方案摘要
方案下载应用领域 | 石油/化工 |
检测样本 | 塑料薄膜 |
检测项目 | 老化性能>其他 |
参考标准 | 无 |
薄膜降解—时而需要时而避免 我们周围有许多工艺流程中,包括自发进行的和人为设计的,会有薄膜或涂层的降解或者剥落。一个典型的例子是蚀刻或腐蚀,比如说在管道基础设施中,这是一个不希望的过程,但是在制造电子元件时却是非常需要的。另一个需要薄膜剥落的领域是用洗涤剂去除油污。在这两种情况下,了解材料的降解和剥落就十分重要了,这样便可以对其进行优化和控制。既能防止不必要的降解,又能提高需降解薄膜的脱落速度。为了能够控制这一过程,降解或者剥落必须被模拟和理解。QCM-D,原理上是一个测量微小质量的天平,可以测量和量化这种膜的降解,无论是在数量上还是在动力学方面。 定性和定量测量薄膜的降解 当薄膜降解时,表面会失去质量。初始表面结合层的厚度也会随之减少。这是两个参数正是QCM-D在纳米尺度所能够实时测量的。
薄膜降解—时而需要时而避免
我们周围有许多工艺流程中,包括自发进行的和人为设计的,会有薄膜或涂层的降解或者剥落。一个典型的例子是蚀刻或腐蚀,比如说在管道基础设施中,这是一个不希望的过程,但是在制造电子元件时却是非常需要的。另一个需要薄膜剥落的领域是用洗涤剂去除油污。在这两种情况下,了解材料的降解和剥落就十分重要了,这样便可以对其进行优化和控制。既能防止不必要的降解,又能提高需降解薄膜的脱落速度。为了能够控制这一过程,降解或者剥落必须被模拟和理解。QCM-D,原理上是一个测量微小质量的天平,可以测量和量化这种膜的降解,无论是在数量上还是在动力学方面。
定性和定量测量薄膜的降解
当薄膜降解时,表面会失去质量。初始表面结合层的厚度也会随之减少。这是两个参数正是QCM-D在纳米尺度所能够实时测量的。
示例1:评价清洁效率
举个例子,让我们看看在清洗表面时薄膜的降解。我们有一个带有油污的表面想用洗涤剂来清洁。如图1所示,我们按照下面的步骤进行。
1、我们开始在表面沉积一层薄薄的油污。这一层是我们准备除去的污染物。背景溶液是水。我们可以看到在这个步骤中没有质量被去除,即油污不溶于水。
2,接下来,我们引入洗涤剂,然后使它在油污上流动。
3、洗涤剂会流过表面并开始与油污发生相互作用。在这里我们可以看到油污层的厚度在增加。这是预料之中的,因为洗涤剂会渗入油污中并使其膨胀。
4、下一步,油污开始破碎并从表面被剥落。我们看到厚度在减少。
5、清洗步骤后,我们加入润洗步骤,即用水冲洗。再一次,我们看到随着润洗将油污从表面带离,厚度降低。
6、最后,60%的油污从表面上去除。
图1利用QCM-D技术对清洗过程进行监测。
评估不同条件下的薄膜降解
监测质量和厚度作为时间的函数,可以很容易的表征和评估材料的降解行为和所剥落的质量。也可以比较不同条件下的降解行为,例如通过改变浓度、温度和pH值。
示例2:比较两种不同洗涤剂的性能
在第一个实例中,我们评估了脱附行为和洗涤剂的去污效率,在这里,我们对其进行衍伸。现在,我们使用相同的实验步骤,比较清洁剂A和B的清洗性能。油污厚度随时间变化的结果如图2所示,说明洗涤剂B的作用速度比洗涤剂A快,但总的清洗效率较低。我们还注意到,洗涤剂A比洗涤剂B对初始油污膜造成了更明显的膨胀(增加厚度)。
图2 油污厚度随时间变化的函数,用于评价两种不同洗涤剂的清洁效果,水被用作对照组。
薄膜降解的其他应用
除了这两个例子外,其他种类的降解可以通过测量质量损失来表征,例如酶促反应、溶解、光致降解和温度诱导降解。
QSense耗散型石英晶体微天平在制药领域中的应用
使用QCM-D 进行清洁研究
海南大学化工学院李嘉诚教授利用石英晶体微天平技术研究光响应性海藻酸基大分子表面活性剂与疏水叶片表面的相互作用
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