应用学术会议”在昆明召开,100余名从事表面分析技术研究与应用的专家学者参加了会议。该会议由高校分析测试中心研究会、全国微束分析标准化技术委员会表面分析分技术委员会、北京分析测试协会表面分析专业委员会主办,昆明理工大学分析测试研究中心、国家大型科学仪器中心-北京电子能谱中心、昆明红源会展有限公司协办。 /p p style=" text-align: center " img title=" 会场1.jpg" style=" float: none " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/1628fdb0-67ea-46e2-bd7b-2f0faa23a423.jpg" / /p p style=" text-align: center " img title=" 会场2.jpg" style=" float: none " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/89a29f16-bde9-438a-b3af-7e1261ce8966.jpg" / /p p style=" text-align: center " 会议现场 /p p   清华大学朱永法、昆明理工大学杨喜昆代表主办方和承办方分别致辞。 /p p style=" text-align: center " img title=" 朱永法.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/686789ed-4c5f-4bb3-b4c7-5449323e2271.jpg" / /p p style=" text-align: center " 清华大学朱永法 /p p style=" text-align: center " img title=" 杨喜昆.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/02e73be7-a742-4626-bfad-b305349e601c.jpg" / /p p style=" text-align: center " 昆明理工大学杨喜昆 /p p    span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312, SimKai " 表面科学是上世纪60年代后期发展起来的一门学科,目前已经成为国际上最为活跃的学科之一。材料表面的成分、结构、化学状态等与内部有明显的不同,而表面特性对材料的物理、化学等性能影响很大。随着材料科学、化学化工、半导体及薄膜、能源、微电子、信息产业及环境领域等高新技术的迅猛发展,对于表面分析技术的需求日益增多。同时,由于最近几十年超高真空、高分辨和高灵敏电子测量技术的快速发展,表面分析技术也有了长足进步。表面分析技术主要包括X射线光电子能谱(XPS)、俄歇电子能谱(AES)、二次离子质谱(SIMS)等。国内表面分析技术起步于80年代,目前已经广泛应用于基础科研、先进材料研制、高精尖技术、装备制造等领域。 /span /p p span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312, SimKai "   XPS、AES、TOF-SIMS(飞行时间二次离子质谱)是重要的表面分析技术手段。XPS在分析材料的表面及界面微观电子结构上早已体现出了强大的作用,它可用于材料表面的元素定性分析、半定量分析、化学状态分析、微区分析以及深度剖析(& lt 200nm)等。AES主要检测由表面激发出来的俄歇电子来获取表面信息,它不仅能定性和定量地分析物质表界面的元素组成,而且可以分析某一元素沿着深度方向的含量变化。TOF-SIMS采用一次离子轰击固体材料表面,产生二次离子,并根据二次离子的质荷比探测材料的成分和结构。TOF-SIMS是一种非常灵敏的表面分析技术,可以精确确定样品表面元素的构成:通过对分子离子峰和官能团碎片的分析可以方便的确定表面化合物和有机样品的结构,配合样品表面的扫描和剥离,可以得到样品表面甚至三维的成分图。相对于XPS、AES等表面分析方法,TOF-SIMS可以分析包括氢在内的所有元素,可以分析包括有机大分子在内的化合物,具有更高的分辨率。 /span /p p span style=" font-family: 楷体,楷体_GB2312, SimKai "   表面分析仪器的主要供应商有Thermo Fisher、Shimadzu、ULVAC-PHI、Joel、VG Sceinta、PreVac、SPECS、Omicron等。