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Escrito por Dr. Amit Pratap Singh
Reseña escrita por Dr. Alidad Amirfazli
Revisado: 28
This is a practical guide to Surface Science for researchers working in the Construction Industry.
En esta nueva guía aprenderás todo sobre:
Vamos a sumergirnos en ello.
Concrete is the most widely used material in the global construction industry. It is cost-effective, offers high compressive strength, is durable, has a relatively simple production process, and requires minimal maintenance. Despite these advantages, concrete has a hydrophilic, porous structure that can pose challenges during construction. One major issue is the corrosion of steel reinforcement due to concrete’s water absorption, which reduces the lifespan of concrete structures. Additionally, there is a growing demand for intelligent, resilient, and sustainable buildings and infrastructures that focus on reducing greenhouse gas emissions. To meet these demands, new concrete materials such as low carbon footprint cement, self-compacting concrete, self-healing and self-sensing concrete, and superhydrophobic cementitious materials with self-cleaning capabilities have been developed. Modifying surface properties plays a crucial role in addressing the challenges of traditional concrete and in creating this new class of advanced materials.
We use the important surface properties below to understand the behavior of Construction 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 Construction industry, several case studies exemplify the advantages of conducting surface property measurements.
Desafiar : Dust and pollution accumulated on the solar panels of a commercial building, reducing their energy generation efficiency.
Solución : Applying a hydrophobic and oleophobic coating to the solar panels increased the contact angle, causing rainwater to bead up and carry away dust and pollutants. This self-cleaning effect improved energy generation efficiency and reduced maintenance costs.
Desafiar : Water leakage in an underground parking structure was causing vehicle damage and structural deterioration.
Solución : A waterproofing membrane with low surface tension was applied to the concrete surfaces. This membrane provided effective water repellency, preventing water infiltration and preserving the integrity of the parking structure while protecting the vehicles.
Desafiar : Slippery pedestrian walkways in a shopping mall led to slip and fall accidents during rainy weather.
Solución : The mall management installed textured, slip-resistant tiles with superhydrophobic surfaces. These tiles, characterized by a water static contact angle above 150° and a sliding angle below 10°, provided better traction even when wet, significantly reducing slip and fall incidents. This increased safety for shoppers and employees and decreased the mall’s liability for accidents.
Desafiar : Engineers faced adhesion problems between the steel and concrete components in a steel-concrete composite structure due to incompatible surface energies.
Solución : The engineering team applied a bonding agent to the steel beams to modify their surface energy. This agent enhanced compatibility between the steel and concrete, resulting in a robust bond. The composite structure exhibited improved load-bearing capacity and durability, ensuring the building’s safety and longevity.
Desafiar : An automotive assembly plant experienced paint adhesion problems on metal components, leading to defects and reduced vehicle durability.
Solución : The engineering team improved paint adhesion by selecting a suitable metal pretreatment process. They tested various processes and chose plasma cleaning, which had the lowest surface tension. This solution ensured a durable, long-lasting finish on the vehicles.
Si está interesado en implementar estas u otras aplicaciones, póngase en contacto con nosotros.
In an industry where precision reigns supreme, where do Construction 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 for determining the tensile strength of concrete near the prepared surface, which can be used as an indicator of the adequacy of surface preparation before applying a repair or an overlay material. This method is useful to evaluate the bond strength to the substrate or the tensile strength of the overlay or substrate (whichever is weaker) and the adhesive strength of bonding agents.
This standard provides terms and classifications, characteristics, and marking requirements for ceramic tiles of the best commercial quality (first quality) [9]. ISO prescribes documents that constitute this standard. The documents that are specifically related to surface property are
ISO 10545-2, Ceramic tiles — Part 2: Determination of dimensions and surface quality
ISO 10545-7, Ceramic tiles — Part 7: Determination of resistance to surface abrasion for glazed tiles
ISO 27448:2009(en) Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) — Test method for self-cleaning performance of semiconducting photocatalytic materials — Measurement of water contact angle
This standard is related to fine ceramics material. It provides a test method to determine the self-cleaning performance of materials that contain a photocatalyst or have photocatalytic films on the surface. These materials are usually made from semiconducting metal oxides such as titanium dioxide. This method can be used to measure the water contact angle under illumination with ultraviolet light, which is one of the indices influencing the self-cleaning performance of photocatalytic materials
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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