電子行業(yè)可以提供電路板和電子元件。電子設(shè)備中使用的集成電路是建立在由半導(dǎo)體材料制成的晶圓上。硅是使用廣泛的半導(dǎo)體材料。硅片在芯片制造之前經(jīng)過嚴(yán)苛的清潔程序。使用接觸角儀檢測硅晶片表面的清潔度。聚合物也被用于電子工業(yè)中，作為芯片和芯片載體的絕緣層材料，而涂層的質(zhì)量和均勻性是最重要的。

[表面清潔度-清潔度]

您需要表征或評價(jià)表面清潔度嗎？

表面環(huán)繞著我們，無處不在。 我們在其上，活在其中并利用它們。在許多情況下，表面的清潔度是感興趣的和重要的，在某些情況下甚至是關(guān)鍵的。 “清潔”的含義當(dāng)然是一個(gè)定義問題，涵蓋了從宏觀一直到納米尺度以及這區(qū)間的所有尺度的清潔。

當(dāng)想到清潔時(shí)，我們腦海中的第一類表面就是我們?nèi)粘Ｉ钪兴玫姆课莺臀矬w的表面——廚房，浴室，衣服，也許還有我們的交通工具，比如我們的汽車。但我們也期望公共場所應(yīng)該是衛(wèi)生的 - 餐館，公共交通和醫(yī)院。后者是納米級潔凈度很關(guān)鍵的領(lǐng)域之一。例如，醫(yī)院手術(shù)工具和其他表面的清潔是成功手術(shù)和防止疾病傳播的關(guān)鍵。在離我們更遠(yuǎn)的地方，例如食品，藥品或其他敏感物質(zhì)的生產(chǎn)和加工行業(yè)，從一個(gè)零部件的制造轉(zhuǎn)向另一個(gè)零部件可能需要在兩者之間進(jìn)行表面衛(wèi)生處理。或者在電子和光學(xué)行業(yè)以及電路或涂層的制造中，最輕微的灰塵分子就可能是災(zāi)難性的。發(fā)電廠中的輸油管道和熱交換器等其他結(jié)構(gòu)會隨著時(shí)間的流逝而暴露于污染之中，伴隨不需要的物質(zhì)積聚，例如沉積物形成、結(jié)垢、生物膜形成和結(jié)垢等，均可能阻礙功能。

實(shí)時(shí)表征和評價(jià)表面清潔度

QSense QCM-D可以在納米尺度上測量和量化沉淀物、水垢堆積和生物膜形成，以及實(shí)時(shí)和定量地去除相同的沉積物。優(yōu)化條件以減少或防止不需要的物質(zhì)聚集非常重要， 您可以在改變環(huán)境之前、之后和期間對清潔度進(jìn)行表征。在清潔如評估廚房清潔度、描述生物膜形成和測量原油管道污垢中的瀝青質(zhì)吸附等方面，可以幫助開發(fā)消除它們的方法或添加劑。

通過接觸角測量快速評價(jià)表面清潔度

清潔和洗滌劑配方的效率可以通過接觸角測量來評估。

清潔和處理表面的表面自由能與清潔度和表面組成直接相關(guān)。接觸角是所有表面分析技術(shù)中靈敏的一種，因?yàn)榧词故潜砻娴募{米尺寸也會影響潤濕行為。 作為一種簡單快速的測量技術(shù)，接觸角通常用于跟蹤清潔過程和清潔溶液的效率。 因此，在清潔度控制至關(guān)重要的領(lǐng)域，接觸角測量是非常合適的質(zhì)量控制方法。 通過自動化的Theta進(jìn)行接觸角測量，為清潔度評估提供了一種獨(dú)立于用戶且快速的方法。

硅片和電路板的清潔度是確保最終產(chǎn)品優(yōu)化功能的重要因素。 玻璃表面的潔凈度例如瓶子的噴墨印刷或使用粘合劑進(jìn)行標(biāo)簽應(yīng)用等直接影響后續(xù)加工步驟的質(zhì)量。 測量玻璃污染有助于減少浪費(fèi)并確保高效生產(chǎn)。