目前,全国的表面分析仪器有300多台。 /span /p p   半导体行业是表面分析技术的主要应用领域之一,此次会议上,半导体相关的报告也占了很大部分。如,中国科学院半导体研究所的赵丽霞所做的题为“表面分析技术在氮化物发光材料器件及失效机理研究中的应用”的大会报告。以GaN为代表的Ⅲ族氮化物半导体材料在光电领域方面具有独特的优势,近年来得到了飞速发展,发光效率不断提高,并在照明等领域有了广发应用。赵丽霞的报告中结合其最近的研究进展介绍了氮化物发光器件失效机理的逆向测试分析方法,不同芯片结构、不同波段、不同功率氮化物发光期间在温度以及湿度影响下的老化行为,以及各种表面分析技术在氮化物发光器件及失效机理研究中的应用。还有,昆明理工大学蔡金明做了题为“结构原子级精确的石墨烯纳米结构的制备与表征”大会报告。石墨烯自2004年发现以来,引起了科学家们的广泛关注。如果将其应用到半导体期间中,获得具有稳定禁带宽度的石墨烯材料成为首要的研究问题。蔡金明采用自下而上的方法,利用具有功能基团的有机分子前驱体脱去功能基团,形成自由基并在自由基位置结合,随后脱氢环化,得到结构原子级精确的石墨烯纳米结构。并通过扫描隧道显微镜、角分辨光电子能谱、反射差分光谱等对其形貌和电化学性质进行研究,为将石墨烯应用到半导体期间中提供了一条新的、有巨大潜能的方法。 /p p style=" text-align: center " img title=" 赵丽霞.jpg" style=" float: none " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/56bacf75-f24a-4d82-9811-1fbdd8d05f59.jpg" / /p p style=" text-align: center " 中国科学院半导体研究所的赵丽霞 /p p style=" text-align: center " img title=" 蔡金明.jpg" style=" float: none " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/20c9f0f9-957b-40bc-a2a3-c1eea91a96a2.jpg" / /p p style=" text-align: center " 昆明理工大学蔡金明 /p p   其他表面分析技术表征半导体材料或器件的相关报告还有:胜科纳米(苏州)有限公司华佑南的“X-射线光电子能谱(XPS)和飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)在铝焊垫上铝氟化物分析和表征中的应用”、中山大学谢方艳的“光电子能谱在有机太阳电池研究中的应用”等。 /p p   令人高兴地是,本次会议上也出现了一些新的领域研究报告,如昆明理工大学李绍元、邓久帅的“纳米硅基功能材料制备及其在重金属检测中的应用研究”、“锌矿物浮选表面活化机制的XPS研究”报告。李绍元尝试了将纳米材料应用于重金属离子的检测中,过程中利用XPS对纳米材料进行了表征。邓久帅利用XPS分析了酸性和碱性条件下闪锌矿表面铜活化及菱锌矿表面强化硫化的机理。 /p p style=" text-align: center " img title=" 李绍元.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/2b4b1b8e-9ee1-4c08-bb13-e78e89bf9bab.jpg" / /p p style=" text-align: center " 昆明理工大学李绍元 /p p style=" text-align: center " img title=" 邓久帅.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/1002bb87-929e-4487-8d5b-f4945b2d8411.jpg" / /p p style=" text-align: center " 昆明理工大学邓久帅 /p p   除了主要的表面分析技术手段XPS、AES、TOF-SIMS(飞行时间二次离子质谱)外,此次会议中也出现了一些其他分析技术,如扫描探针显微镜(STM)、辉光放电光谱、椭偏光谱等。如前面提到的昆明理工大学蔡金明做了题为“结构原子级精确的石墨烯纳米结构的制备与表征”大会报告,其在研究中利用了扫描隧道显微镜等技术。