Kit educativo de Droplet Lab

Una herramienta de aprendizaje de grado de laboratorio

Contenido

1 Introducción

2 ¿Por qué es importante la ciencia de superficies?

3 Importancia de los goniómetros y tensiómetros en el laboratorio

4 ¿Por qué el instrumento educativo de Droplet Lab es superior?

5 Comparación de opciones

6 Conclusión

Introducción

La ciencia de los materiales está destinada a revolucionar varias industrias mediante la introducción de materiales avanzados que mejoran la superhidrofobicidad, las superficies autolimpiantes, las capas anticorrosivas y los recubrimientos antimicrobianos. Estas innovaciones no solo están transformando los dispositivos médicos y la ingeniería aeroespacial, sino que también están allanando el camino para importantes avances tecnológicos.

Imagínese superconductores a temperatura ambiente, rodamientos sin fricción, escudos de reentrada no ablativos y resistentes al calor para naves espaciales, catalizadores químicos eficientes y nuevos electrocatalizadores que mejoren los procesos de generación de energía verde. Esta rama de la ciencia es crucial para el desarrollo de implantes biomédicos no reactivos, soluciones de ingeniería de tejidos, sistemas de administración de fármacos y la mejora de la biocompatibilidad general. Innovaciones como Organs-on-a-Chip ya están emulando tejidos para pruebas rápidas de medicamentos, reduciendo la necesidad de experimentos con animales y mejorando la detección temprana de enfermedades.

La comprensión de estos avances comienza con una comprensión integral de las interacciones de las sustancias en sus interfaces, ya sea sólida, líquida, gaseosa o de vacío. Este conocimiento comienza con el dominio de conceptos como la tensión superficial, la cohesión y la adherencia, utilizando herramientas como tensiómetros y goniómetros.

¿Por qué es importante la ciencia de superficies?

Las mediciones de ángulos de contacto tienen una amplia gama de aplicaciones. Las bolsas de plástico están bastante pasadas de moda hoy en día, pero solían estar muy decoradas por las tiendas de comestibles con logotipos y otras marcas distintivas. La pintura o la tinta no se adhieren al polietileno: la superficie no es "humectable" sin un procesamiento especial.

Se utiliza un "tratador" de descarga de corona ultravioleta de alto voltaje para quemar hoyos microscópicos invisibles en la superficie, lo que le da a las moléculas de tinta algo a lo que adherirse, lo que hace que la impresión sea permanente. Los bolígrafos de prueba química están diseñados para revelar el nivel de "tratamiento" que ha recibido el plástico (generalmente medido en dinas/cm2) para asegurarse de que la tinta se adhiera. Tiene que ser una prueba rápida, sosteniendo una película continua durante un número fijo de segundos antes de rebordearla, lo que representa el tiempo de secado de la tinta. Estos marcadores de prueba se desarrollan con tensiómetros/goniómetros.

Del mismo modo, los tejidos se pueden preparar con recubrimientos de nano partículas que evitan que una gota de líquido supere su tensión superficial, siendo de tal tamaño que el ángulo de contacto evita "mojar" la superficie. En consecuencia, el líquido simplemente se deslizará fuera del material, dejándolo seco. Los nano-recubrimientos se prueban con tensiómetros/goniómetros

El ángulo de contacto juega un papel importante, donde si es más obtuso, tiene una mayor resistencia a la humectación. Una gota con un ángulo de contacto (theta) de noventa grados o menos tendrá la máxima humectabilidad en una superficie plana sin tratar (Fig. 1). Frente a un nano-recubrimiento Fig 1 Fig 2 Fig 3 con distancias y alturas fijas (Fig. 2), la parte central de la gota puede llegar a la superficie, pero en el perímetro, la tensión superficial del borde exterior y el ángulo de contacto más oblicuo evitarán que se propague.

Otra gota, o el mismo líquido en un nano-recubrimiento o tratamiento aún más fino (Fig. 3), podría exhibir una resistencia aún mayor, permitiendo que su tensión superficial intrínseca resista alcanzar la superficie de abajo, y lo suficientemente alta como para hacer aún menos contacto cerca. Esto permite que la gota se asiente más alta y tenga aún menos adherencia a la superficie y, en consecuencia, la hace mucho más propensa a deslizarse fuera de esa superficie con relativa facilidad. Este fenómeno se observó por primera vez en las hojas de loto y algunas otras plantas que se negaban a mojarse.

