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Escrito por Dr. Paranjayee Mandal
Reseña escrita por Dr. Alidad Amirfazli
Revisado: 28
This is a practical guide to Surface Science for researchers working in the Automotive Industry.
En esta nueva guía aprenderás todo sobre:
Vamos a sumergirnos en ello.
We analyze and improve the performance of automotive products by leveraging surface properties like surface tension and contact angles. These properties are crucial for understanding how coatings and treatments interact with vehicle surfaces, ultimately affecting the spread and adhesion of liquids on solids. Paints, sealants, and protective coatings rely heavily on these surface properties for their effectiveness and durability in the automotive industry. Automotive surface science merges precision engineering with material science to create products that not only protect and enhance vehicle surfaces but also maintain them. Striking the perfect balance between performance and appearance is paramount, ensuring that coatings can withstand environmental stressors, resist wear, and preserve the vehicle’s aesthetic appeal for years to come.
We use the important surface properties below to understand the behavior of Automotive products and improve their quality.
Joven – Método Laplace
Método polinómico
Ángulo de contacto dinámico
Idealmente, cuando colocamos una gota sobre una superficie sólida, existe un ángulo único entre el líquido y la superficie sólida. Podemos calcular el valor de este ángulo de contacto ideal (el llamado ángulo de contacto de Young) utilizando la ecuación de Young. En la práctica, debido a la geometría de la superficie, la rugosidad, la heterogeneidad, la contaminación y la deformación, el valor del ángulo de contacto en una superficie no es necesariamente único, sino que se encuentra dentro de un rango. Llamamos a los límites superior e inferior de este rango el ángulo de contacto de avance y el ángulo de contacto de retroceso, respectivamente. Los valores de los ángulos de contacto de avance y retroceso para una superficie sólida también son muy sensibles. Pueden verse afectados por muchos parámetros, como la temperatura, la humedad, la homogeneidad y la contaminación diminuta de la superficie y el líquido. Por ejemplo, los ángulos de contacto de avance y retroceso de una superficie pueden diferir en diferentes ubicaciones.
Las superficies y los recubrimientos prácticos muestran naturalmente histéresis de ángulo de contacto, lo que indica un rango de valores de equilibrio. Cuando medimos ángulos de contacto estáticos, obtenemos un solo valor dentro de este rango. Confiar únicamente en mediciones estáticas plantea problemas, como una repetibilidad deficiente y una evaluación incompleta de la superficie con respecto a la adherencia, la limpieza, la rugosidad y la homogeneidad.
En aplicaciones prácticas, necesitamos comprender la facilidad de dispersión del líquido de una superficie (ángulo de avance) y la facilidad de eliminación (ángulo de retroceso), como en la pintura y la limpieza. La medición de los ángulos de avance y retroceso ofrece una visión holística de la interacción líquido-sólido, a diferencia de las mediciones estáticas, que arrojan un valor arbitrario dentro del rango.
Esta información es crucial para las superficies del mundo real con variaciones, rugosidad y dinámica, lo que ayuda a industrias como la cosmética, la ciencia de los materiales y la biotecnología a diseñar superficies efectivas y optimizar los procesos.
Aprenda cómo se realiza la medición del ángulo de contacto en nuestro tensiómetro
Para una comprensión más completa de la medición del ángulo de contacto, lea nuestra medición del ángulo de contacto: la guía definitiva
Esta propiedad mide la fuerza que actúa sobre la superficie de un líquido, con el objetivo de minimizar su superficie.
Tensión superficial dinámica
La tensión superficial dinámica difiere de la tensión superficial estática, que se refiere a la energía superficial por unidad de área (o fuerza que actúa por unidad de longitud a lo largo del borde de una superficie líquida).
La tensión superficial estática caracteriza el estado de equilibrio de la interfaz líquida, mientras que la tensión superficial dinámica explica la cinética de los cambios en la interfaz. Estos cambios podrían implicar la presencia de tensioactivos, aditivos o variaciones en la temperatura, la presión y la composición en la interfaz.
La tensión superficial dinámica es esencial para los procesos que implican cambios rápidos en la interfaz líquido-gas o líquido-líquido, como la formación de gotas y burbujas o la coalescencia (cambio de área superficial), el comportamiento de las espumas y el secado de pinturas (cambio de composición, por ejemplo, evaporación del solvente). Lo medimos analizando la forma de una gota colgante a lo largo del tiempo.