中国科学技术大学张增明在报告“VO2薄膜的变温光学常数及能带研究”中,主要应用椭偏光谱仪获得VO2薄膜的光学常熟与温度、厚度、衬底的关系。椭偏光谱仪在表面分析的应用也较为广泛,如石墨烯厚度层数的测定,太阳能电池,薄膜生长过程中实时原位监测等。堀场(中国)贸易有限公司武艳红所做的报告“辉光放电光谱仪在表面分析中的应用”引起了与会专家的兴趣,辉光放电光谱所具有的分析速度快、操作简单、无需超高真空部件、维护成本低等特点,使其在深度剖析材料的表面和深度时具有不可替代的独特优势。辉光放电光谱技术除了可应用于传统的钢铁行业外,还应有于半导体、太阳能光伏、锂电池、光学薄膜及陶瓷等的镀层分析。 /p p style=" text-align: center " img title=" 张增明.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/d04ba852-38f4-4e81-8c41-2a285c041183.jpg" / /p p style=" text-align: center " 中国科学技术大学张增明 /p p style=" text-align: center " img title=" 武艳红.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/e28eac4d-7a70-486b-96db-92847c9bb558.jpg" / /p p style=" text-align: center " 堀场(中国)贸易有限公司武艳红 /p p   表面分析领域知名专家学者,如北京师范大学吴正龙、清华大学李展平、台湾中央研究院薛景中、汕头大学王江涌、清华大学姚文清等也分别做精彩报告,介绍了表面分析技术及其在在各领域的应用。 /p p   表面分析仪器的主要供应商赛黙飞、岛津、ULVAC-PHI(高德英特代理商)、堀场等也参加了此次会议,分别在会议中就本公司的最新产品和技术作报告。高德英特(北京)科技有限公司叶上远做“The study of how primary beam affect the analysis result in surface analysis”、岛津龚沿东做“高能X射线源在XPS分析中的应用”、ULVAC-PHI 的Takuya Miyayama做“Introducing the newest MS/MS capability in the Time-of-Fight SIMS”、赛默飞葛青亲做“几种拟合方法在碳材料分析中的应用”的报告。 /p p style=" text-align: center " img title=" 叶上远.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/9a7d778c-8520-4b72-8e69-a69f629866eb.jpg" / /p p style=" text-align: center " 高德英特叶上远 /p p style=" text-align: center " img title=" 龚沿东.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/bba212a8-b25d-439e-a161-123ea5c64c4f.jpg" / /p p style=" text-align: center " 岛津龚沿东 /p p style=" text-align: center " img title=" Takuya Miyayama.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/8765b783-c41e-4634-9799-4846d10375a5.jpg" / /p p style=" text-align: center " ULVAC-PHI 的Takuya Miyayama /p p style=" text-align: center " img title=" 葛青亲.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/6fda4302-1631-4430-a86d-af97da3f4311.jpg" / /p p style=" text-align: center " 赛默飞葛青亲 /p p style=" text-align: center " img title=" 合影.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201608/insimg/787c56ba-1bcd-44e7-bc36-dd6d0b347812.jpg" / /p p style=" text-align: center " & nbsp 与会人员合影 /p