Importancia de los goniómetros y tensiómetros en el laboratorio

Contar con las herramientas adecuadas en los entornos educativos mejora significativamente la experiencia de aprendizaje. Los tensiómetros y goniómetros proporcionan datos precisos y fiables esenciales para la enseñanza y los experimentos sobre los ángulos de contacto, la tensión superficial, la cohesión y la adherencia. Estas herramientas simplifican las teorías complejas, haciéndolas más accesibles y atractivas para los estudiantes, al tiempo que permiten a los educadores centrarse en la generación de datos precisos.

Los estudiantes pueden aprender y crear surfactantes para hacer que las cosas sean más humectables, o los cómos y porqués de los recubrimientos moleculares que los hacen menos humectables. Esto es de vital importancia en el aprendizaje y, en última instancia, en la investigación y las aplicaciones prácticas. Es esencial diseñar un procedimiento y un proceso para asegurarse de que la pintura aplicada a un automóvil mantenga la capa, no se forme y se seque completamente antes de que llegue al final de la línea de montaje.

Sin embargo, los tensiómetros y goniómetros modernos de grado de laboratorio pueden costar miles de dólares, mientras que los kits de bricolaje pueden ser algo útiles, pero requieren habilidades muy sólidas, no solo para diseñar y construir, sino también para implementar y mantener. Ninguna de esas opciones viene con paquetes de aprendizaje listos para usar. En su lugar, diseñas tu propio plan de estudios, lo que requiere formación, experiencia y conocimientos. Los instrumentos tradicionales también requieren una instalación profesional, un mantenimiento complejo, una gran cantidad de tiempo y una amplia formación.

¿Por qué el instrumento educativo de Droplet Lab es superior?

¿Qué esperar?

Un mejor equipo de medición conduce a mejores resultados. Sin embargo, es esencial recordar que la complejidad no equivale necesariamente a la calidad o la precisión. A menudo, la simplicidad es superior. No usamos sensores de distancia láser ni interferómetros ópticos para medir el tamaño de una hoja de papel: una regla funciona bien. Con esto en mente, exploremos una tecnología moderna que simplifica las mediciones al tiempo que ofrece precisión: el kit educativo de Droplet Lab.

Investigación eficiente

En lugar de utilizar la computación incorporada de un potente teléfono inteligente como en nuestro Herramienta insignia , el dropómetro), en este kit educativo utilizamos una cámara Wi-Fi 4K con un zoom digital de 500 potencias, que se conecta localmente a la computadora de su laboratorio, lo que simplifica el mantenimiento de registros experimentales. Cada estudiante puede tener su propio conjunto discreto de registros en la nube o localmente para que puedan realizar un seguimiento de su progreso.

Para generar gotas, se monta una jeringa en la etapa intermedia deslizante. Esta etapa está diseñada para moverse fácilmente, asegurada por robustos tornillos de mariposa, logrando un enfoque perfecto durante las pruebas. Para lograr la mejor vista y contraste para las muestras, la retroiluminación LED tiene controles de brillo totalmente ajustables y la cámara tiene un ajuste de ángulo suave.

Una vez configurado y conectado a la computadora, el estudiante inicia sesión en sus experimentos o pruebas personales y continúa con su trabajo en solo segundos. El software es tan sofisticado que le dice exactamente qué hacer, por lo que con poca o ninguna capacitación, puede comenzar a trabajar de inmediato.

Versatilidad y accesibilidad

Las unidades comerciales típicas son engorrosas, fijas en su lugar y, a menudo, requieren que un equipo del fabricante venga y las instale correctamente. Otro trabajador no puede "tomarlo prestado por un tiempo". Nuestro kit es liviano, portátil y se puede ensamblar en minutos nada más sacarlo de la caja. La interfaz intuitiva y fácil de usar hace que sea simple e intuitivo de operar para los alumnos. La lectura digital y los cálculos automáticos de ángulos y tensiones superficiales (etc.) hacen que todo el proceso sea ágil y eficiente. El software incluido es tan sofisticado que es muy poco probable que se produzcan errores al seguir sus instrucciones paso a paso.

Soporte Integral

Ofrecemos un amplio soporte, que incluye manuales de usuario, tutoriales en video y servicio al cliente. Los instructores apreciarán nuestro paquete Plug & Play y disfrutarán de experimentos listos para usar diseñados para ayudar a los educadores y estudiantes; Esto facilita que ambos maximicen el potencial del kit.