La tensión superficial dinámica se aplica a diversas industrias, incluidas las cosméticas, los recubrimientos, los productos farmacéuticos, la pintura, los alimentos y las bebidas, y los procesos industriales, donde la comprensión y el control del comportamiento de las interfaces líquidas son esenciales para la calidad del producto y la eficiencia del proceso.
Aprenda cómo se realiza la medición de la tensión superficial en nuestro tensiómetro
Para una comprensión más completa de la medición de la energía superficial, lea nuestra medición de la tensión superficial: la guía definitiva
Aprenda cómo se realiza la medición de la energía superficial en nuestro tensiómetro
Para una comprensión más completa de la medición de la energía superficial, lea nuestra medición de la energía superficial: la guía definitiva
El ángulo de deslizamiento mide el ángulo en el que una película líquida se desliza sobre una superficie sólida. Se emplea comúnmente para evaluar la resistencia al deslizamiento de una superficie.
Aprenda cómo se realiza la medición del ángulo de deslizamiento en nuestro tensiómetro
Para una comprensión más completa de la medición del ángulo de deslizamiento, lea nuestra medición del ángulo de deslizamiento: la guía definitiva
Within the Automotive industry, several case studies exemplify the advantages of conducting surface property measurements.
We applied four different paints (A, B, C, and D) to curved metal surfaces like car hoods and doors to identify the most water-repellent option. We used contact angle as the key measure, with a larger angle indicating better water repellency. Paint A completely absorbed water droplets, while Paint B formed a 36-degree contact angle. Paints C and D achieved even better results, with contact angles of 42 and 58 degrees, respectively. These measurements represent the average of 8 and 10 readings for paints A and B, and C and D, respectively. Based on these results, Paint D emerges as the most suitable candidate for water resistance, clearly demonstrated by its superior contact angle. Conversely, Paint A proves entirely unsuitable, allowing water to spread and potentially be absorbed due to its minimal contact angle.
The automotive industry prioritizes maintaining clear visibility for drivers during rain to ensure safety. Traditional windshields often struggle with water build-up, compromising visibility and putting drivers at risk. To address this, the industry has developed a unique solution: applying a hydrophobic coating with a low sliding angle to automotive windshields. This low angle allows rainwater to easily slide off the surface, significantly reducing water build-up and dramatically improving driver visibility and safety in rainy conditions.
Si está interesado en implementar estas u otras aplicaciones, póngase en contacto con nosotros.
In an industry where precision reigns supreme, where do Automotive 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 test method describes the standard practice for surface wettability of coatings, substrates, and pigments by advancing contact angle measurement. This procedure covers the advancing CA measurement when a liquid drop is applied to a coated surface, substrate, or preformed disk of pigment.
This standard test method describes how the surface tension of solid coatings, substrates, and pigments using contact angles (CA) can be measured. In this procedure, CA of two liquids (polar and nonpolar) of known surface tension on a substrate, pigment (in the form of a disk), or cured or air-dried coating are measured to calculate the surface properties (surface tension and its dispersion and polar components) of the solid.
This ISO 19403 series describes optical test methods for (i) contact angles measurement, (ii and iii) determination of free surface energy of a solid surface and surface tension of liquids, including the polar and dispersive fractions, and (iv) checking of obtained results with reference materials. This series applies to characterizing the substrates, coatings, and coating materials, but is restricted to non-Newtonian rheology liquids.
This standard describes a method of measuring the contact angles (CA) of water droplets on any polymer film surfaces (when showing no chemical affinity for water) and subsequently determining the wetting tension of the film. This standard uses three different apparatus for CA measurement, such as goniometer, droplet image projection, and computer-based system.
Esperamos que esta guía te haya enseñado cómo aplicar la ciencia de superficies en la industria cosmética.
Ahora nos gustaría entregárselo a usted:
Droplet Lab fue fundado en 2016 por el Dr. Alidad Amirfazli, miembro de la facultad de la Universidad de York, y dos de sus investigadores, el Dr. Huanchen Chen y el Dr. Jesús L. Muros-Cobos.
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