  • 2012年上半年仪器新品盘点:表界面及颗粒测试仪器
    新产品和新技术体现了相关行业的技术发展趋势,定期推出一定数量的新产品和新技术是一个仪器企业创新能力的具体表现。仪器信息网“半年新品盘点”旨在将最近半年内推出的新产品和新技术集中展示给广大用户,让大家对于感兴趣的领域有总体性了解,更多创新产品和更详细内容见新品栏目。 比表面分析仪   比表面分析仪是用来检测颗粒物质比表面积的专用设备,而比表面积测试方法主要包括动态色谱法和静态容量法,其中动态色谱法是将待测粉体样品装在U型的样品管内,使含有一定比例吸附质的混合气体流过样品,根据吸附前后气体浓度变化来确定被测样品对吸附质分子的吸附量 而静态法根据确定吸附量的方法的不同分为重量法和容量法 重量法是根据吸附前后样品重量变化来确定被测样品对吸附质分子的吸附量,由于分辨率低、准确度差、对设备要求很高等缺陷已很少使用 容量法是将待测粉体样品装在一定体积的一段封闭的试管状样品管内,向样品管内注入一定压力的吸附质气体,根据吸附前后的压力或重量变化来确定被测样品对吸附质分子的吸附量。   现在国际上比表面积分析仪的使用已经非常广泛,在国内也逐步得到了认识,因此涌现出了好多优秀的厂商,然而企业能够持续发展来源于它持续的创造力。下面列举国内外厂家2012年上半年推出的新产品,以飨读者。   2012年上半年的表面分析仪器主要有:北京精微高博科学技术有限公司全自动比表面积及真密度测试仪JW-BK224T、北京金埃谱科技有限公司物理吸附分析仪V-Sorb 4800、贝士德仪器科技(北京)有限公司高精度比表面积和孔隙度测定仪3H-2000PS2、瑞典百欧林科技有限公司上海代表处Theta QC光学接触角仪、威杰(香港)有限公司全自动表面能分析仪SEA、浙江泛泰仪器有限公司全自动微反评价设备4200。   从这些新产品的创新点可以看出未来表界面仪器的发展趋势。   北京精微高博科学技术有限公司全自动比表面积及真密度测试仪 产品型号:JW-BK224T   上市时间:2012年6月   北京精微高博科学技术有限公司独自开发设计静态容量法和动态色谱法两大类六种型号比表面仪器,其中静态容量法比表面及孔隙率测定仪是与国外同类产品相同质量和功能的仪器,JW-BK和JW-RB为精微高博独创的静态容量法比表面积及比表面及孔隙率测定仪,性能达到国外同类水平,深受国内用户欢迎。而JW-BK224T是精微高博的创新产品,该产品设有4个样品分析位,4个样品预处理位,测试系统与预处理系统可同时工作,互不干扰 比表面和真密度测试积聚一身的测试仪器!真密度测试:采用新颖独特的集装式管路设计,有效提高了真密度分析仪密封性,减小了基体腔自由体积空间,同时可有效提高整体测试系统的温度均匀性及抗各种外界干扰能力,有利于提高测试结果的重复性。   北京金埃谱科技有限公司物理吸附分析仪 产品型号:V-Sorb 4800   上市时间:2012年3月   全自动物理吸附分析仪V-Sorb 4800是金埃谱科技自主研发的全自动智能化比表面积和孔径分析仪器,采用静态容量法测试原理,并参考众多著名科研院所及500强企业应用案例,相比国内同类产品,金埃谱物理吸附分析仪多项独创技术的采用使产品整体性能更加完善, 该仪器采用进口4升大容量金属杜瓦瓶,在无需增加保温盖的条件下可连续进行72小时测试,无需添加液氮,可同时进行4个样品的分析和脱气处理,相比同类产品工作效率提高了一倍。整个测试系统采用模块化结构设计,完全自动化的设计理念,配以功能完善的测试软件,可实现夜间无人值守式自动测试,大大提高测试效率。   贝士德仪器科技(北京)有限公司高精度比表面积和孔隙度测定仪 产品型号:3H-2000PS2   上市时间:2012年1月   贝士德公司今年一月份刚刚推出的高精度比表面积和孔隙度测定仪3H-2000PS2增加了国内唯一的分子置换模式,对样品预处理模式进行了改进 该仪器增加了PO测试,PO测试对静态法比表面积和孔隙度测定仪的准确性和重复性有很大的作用.。另外,该仪器还获得了两项国家技术专利:静态法高精度比表面积和孔隙度测定仪的净化预处理装置(专利号:ZL201120136943.9) ,静态法比表面及孔径分析仪的饱和蒸汽压测试装置(专利号:ZL201120136959.X )。   