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Écrit par Dr Amit Pratap Singh
Évalué par Dr Alidad Amirfazli
Revu: 28
This is a practical guide to Surface Science for researchers working in the Farming & Agriscience Industry.
Dans ce tout nouveau guide, vous apprendrez tout sur :
Plongeons dans le vif du sujet.
Understanding the physical and chemical properties of surfaces is crucial in agriculture. For instance, knowing how water droplets behave on plant leaves, how pesticides adhere to crops, and how efficiently irrigation systems operate can significantly impact agricultural outcomes, sustainability, and productivity.
We use the important surface properties below to understand the behavior of Farming & Agriscience products and improve their quality.
Young – Méthode Laplace
Méthode polynomiale
Angle de contact dynamique
Idéalement, lorsque nous plaçons une goutte sur une surface solide, il existe un angle unique entre le liquide et la surface solide. Nous pouvons calculer la valeur de cet angle de contact idéal (ce qu’on appelle l’angle de contact de Young) à l’aide de l’équation de Young. En pratique, en raison de la géométrie de surface, de la rugosité, de l’hétérogénéité, de la contamination et de la déformation, la valeur de l’angle de contact sur une surface n’est pas nécessairement unique mais se situe dans une plage. Nous appelons les limites supérieure et inférieure de cette plage l’angle de contact qui avance et l’angle de contact qui s’éloigne, respectivement. Les valeurs des angles d’avancement et de recul des angles de contact pour une surface solide sont également très sensibles. Ils peuvent être affectés par de nombreux paramètres, tels que la température, l’humidité, l’homogénéité et la contamination infime de la surface et du liquide. Par exemple, les angles de contact d’avancement et de recul d’une surface peuvent différer à différents endroits.
Les surfaces et les revêtements pratiques présentent naturellement une hystérésis d’angle de contact, indiquant une gamme de valeurs d’équilibre. Lorsque nous mesurons les angles de contact statiques, nous obtenons une seule valeur dans cette plage. S’appuyer uniquement sur des mesures statiques pose des problèmes, tels qu’une mauvaise répétabilité et une évaluation incomplète de la surface en ce qui concerne l’adhérence, la propreté, la rugosité et l’homogénéité.
Dans les applications pratiques, nous devons comprendre la facilité d’étalement du liquide (angle d’avancement) et la facilité d’évacuation (angle de retrait) d’une surface, comme dans la peinture et le nettoyage. La mesure des angles d’avancement et de recul offre une vue holistique de l’interaction liquide-solide, contrairement aux mesures statiques, qui produisent une valeur arbitraire dans la plage.
Ces informations sont cruciales pour les surfaces du monde réel avec des variations, une rugosité et une dynamique, aidant des industries telles que les cosmétiques, la science des matériaux et la biotechnologie à concevoir des surfaces efficaces et à optimiser les processus.
Découvrez comment la mesure de l’angle de contact est effectuée sur notre tensiomètre
Pour une compréhension plus complète de la mesure de l’angle de contact, lisez notre mesure de l’angle de contact : le guide définitif
Cette propriété mesure la force qui agit à la surface d’un liquide, dans le but de minimiser sa surface.
Tension superficielle dynamique
La tension superficielle dynamique diffère de la tension superficielle statique, qui fait référence à l’énergie de surface par unité de surface (ou à la force agissant par unité de longueur le long du bord d’une surface liquide).
La tension superficielle statique caractérise l’état d’équilibre de l’interface liquide, tandis que la tension superficielle dynamique tient compte de la cinétique des changements à l’interface. Ces changements peuvent impliquer la présence de tensioactifs, d’additifs ou de variations de température, de pression et de composition à l’interface.
La tension superficielle dynamique est essentielle pour les processus qui impliquent des changements rapides à l’interface liquide-gaz ou liquide-liquide, tels que la formation de gouttelettes et de bulles ou la coalescence (changement de surface), le comportement des mousses et le séchage des peintures (changement de composition, par exemple, évaporation du solvant). Nous le mesurons en analysant la forme d’une gouttelette suspendue au fil du temps.
