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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 Utilities Industry.
Dans ce tout nouveau guide, vous apprendrez tout sur :
Plongeons dans le vif du sujet.
Energy companies, gas utilities, and transformer maintenance form the utility sector, a cornerstone of modern infrastructure crucial for our daily lives. Global demand fluctuations directly impact this sector. To meet projected demand growth, ongoing efforts are focused on upgrading electricity transmission and distribution system policies. In the utility sector, any new development must consider the critical role of surface properties. Characteristics like contact angle, sliding angle, surface tension, and surface energy play a pivotal role in ensuring the efficiency, safety, and reliability of various operations. This guide aims to shed light on the importance of these surface properties in the utility sector and showcase the potential benefits of utilizing their measurements.
We use the important surface properties below to understand the behavior of Utilities 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 Utilities industry, several case studies exemplify the advantages of conducting surface property measurements.
Offshore equipment faces a harsh reality: constant exposure to saltwater leads to corrosion and decreased lifespan. The Company’s maintenance team combats this challenge by applying hydrophobic coatings with high contact angles directly onto equipment surfaces like pipelines, valves, and metal structures. These coatings actively repel water, preventing the formation of corrosive layers. This proactive approach extends the critical infrastructure’s lifespan, ultimately reducing maintenance costs and boosting the overall efficiency of offshore operations.
Natural gas processing facilities face the challenge of preventing fire-related accidents through stringent safety measures. The solution lies in recognizing the crucial role surface properties of coated equipment play in fire prevention and damage minimization. Plants can introduce flame-retardant coatings with low surface energy on various structural components and equipment surfaces. These coatings effectively reduce surface tension, making it difficult for flammable materials to adhere to surfaces.
Oil leakage from transformers can severely degrade the performance of room temperature vulcanized (RTV) silicone rubber coatings. To investigate this, we can utilize contact angle measurements to assess the impact of transformer oil on RTV silicone rubber performance. Previous studies indicate that contact angle initially increases with short immersion times but then fluctuates as immersion duration lengthens. Despite these fluctuations, all samples maintain good hydrophobicity. In this study, we immersed RTV silicone rubber in transformer oil for varying periods. This demonstrates the potential of contact angle measurements to effectively investigate the degradation of RTV silicone rubber caused by transformer oil.
Aging transformers face the challenge of insulation failure, which can have severe consequences for both safety and economic impact if not identified and addressed quickly. Scheduled maintenance practices employ various laboratory techniques as solutions for aging detection. These methods include breakdown voltage (BDV), spectroscopy, dissolved gas analysis, total acid number, and interfacial tension. A previous study suggests that interfacial tension (IFT) and total acid number (TAN) are more accurate reflections of transformer oil aging compared to other techniques, which can be influenced by unrelated parameters. Since assessing interfacial tension involves evaluating the oil’s surface tension, evaluating surface properties becomes crucial in studying aging-related insulation failure in transformers.
Défi: Oil production faces a significant hurdle in managing corrosion during multiphase flow.
Solution: This multiphase flow refers specifically to oil-water-gas mixtures flowing through steel pipes. Previous research suggests that pre-adsorption of inhibitor molecules onto the steel surface can potentially alter its wettability, shifting it from water-loving (hydrophilic) to oil-loving (hydrophobic). This change in surface behavior could ultimately lead to reduced corrosion by promoting oil wetting. Measuring contact angle and surface tension plays a crucial role in understanding and quantifying this conversion from hydrophilic to hydrophobic states.
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 Utilities 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 encompasses fresh mineral insulating oil derived from petroleum, designed to serve as an insulating and cooling agent in both new and already deployed power and distribution electrical equipment. This equipment includes transformers, regulators, reactors, circuit breakers, switchgear, and associated devices.
This standard defines a test method for determining the surface free energy of a solid surface by measuring the contact angle. The method is applicable to characterize both substrates and coatings.
This standard outlines a testing procedure for quantifying the surface tension of liquids through an optical method involving the pendant drop. This method is suitable for evaluating liquid coating materials. However, its applicability may be limited to liquids exhibiting non-Newtonian rheology.
This standard outlines a test method for optical determination of the polar and dispersive fractions of liquid surface tension. It is suitable for characterizing liquid coating materials, but its applicability may be limited to liquids exhibiting non-Newtonian rheology.
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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