瑞典百欧林科技有限公司上海代表处光学接触角仪 产品型号:Theta QC   上市时间:2012年2月   瑞典百欧林科技有限公司拥有Q-Sense, KSV, Attension, Nima, Osstell等品牌,主要产品为基于QCM-D专利技术的石英晶体微天平、LB膜分析仪,浸入成膜仪、表/界面张力仪,光学接触角仪、表面等离子共振仪、表面流变测试仪、表面红外测试仪等。在2012年一月刚刚推出的Theta QC 是一款设计精巧紧致的便携式光学接触角测试仪,可用于精确测试润湿、吸附、均一性、表面自由能、铺展性、吸收、清洁度和印刷适性等,用于快速在线检测和生产过程中的质量控制,可广泛应用于包装、涂料、印刷和材料工程等行业。与同类仪器相比,Theta QC的主要特点:1. 轻巧,灵活便携,适用于在线检测 2. 真正的无线测试:自带电池可连续工作8小时,测试数据可无线传输至远程电脑 3. 内置存储,可存200个数据点 4. 使用方便,软件界面友好。   威杰(香港)有限公司全自动表面能分析仪 产品型号:SEA   上市时间:2012年1月   iGC(反气相色谱法)-是一项的针对粉末、颗粒、纤维、薄膜、半固体的表面与体积性质的气相表征技术。iGC 表面能分析仪继续保持了SMS 公司15年来开拓历史的反气相色谱法的世界领导者地位。全自动表面能分析仪SEA代表了iGC技术的巨大进步。SEA创新的核心是其独特的多面注射系统。这个系统生成了具有最大精度和范围的溶剂脉冲,精确地产生样品空前的高和极低的表面覆盖范围的等温线。这使得非均匀分布的表面量的测量更加精准。Cirrus Plus 利用了iGC SEA的实验灵活性,提供广泛的,人性化的数据分析,并可以单击生成报表,帮您最大程度的运用iGC数据。 浙江泛泰仪器有限公司全自动微反评价设备 产品型号:4200   上市时间:2012年3月   浙江泛泰仪器有限公司在2012年3月推出了这款全自动微反评价设备4200,装置采用框架式结构,模块化设计,分为气体减压、进料、反应、产品收集和放空等区域,且该装置反应各部件可以根据用户的具体需求,做相应的调整 该仪器的控制装置能够自动控制气体和液体流量,多段式反应炉的温度 此外,全自动微反评价设备主要用来进行催化剂或其他物质的固定床微反评价,可以实现同时多路气体和多路液体进样,并使用MFC和液体计量泵计量 反应器可以支持1200度或20Mpa的操作压力,能够设计成桌面型、小型立式、DCS控制型、小试装置等。 颗粒/粉体流动性测试   随着颗粒技术的发展,颗粒测试技术已经受到广泛的关注与重视. 近年来颗粒测试技术进展很快,表现在以下几个方面:1) 激光粒度测试技术更加成熟2) 图像颗粒分析技术东山再起3) 颗粒计数器不可替代4) 纳米颗粒测试技术有待突破5) 光子相关技术独树一帜6) 颗粒在线测试技术正在兴起。其中,粒度仪是用物理的方法测试固体颗粒的大小和分布的一种仪器。根据测试原理的不同分为沉降式粒度仪、沉降天平、激光粒度仪、光学颗粒计数器、电阻式颗粒计数器、颗粒图像分析仪等。另外,测定粉末流动性的仪器称为粉末流动仪,也叫霍尔流速计。由漏斗、底座和接粉器等部件组成。因为在工业生产中,粉体的颗粒形状、细度、粒度分布和粘聚性,会直接影响产品的质量,所以不管是颗粒度的测试还是粉体流动性的测试在实际的应用中都很为重要,选用仪器分析检测也尤为重要。   2012年上半年的颗粒或者粉体流动性测试仪器的新品主要有:珠海欧美克仪器有限公司生产的激光粒度仪LS-C(III)型干湿二合一和英国Freeman Technology公司(大昌华嘉商业(中国)有限公司代理)生产的FT4多功能粉末流动性测试仪。   从这些新产品的创新点可以看出未来试验机行业的发展趋势。   珠海欧美克仪器有限公司激光粒度仪 产品型号:LS-C(III)   上市时间:2012年1月   欧美克是一家专注于粒度检测与控制技术的研发与生产的公司,是中国粒度检测仪器第一大制造企业。刚刚面世的这款激光粒度仪采用独有的大角散射光的球面接收技术(专利号:95223756.3),对透镜后傅立叶变换结构,将大角探测器布置在适当的球面上,以实现大角散射光的精确聚焦 该仪器采用一体化激光发射器(专利号:00228952.0),有效降低了激光管热变形、外界机械振动对仪器稳定性的影响。自动对中系统步进精度达到0.5微米,使用户操作更为方便 湿法进样系统采用增压泵,转速达5000转/分,相较于蠕动泵能有效实现大颗粒的循环 干法进样系统振动电机无极可调,实现遮光比的有效控制 测试窗口材质采用高品质光学材料,窗口构件采用全不锈钢材,耐磨、易清洗,维护方便 光路系统采用全封闭设计,防止灰尘污染及外界光污染。   