WikiDer > Модификация поверхности

Surface modification

Модификация поверхности представляет собой акт модификации поверхности материала путем придания физических, химических или биологических характеристик отличным от тех, которые были изначально обнаружены на поверхности материала.

Эта модификация обычно применяется к твердым материалам, но можно найти примеры модификации поверхности конкретных жидкостей.

Модификация может производиться различными методами с целью изменения широкого диапазона характеристик поверхности, таких как: шероховатость,[1] гидрофильность,[2] поверхностный заряд,[3] поверхностная энергия, биосовместимость[2][4] и реактивность.[5]

Поверхностная инженерия

Поверхностная инженерия это суб-дисциплина материаловедение который имеет дело с поверхностью твердого вещества. Он имеет приложения для химия, машиностроение, и электротехника (особенно в отношении производство полупроводников).

Твердые тела состоят из объемного материала, покрытого поверхностью. Поверхность, ограничивающая объемный материал, называется Поверхностная фаза. Он действует как интерфейс для окружающей среды. Сыпучий материал в твердом теле называется Массовая фаза.

Поверхностная фаза твердого тела взаимодействует с окружающей средой. Это взаимодействие может со временем ухудшить поверхностную фазу. Экологическая деградация поверхностной фазы с течением времени может быть вызвана: носить, коррозия, усталость и слизняк.

Инженерия поверхности включает изменение свойств поверхностной фазы, чтобы уменьшить деградацию с течением времени. Это достигается за счет обеспечения устойчивости поверхности к среде, в которой она будет использоваться.

Приложения и будущее инженерии поверхностей

Методы наземной инженерии используются в автомобильной, аэрокосмической, ракетной, энергетической, электронной, биомедицинской и других областях.[2] текстильная, нефтяная, нефтехимическая, химическая, металлургическая, энергетическая, цементная, станкостроительная, строительная промышленность. Методы инженерии поверхности могут использоваться для разработки широкого диапазона функциональных свойств, включая физические, химические, электрические, электронные, магнитные, механические, износостойкие и коррозионно-стойкие свойства на требуемых поверхностях подложки. Почти все типы материалов, включая металлы, керамику, полимеры и композиты, могут быть покрыты одинаковыми или разными материалами. Также возможно формирование покрытий из более новых материалов (например, из металлического стекла. Beta-C3N4), градиентных отложений, многокомпонентных отложений и т. Д.

В 1995 году рынок поверхностных работ в Соединенном Королевстве составлял 10 миллиардов фунтов стерлингов. Покрытия, обеспечивающие устойчивость поверхности к износу и коррозии, составляли примерно половину рынка.[нужна цитата]

Функционализация антимикробных поверхностей это уникальная технология, которая может использоваться для стерилизации в сфере здравоохранения, самоочищения поверхностей и защиты от биопленок.

В последние годы произошел сдвиг парадигмы в инженерии поверхностей от устаревшего гальванического покрытия к таким процессам, как осаждение из паровой фазы,[6][7] диффузия, термическое напыление и сварка с использованием современных источников тепла, таких как плазма,[1][2] лазер[8], ион, электрон, микроволновая печь, солнечные лучи, синхротронное излучение,[2] импульсная дуга, импульсное горение, искра, трение и индукция.

По оценкам, потери из-за износа и коррозии в США составляют примерно 500 миллиардов долларов. В США около 9524 предприятий (включая автомобилестроение, авиастроение, энергетику и строительство) зависят от инженерных поверхностей при поддержке 23 466 предприятий.[нужна цитата]

Функционализация поверхности

Функционализация поверхности вводит химический функциональные группы на поверхность. Таким образом, материалы с функциональными группами на поверхности могут быть созданы из субстратов со стандартными свойствами объемного материала. Яркие примеры можно найти в полупроводниковой промышленности и исследованиях биоматериалов.[2]

Функционализация поверхности полимера

Плазменная обработка технологии успешно применяются для функционализации поверхности полимеров.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Р. В. Лапшин; А.П. Алехин; Кириленко А.Г .; Одинцов С.Л .; Кротков В.А. (2010). «Вакуумное ультрафиолетовое сглаживание неровностей нанометрового размера на поверхности полиметилметакрилата» (PDF). Журнал поверхностных исследований. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные методы. 4 (1): 1–11. Дои:10.1134 / S1027451010010015. ISSN 1027-4510. (Русский перевод доступен).
  2. ^ а б c d е ж А.П. Алехин; Г. М. Болейко; Гудкова С.А.; А. М. Маркеев; Сигарев А.А.; В. Ф. Токнова; Кириленко А.Г .; Р. В. Лапшин; Козлов Е.Н.; Д. В. Тетюхин (2010). «Синтез биосовместимых поверхностей методами нанотехнологий» (PDF). Нанотехнологии в России. 5 (9–10): 696–708. Дои:10.1134 / S1995078010090144. ISSN 1995-0780. (Русский перевод доступен).
  3. ^ Бертаццо, С. & Резван, К. (2009) Контроль заряда поверхности α-оксида алюминия с помощью карбоновых кислот. Ленгмюра.
  4. ^ Бертаццо, С., Замбуцци, В. Ф., да Силва, Х. А., Феррейра, К. В. и Бертран, К. А. (2009) Биоактивация оксида алюминия путем модификации поверхности: возможность улучшения применимости оксида алюминия для восстановления костей и полости рта. Клинические исследования оральных имплантатов 20: 288-293.
  5. ^ Габор Лондон, Куанг-Йен Чен, Грегори Т. Кэрролл и Бен Л. Феринга (2013). «На пути к динамическому контролю смачиваемости с помощью функциональных высотных молекулярных двигателей на твердых поверхностях». Химия: европейский журнал. 19 (32): 10690–10697. Дои:10.1002 / chem.201300500. PMID 23784916.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  6. ^ Он, Чжэньпин; Илона Кречмар (6 декабря 2013 г.). "GLAD с использованием шаблонов: подход к одно- и многоточечным пятнистым частицам с контролируемой формой пятен". Langmuir. 29 (51): 15755–15761. Дои:10.1021 / la404592z. PMID 24313824.
  7. ^ Он, Чжэньпин; Кречмар, Илона (3 июня 2012 г.). «Изготовление с помощью шаблона из пятнистых частиц с однородными пятнами». Langmuir. 28 (26): 9915–9919. Дои:10.1021 / la3017563. PMID 22708736.
  8. ^ Неджати, Сина; Мирбагери, Сейед Ахмад; Ваймин, Хосе; Grubb, Marisa E .; Пеана, Самуэль; Уорсингер, Дэвид М .; Рахими, Рахим (2020). «Лазерная функционализация углеродных мембран для эффективной иммобилизации антимикробных наночастиц серебра». Журнал экологической химической инженерии. Elsevier BV: 104109. Дои:10.1016 / j.jece.2020.104109. ISSN 2213-3437.
  • Р. Чаттопадхай, «Продвинутые процессы поверхностной инженерии с использованием термической обработки», Kluwer Academic Publishers, Массачусетс, США (ныне Спрингер, Нью-Йорк), 2004 г. ISBN 1-4020-7696-7, E-ISBN 1-4020-7764-5.
  • Р. Чаттопадхай, «Анализ, обработка и профилактика поверхностного износа», ASM-International, Materials Park, Огайо, США, 2001 г. ISBN 0-87170-702-0.

С. Конда, Синтез на основе пламени и функционализация наночастиц сплава палладия на месте, AIChE Journal, 2018, https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aic.16368

внешняя ссылка