Durabilidad y precisión

La tecnología central de nuestro kit, respaldada por investigaciones revisadas por pares, ha sido utilizada por empresas de la lista Fortune 500 y universidades de la Ivy League. Garantizado por un año, con soporte ilimitado, la sólida calidad de construcción significa que este dispositivo estará disponible y funcionará durante los próximos años, y mantendrá su precisión fundamental. Incluso en manos de los estudiantes, debería funcionar excepcionalmente bien.

Costar

A solo $ 1000 por kit, que incluye hardware robusto y licencias de por vida para la medición de ángulo de contacto y tensión superficial, nuestro kit educativo ofrece un valor inmejorable. Esta asequibilidad permite una proporción favorable de instrumento por estudiante, lo que mejora el aprendizaje experiencial y los resultados educativos.

Recompensemos la curiosidad

Compare a un estudiante que se enfrenta a páginas de instrucciones complejas para un goniómetro de laboratorio frente al kit educativo que elimina todas las minucias insoportables. Verás a tus estudiantes obtener resultados significativos de inmediato. Eliminar la complejidad innecesaria de los instrumentos tradicionales; Favorecer un enfoque simplificado de la medición que sea a la vez eficiente y eficaz. Ahora, en lugar de aplastar el entusiasmo, proporciona resultados tangibles inmediatos. Esta moderna pieza de tecnología no es solo una herramienta; Es una puerta de entrada a una comprensión y exploración más profundas en el laboratorio.

Comparación de opciones

Comparemos las características y beneficios de nuestro Kit Educativo frente a las alternativas, demostrando por qué son imprescindibles para cualquier laboratorio educativo.

Precio

$1,000

$5,000

>$200 → ilimitados

Facilidad de montaje

Fácil, no se requiere experiencia, toma ~ 10 minutos

Capacitación requerida o instalación profesional; Tiempo de instalación prolongado

Muy complejo: requiere importantes habilidades y experiencia en bricolaje

Usabilidad

Fácil de usar e ideal para estudiantes

Requiere entrenamiento y tiempo

Varía en función de las habilidades de bricolaje, pero es mucho menos intuitivo

Contenido Educativo

Experimentos listos para usar para que los profesores los implementen

Limitado. Requiere creación, diseño y presentación por parte del usuario

Ninguno. Todo el material educativo debe ser creado

Integración de software

Preintegrado con Dropbox, Box y OneDrive. Se pueden agregar más opciones según sea necesario

Propietario, avanzado

Integración manual requerida

Exactitud

Alto, respaldado por investigaciones revisadas por pares

Alto, grado de laboratorio

Variable en función del nivel de habilidad de bricolaje y el diseño del usuario

Soporte y capacitación

Soporte integral, fácil de usar

Disponible, pero requiere una capacitación significativa

Limitado: se basa en el soporte del foro de la comunidad

Mantenimiento

Requiere un mantenimiento mínimo y bajo

Moderado

Niveles altos y dependiente del bricolaje; Cuando se rompe, lo arreglas.

Conclusión

En última instancia, si bien los instrumentos complejos tienen su lugar en la investigación avanzada, la simplicidad y la precisión suelen ser clave en los entornos educativos. Nuestro kit educativo encarna este principio, ofreciendo una herramienta moderna, eficiente y fácil de usar para los educadores. A diferencia de los instrumentos tradicionales, este dispositivo ligero y portátil garantiza la facilidad de uso sin sacrificar la precisión.

Al integrar nuestro kit en su plan de estudios de aprendizaje, ayudará a los estudiantes a obtener resultados utilizables más rápido; Mejorará la precisión de sus experimentos y proporcionará a los diseñadores de productos y estudiantes experiencia práctica en el uso de tecnología relevante para la industria. El Kit Educativo tiene un diseño versátil y asequible, lo que lo convierte en una opción ideal para las instituciones educativas, ya que une el conocimiento teórico con la aplicación práctica.

Póngase en contacto con nosotros hoy mismo para descubrir cómo puede beneficiarse al evitar los enormes desembolsos de efectivo en máquinas que pueden no ser tan capaces, son difíciles de compartir y, a menudo, requieren una configuración extensa. Aproveche la simplicidad y la precisión del kit educativo para elevar sus capacidades experimentales y fomentar una comprensión más profunda de los principios de la ciencia de superficies.