大昌华嘉商业(中国)有限公司多功能粉末流动性测试仪 产品型号:FT4   上市时间:2012年2月   国外高技术仪器公司众多,但是他们中很多公司并不能全面理解中国文化和市场,在拓展中国市场方面“心有余而力不足”,因此急需诸如华嘉这样专注市场拓展的贸易代理公司的帮助。早期,华嘉总是搜寻一些大公司或第一品牌的公司进行合作,而如今,华嘉更加倾向于专业型企业,同时这些企业也必须在他们所专注的领域具有领导地位或者拥有创新的技术。英国Freeman Technology公司就是这样的一家优质公司。今年4月份推出的最新一代FT4多功能粉末流动性测试仪,利用专利的粉末均匀化预处理,通过测量粉末的动力学性质,剪切性质和包含压缩性、透气性和密度在内的粉末整体特性,给出粉末高重复性的流动性质的定量数据,在此之前,没有任何其他仪器可以做到这些。除此以外,一些与加工过程有关的变量,如贮存时间、静电、结团、颗粒偏析、颗粒破碎或湿法制粒时的含水量等也都可以由FT4获得评估,真正实现了粉末在实际应用环境中的定量表征。
  • 岛津倾情赞助全国表面分析科学与技术应用学术会议
    2017全国表面分析科学与技术应用学术会议日前在汕头大学顺利召开,来自国内外120多位专家和学者参加了本届会议,会议邀请到国内表面分析领域的专家、学者以及德国、西班牙、日本、南非及新加坡的国外专家做大会报告、邀请报告、普通报告及墙报展。业界的表面分析专家、科研单位、各大高校及仪器厂商借此机会进行了广泛交流,探讨表面分析技术与其它学科的共同发展,进一步拓展表面分析技术的应用领域。 国家标委会委员,清华大学分析中心主任朱永法教授致辞会议以郑州大学韩一帆教授题为“催化剂表面动态结构分析”的报告开始,韩教授介绍了从分子水平上认识催化剂的活性中心组成、结构及演变过程在工业应用中的重要性,他们课题组在SPECS公司的近常压XPS仪器上创新了各种动态现场原位(Operando)系统,研究催化剂在接近于真实反应的变化过程。该仪器的测样品外延处理温度最高可达1000 K(H2、He气氛下可达到800 K),压力20 bar;若实时检测样品反应温度可达600 K,压力25 mbar。同时韩教授课题组拥有原位拉曼、拉曼-扫描电镜联用、原位XRD、XPS-质谱联用等仪器。大会报告现场传真清华大学姚文清高工介绍了PHI公司XPS在俄歇电子谱方面的研究。台湾中央研究院薛景中教授介绍了利用PHI公司PHI 5000 VersaProbe SXM和TOF-SIMS对钙钛矿太阳能电池的结构变化进行研究,主要讲解了C60和Ar2500+ 分别对样品进行离子溅射的区别。北京师范大学吴正龙教授介绍了电子能量谱分析中射线束效应;中国计量院王梅玲副研究员介绍了XPS标准物质的研制方法,以上两位老师的工作是在Thermo公司的ESCALAB 250Xi仪器上开展的。另外,中山大学陈建研究员、南开大学张毅教授、中南大学杜勇教授、西班牙南非自由州大学H. C. Swart教授、新加坡国立大学陈伟教授以及清华大学李展平高工等专家做了关于利用多种表面分析仪器开展科研工作的相关报告,其中包括原子力显微镜、表面增强拉曼,辉光放电发射光谱、红外显微成像、TOF-SIMS、SEM和TEM等。中科院苏州纳米所丁孙安研究员课题组介绍了超高真空互联系统。岛津企业管理(中国)有限公司作为主要赞助商之一参加了此次会议,由大型分析仪器事业部营业部部长孙明先生、分析测试市场部经理洪波博士、分析计测市场部XPS产品经理龚沿东研究员,宋玉婷博士、分析中心的崔园园博士等参加了本次大会。岛津公司在会场外设置了展台,展示了岛津在表面分析方面的产品,包括:AXIS Supra, EPMA-8050G,SPM-8000等岛津最先进的表面分析产品;岛津公司分析计测市场部XPS专家龚沿东研究员做了题为《XPS深度剖析:从超薄到超厚》的会议报告,首先介绍了岛津AXIS Supra产品的“从图得谱”功能,这种技术可以将成谱的空间分辨率降低到成像的空间分辨率,在进行深度剖析时可以进行成像。详细说明了AXIS Supra产品配有的高能单色化Ag靶的特点和应用实例,利用高能单色化Ag靶能够获得更宽的能量范围和更深的信息。进一步介绍了多模式Ar原子团簇离子枪具有避免氧化物还原的特点和实例。会议报告后,AXIS Supra产品引起了广泛关注,参会者积极提问。岛津公司龚沿东研究员做大会报告通过参与本次会议,岛津公司充分展示了在表面分析领域的技术实力,进一步加深了大学科研行业对岛津表面分析产品的了解,提高了产品的知名度。