ASTM C813-90 – 采用接觸角測量玻璃的疏水性污染

[表面處理和涂料-功能性納米和納米顆粒涂層]

傳統(tǒng)的涂層通常用于保護(hù)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(dǎo)電、自清潔、光和熱致變色、自愈和超疏水涂層。

根據(jù)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(jié)構(gòu)和層厚度進(jìn)行少量控制。 對于更先進(jìn)的涂層，Langmuir-Blodgett和Langmuir-Schaefer技術(shù)可精確控制薄膜厚度和封裝密度。Langmuir-Blodgett技術(shù)已被用于沉積用于智能窗戶的納米粒子以及用于電子應(yīng)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(fù)合結(jié)構(gòu)的構(gòu)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(yīng)用而得到了廣泛的關(guān)注。根據(jù)定義，當(dāng)與水的靜態(tài)接觸角超過150°并且接觸角滯后低時(shí)可實(shí)現(xiàn)超疏水性。因此可通過測量靜態(tài)和動態(tài)接觸角來完成超疏水涂層的表征。

觀看錄制的網(wǎng)絡(luò)研討會：超疏水表面 – 從實(shí)驗(yàn)室到現(xiàn)實(shí)生活應(yīng)用

博客文章：超疏水表面的耐久性 – 現(xiàn)實(shí)生活應(yīng)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(guān)心地球的未來，不同的節(jié)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(guān)注的焦點(diǎn)。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(nèi)；在炎熱的時(shí)候，窗戶可阻止來自太陽的紅外輻射進(jìn)入建筑物。

倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）的研究人員利用Langmuir-Blodgett（LB）技術(shù)開發(fā)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(xù)工藝中的蝕刻掩模。生成的納米結(jié)構(gòu)可以涂覆二氧化釩，使得窗戶具有在飛蛾眼中發(fā)現(xiàn)的相同的抗反射性質(zhì)。 它將房間內(nèi)部反射的光線數(shù)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(shù)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(xiàn)出用該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的優(yōu)異結(jié)晶度。 版權(quán) Dr. Alaric Taylor。

除了改善窗戶的反射特性之外，納米結(jié)構(gòu)也能自清潔。 窗戶表面非常耐水，這意味著當(dāng)雨滴落在表面時(shí)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(zhàn)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(tài)和動態(tài)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(wǎng)絡(luò)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(xué)EPSRC研究員]

博客文章：高度有序的納米粒子薄膜

用于電子應(yīng)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(gè)真正的二維材料，已被證明具有許多優(yōu)異的材料特性，如高導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性以及高拉伸強(qiáng)度。許多人認(rèn)為石墨烯是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最有前途和多功能的材料之一。例如：該材料的潛在應(yīng)用包括建造更小更快的電子電路、開發(fā)更強(qiáng)大和更靈活的建筑材料以及創(chuàng)建更高效的電池。石墨烯既可以用作n型導(dǎo)體，也可以用作p型導(dǎo)體。并且由于其半導(dǎo)體性質(zhì)，引發(fā)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(xué)性，石墨烯最有意思的應(yīng)用之一是在光電子學(xué)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(fā)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(guī)模工業(yè)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(zhàn)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(zhuǎn)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(jìn)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(yīng)用文摘：單層石墨烯和氧化石墨烯薄膜的沉積和表征

應(yīng)用文摘：薄膜結(jié)構(gòu)成像：布魯斯特角顯微鏡

應(yīng)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(yīng)將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的電子設(shè)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(jī)/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(yōu)點(diǎn)。

目前，在世界各地的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)中有許多活躍在光伏領(lǐng)域的研究小組。本研究大致可分為三個(gè)方面：

·使當(dāng)前的技術(shù)太陽能電池更便宜和/或更有效率地與其他能源競爭。

·開發(fā)基于新太陽能電池架構(gòu)設(shè)計(jì)的新技術(shù)。

·開發(fā)作為光吸收劑和電荷載體的新材料。

傳統(tǒng)的太陽能電池的頂層是一層涂有防反射（AR）涂層的薄防護(hù)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(shù)是廣泛用于大面積生產(chǎn)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?yàn)榱己玫臐櫇裥员砻髁己玫恼掣叫浴?/span>

