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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 Shipbuilding Industry.
Dans ce tout nouveau guide, vous apprendrez tout sur :
Plongeons dans le vif du sujet.
The shipbuilding industry encompasses both the engineering behind ship development and the industrial sectors responsible for completing and repairing ships. This complex field involves various sectors, including the construction of vessels for commercial shipping, naval defense, and recreational boating. Surface properties such as contact angle, sliding angle, surface tension, and surface energy are crucial for ensuring ships’ integrity, performance, and longevity.
We use the important surface properties below to understand the behavior of Shipbuilding 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 Shipbuilding industry, several case studies exemplify the advantages of conducting surface property measurements.
Défi: A ship painting company faced uneven surface coatings due to the coating fluid’s viscosity, surface tension, and the substrate’s contact angle.
Solution: The company’s engineering team discovered that using a coating liquid with a contact angle less than 90° caused a pinning effect, reducing surface unevenness. By adjusting the contact angle to create this effect, they mitigated the impact of uneven coatings, leveraging the interplay between fluid viscosity and the substrate’s surface energy.
Défi: The superhydrophobic coatings used in shipbuilding were expensive and complicated to fabricate.
Solution: Researchers developed cost-effective, mechanically stable micro/nano superhydrophobic coatings by combining laser processing with low-surface energy materials. These coatings, exhibiting excellent hydrophobicity through contact angle and sliding angle measurements, provided durable water repellency, simplifying the superhydrophobic coating process.
Défi: Les compagnies de transport de marchandises devaient réduire leur consommation de carburant et leurs émissions.
Solution: Les entreprises ont adopté des revêtements de coque innovants à faible énergie de surface et à des angles de glissement pour minimiser la friction avec l’eau de mer. En améliorant l’efficacité hydrodynamique, ces revêtements ont permis de réaliser d’importantes économies de carburant, de réduire les coûts d’exploitation et de réduire l’empreinte carbone. L’instrument portable de Droplet Lab peut permettre une mesure précise de l’énergie de surface et des angles de glissement, garantissant ainsi l’efficacité de ces revêtements dans des conditions maritimes réelles.
Défi: Aluminum 7075, despite its high strength, suffered from corrosion, limiting its use in subsea industries.
Solution: The research team experimented with bare aluminum and oil-impregnated anodic aluminum oxide (AAO) surfaces. Salt spray and pressure tests revealed that the oil-impregnated AAO maintained a high contact angle, significantly improving corrosion resistance. This modification made Aluminum 7075 viable for subsea applications.
Défi: Slippery deck surfaces posed safety concerns.
Solution: To enhance deck surface hydrophobicity, engineers performed contact angle measurements on various surface treatments. Optimizing these treatments increased hydrophobicity, reducing slip risks in wet conditions and improving safety.
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 Shipbuilding 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 ASTM standard provides guidance on measuring advancing contact angles, which can be relevant to surface properties. According to this standard, a surface with high wetting capability is more likely to achieve strong adhesion and a desirable appearance when coated. Additionally, it is less prone to surface tension-related defects such as crawling, cratering, pinholing, and orange peel. Wetting can be defined by a low advancing contact angle value (<45°). Angles of 10 to 20° indicate excellent wetting.
This standard outlines a method for evaluating delamination and corrosion surrounding a scribe or other artificial defect on a coated panel or test specimen exposed to a corrosive environment. It pertains to the assessment of coating degradation, encompassing critical aspects such as delamination and corrosion, both of which are significant factors in the context of shipbuilding.
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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