岛津公司展台传真关于岛津 岛津企业管理(中国)有限公司是(株)岛津制作所于1999年100%出资,在中国设立的现地法人公司,在中国全境拥有13个分公司,事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心,并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站,已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念,始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务,为中国社会的进步贡献力量。
  • 关于召开“2014全国表面分析科学与技术应用学术会议”第一轮通知
    为积极推动表面分析科学与应用技术的快速发展,加强同行之间的交流合作、仪器共享,展示相关的新成就、新进展 建立表面分析的交流平台,形成自由研讨的学术氛围,让思想碰撞出火花,并共同提升理论与技术水平,促进表面分析科学研究队伍的壮大 由高校分析测试中心研究会、全国微束分析标准化技术委员会表面分析分技术委员会主办,四川大学分析测试中心、北京电子能谱中心协办,在成都举办&ldquo 2014年全国表面分析科学与技术应用学术会议&rdquo 。   会议将于2014年8月28-31日在成都市举行,热忱邀请各位表面分析专家、学者踊跃投稿并参与会议,并进行广泛深入的交流。现就会议相关事宜通知如下:   一、学术委员会   主 任:朱永法,教授,清华大学   副主任:梁 齐,教授,上海交通大学   成 员:(以姓名首字母排序)   程 斌,教授, 北京化工大学   陈 建,研究员,中山大学   丁泽军,教授, 中国科技大学   董 林,教授, 南京大学   伏晓国,研究员,核工业部表面物理与化学国家重点实验室   郭建东,教授, 中科院物理所表面物理国家重点实验室   郝建薇,教授, 北京理工大学   李 崧,教授, 北京师范大学   刘柯钊,研究员,核工业部表面物理与化学国家重点实验室   刘 芬,副研究员,中科院化学所   马农农,高工, 中国电子科技集团公司第四十六所   苗 伟,教授, 清华大学   宋伟杰,研究员,中国科学院宁波材料技术与工程研究所   宋武林,教授, 华中科技大学   吴正龙,教授, 北京师范大学   王金淑,教授, 北京工业大学   王 海,副研究员,中国计量科学研究院   谢景林,高工, 北京大学   姚 琲,教授, 天津大学   姚文清,高工, 清华大学   卓尚军,研究员,中科院上海硅酸盐所   郑遗凡,教授, 浙江工业大学   朱 健,副教授,上海师范大学   张 毅,高工, 宝山钢铁股份有限公司研究院   二、重要时间及会议初步安排   2014年06月01日 第一轮通知和论文征稿   2014年07月30日 第二轮通知(论文投稿结束、论文录用通知和日程安排)   2014年08月15日 第三轮通知(会议详细安排)   三、会议召开   会议时间:2014年08月28-31日(28日报到,29-30日开会,31日离会)。   会议地点:成都市   四、会议注册   (1)会议注册费:一般代表1000元/人,学生代表800元/人。会务费包括论文集、通讯录、专家费、会场费及会议期间餐费。   (2)会议住宿:会务组统一安排,费用自理。   (3)会议不组织考察。   五、论文征集   本次会议将面向全国征集与会有关主题方面研究的综述、学术论文,并印刷论文集作为会议资料。符合本次会议主题的相关研究内容均可投稿。请将论文摘要安排在1页A4纸内,投递到会务组邮箱。论文格式不拘,但请留下联系方式。   六、厂商赞助及展示   欢迎国内外分析仪器公司、厂商赞助会议并到会介绍和展出产品。本次会议欢迎有关分析仪器公司就产品研发的相关问题和进展做学术报告。   七、会务组联系:   联系人:蒋小明 博士   联系电话:13550047458  电子邮箱:jjxm100@163.com   主办单位:高校分析测试中心研究会   全国微束分析标准化技术委员会表面分析分技术委员会   协办单位:四川大学分析测试中心   2014年6月16日   参会人员报名名单 姓名 工作单位 职称/职务 联系电话 电子邮件 住宿要求   填好后请发到会务组邮箱。报名截止期7月30日。未报名者不能保证预定住宿。
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