應(yīng)用概述：制造高度有序的納米顆粒薄膜

應(yīng)用文摘：太陽能電池行業(yè)的接觸角測量

采用Langmuir-Blodgett法沉積高度可控的納米博膜

[功能涂料-傳感器]

生活在當(dāng)今社會，信息和可預(yù)測性受到高度重視，我們圍繞著大量的傳感器來探測、探測和測量周圍環(huán)境的各個(gè)方面。每天收集的信息量非常大，溫度、氣壓、光照強(qiáng)度或有毒物質(zhì)只是其中的一些例子。

有時(shí)收集的數(shù)據(jù)僅僅是給我們提供信息和生活便利性，例如給我們一個(gè)信息，以便我們決定外出時(shí)是否帶一件額外的毛衣。但它也可以用作決定是否需要調(diào)節(jié)和控制，例如驗(yàn)證壓力值是否保持在預(yù)設(shè)的最大值和最小值內(nèi)。每種傳感器類型都基于特定的檢測方法，可以監(jiān)控感興趣的參數(shù)。

生物傳感器是傳感器的一個(gè)子類。生物傳感器利用自然界設(shè)計(jì)的生物識別系統(tǒng)來進(jìn)行檢測，如與受體結(jié)合的目標(biāo)物。然后這些信息被轉(zhuǎn)換并收集讀數(shù)。基于導(dǎo)電聚合物的傳感器由于其高的應(yīng)用潛力而正被深入研究。Langmuir-Blodgett技術(shù)能夠生產(chǎn)高度組裝的可控厚度薄膜，因此也已被用于傳感器應(yīng)用中，。這些傳感器已被用于氣體傳感器以及溶液中痕量抗生素的檢測。不同的檢測手段從光學(xué)檢測到電導(dǎo)率測量都在被應(yīng)用。

QSense QCM-D作為聲學(xué)生物傳感器

生物傳感器應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如醫(yī)療應(yīng)用、食品工業(yè)和國防。除生物識別元件外，生物傳感器還包含兩個(gè)部分：可以檢測生物識別的傳感器以及可解釋的信號讀出。傳感器可以基于不同的原理。一種常見的傳感器原理是聲學(xué)傳感如石英晶體微量天平（QCM）。基于壓電原理進(jìn)行檢測的QCM技術(shù)是生物傳感中的一種方法，并且在生物傳感器開發(fā)和應(yīng)用中已經(jīng)使用了幾十年。

正如這篇廣為流傳且詳細(xì)的聲學(xué)生物傳感器綜述所詳述的，生物傳感器的生物檢測系統(tǒng)可以根據(jù)抗體、蛋白質(zhì)、DNA、細(xì)胞、脂質(zhì)結(jié)構(gòu)、碳水化合物和納米顆粒等進(jìn)行設(shè)計(jì)及構(gòu)建相關(guān)模塊。構(gòu)建模塊和識別組件的范圍從小到大，能夠檢測從重金屬離子和DNA雜交到細(xì)胞附著、增殖和生長以及細(xì)胞對外部刺激的響應(yīng)。潛在的檢測系統(tǒng)范圍非常廣泛，并且在不斷探索傳感器界面處理策略來提高其靈敏度和選擇性。

導(dǎo)電聚合物基傳感器

隨著小型化設(shè)備越來越受到重視，新開發(fā)的納米材料可以進(jìn)一步發(fā)展這一領(lǐng)域。許多這類材料的制備不能用傳統(tǒng)的微制造方法，而是使用一些新興的技術(shù)。

導(dǎo)電聚合物如聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯及其衍生物已被用作氣體傳感器的活性層以及用于固定化酶生物傳感器的制作。由導(dǎo)電聚合物制成的傳感器具有許多優(yōu)秀的特性，例如高靈敏度和短響應(yīng)時(shí)間。導(dǎo)電聚合物也容易合成，并且它們具有良好的機(jī)械性能。LB膜分析儀可用于制備較大面積的高度可控導(dǎo)電聚合物薄膜。