La tension superficielle dynamique s’applique à diverses industries, notamment les cosmétiques, les revêtements, les produits pharmaceutiques, la peinture, l’alimentation et les boissons, ainsi que les processus industriels, où la compréhension et le contrôle du comportement des interfaces liquides sont essentiels pour la qualité du produit et l’efficacité des processus.
Apprenez comment la mesure de la tension superficielle est effectuée sur notre tensiomètre
Pour une compréhension plus complète de la mesure de l’énergie de surface, lisez notre mesure de la tension superficielle : le guide définitif
Découvrez comment la mesure de l’énergie de surface est effectuée sur notre tensiomètre
Pour une compréhension plus complète de la mesure de l’énergie de surface, lisez notre mesure de l’énergie de surface : le guide définitif
L’angle de glissement mesure l’angle auquel un film liquide glisse sur une surface solide. Il est couramment utilisé pour évaluer la résistance au glissement d’une surface.
Apprenez comment la mesure de l’angle de glissement est effectuée sur notre tensiomètre
Pour une compréhension plus complète de la mesure de l’angle de glissement, lisez notre Mesure de l’angle de glissement : le guide définitif
Within the Farming & Agriscience industry, several case studies exemplify the advantages of conducting surface property measurements.
Défi : Uneven pesticide distribution can lead to pest infestations and diseases in agriculture.
Importance of Contact Angle: Proper contact angles in pesticide formulations ensure balanced coverage on plant surfaces.
Solution : A farm tested various pesticide formulations with different contact angles. They found that formulations with a contact angle close to zero adhered better to plant leaves, reducing pesticide runoff and enhancing pest control, which led to healthier crops.
Défi : Pesticide droplets need to spread evenly on plant surfaces to maximize effectiveness.
Importance of Surface Tension: Optimized surface tension in pesticide formulations ensures uniform coverage.
Solution : Researchers developed a new pesticide formulation with low surface tension. This formulation produced finer droplets that spread more uniformly on plant leaves, improving pest control and reducing pesticide usage.
Défi : Maintaining soil moisture is critical for crop health.
Importance of Surface Energy: Modifying soil with the right surface energy can improve moisture retention.
Solution : Researchers created a soil amendment to optimize surface energy. This improved the soil’s water-holding capacity, reduced the need for frequent irrigation, and enhanced crop resilience during droughts.
Défi : Inefficient seed germination can reduce crop yields.
Importance of Contact Angle: Seed coatings with specific contact angles can enhance germination by controlling water absorption and retention.
Solution : Researchers analyzed the contact angles of different seed coatings and found that hydrophilic coatings (contact angles <90°) promoted better germination by accelerating imbibition and active metabolism phases. This improved water and air availability in drought-prone regions, boosting crop yields.
Défi : Uneven water distribution in drip irrigation systems can cause water wastage and inconsistent crop growth.
Importance of Surface Tension: Controlling the surface tension of irrigation water droplets is crucial for uniform delivery.
Solution : A research team found that surfactants adsorbed onto hydrophobic soil particles, reducing water surface tension and improving infiltration. A farm added surfactants to their irrigation water, which led to more consistent droplet sizes and better water distribution, enhancing crop yields and conserving water.
Si vous êtes intéressé par la mise en œuvre de ces applications ou de toute autre application, veuillez nous contacter.
In an industry where precision reigns supreme, where do Farming & Agriscience manufacturers turn to ensure their products can survive scrutiny? The answer lies in standards and guidelines: the compass that guides cosmetics manufacturers through the complex maze of quality and performance.
This standard provides a method of the measurement of the static angle of repose of solid fertilizers. This method is applicable to free-flowing fertilizers and is suitable for measuring static angles of repose greater than 20°. The method is not suitable for materials in which a large proportion of particle size is greater than 5 mm in diameter.
Nous espérons que ce guide vous a montré comment appliquer la science des surfaces dans l’industrie cosmétique.
Maintenant, nous aimerions vous céder la parole :
Droplet Lab a été fondé en 2016 par le Dr Alidad Amirfazli, membre du corps professoral de l’Université York, et deux de ses chercheurs, le Dr Huanchen Chen et le Dr Jesus L. Muros-Cobos.
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