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Escrito por Dr. Amit Pratap Singh
Reseña escrita por Dr. Alidad Amirfazli
Revisado: 28
Esta es una guía práctica de la Ciencia de Superficies para investigadores que trabajan en la Industria del Transporte.
En esta nueva guía aprenderás todo sobre:
Vamos a sumergirnos en ello.
La industria del transporte cuenta con una amplia gama de proveedores de servicios, que abarcan el transporte aéreo, por carretera, ferroviario y marítimo. Se extiende más allá del simple movimiento, incluyendo también el almacenamiento, la manipulación, la estiba y los servicios de valor añadido como el embalaje, el etiquetado y el montaje. La optimización de las características de la superficie de acuerdo con las necesidades específicas de cada servicio juega un papel crucial en todas estas áreas, mejorando en última instancia la eficiencia general.
Utilizamos las propiedades de superficie importantes que se indican a continuación para comprender el comportamiento de los productos de transporte y mejorar su calidad.
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
Dentro de la industria del transporte, varios estudios de caso ejemplifican las ventajas de realizar mediciones de propiedades superficiales.
Para combatir la peligrosa amenaza de la acumulación de hielo en las alas de los aviones, se están desarrollando recubrimientos con un doble propósito: anticongelante y descongelante. Estos recubrimientos deben repeler eficazmente las gotas de agua, evitar la formación de hielo tanto en estado de vapor como de líquido y, lo que es más importante, reducir significativamente la adherencia del hielo una vez que se forma. La medición del ángulo de contacto y el ángulo de deslizamiento se vuelve crucial para evaluar la efectividad de los recubrimientos superhidrofóbicos para el deshielo. Al diseñar recubrimientos antihielo con un ángulo de deslizamiento bajo, podemos evitar que el hielo se pegue y facilitar su fácil eliminación, ahorrando tiempo y recursos durante los procedimientos de deshielo.
A pesar de sus excelentes propiedades mecánicas y térmicas, las aleaciones de titanio utilizadas en el transporte aeroespacial y automotriz sufren de baja adherencia y corrosión. Para hacer frente a este desafío, podemos crear superficies de baja humectación en el sustrato de aleación. La anodización, por ejemplo, se puede utilizar en la aleación Ti6Al4V para lograr un notable ángulo de contacto con el agua de 158° y un ángulo de deslizamiento de 5,3°, creando una superficie altamente antiadherente. Alternativamente, se puede emplear una combinación de arenado y un método hidrotermal para preparar estructuras jerárquicas a micro-nanoescala en aleaciones de Ti6Al4V. Este método mejora aún más el ángulo de contacto con el agua a 161° y el ángulo de deslizamiento a solo 3°, mejorando significativamente las propiedades antiadhesivas.
Si está interesado en implementar estas u otras aplicaciones, póngase en contacto con nosotros.
En una industria donde reina la precisión, ¿a dónde recurren los fabricantes de transporte para asegurarse de que sus productos puedan sobrevivir al escrutinio? La respuesta está en las normas y directrices: la brújula que guía a los fabricantes de cosméticos a través del complejo laberinto de la calidad y el rendimiento.
Esta norma es valiosa para evaluar la humectabilidad de la superficie. De acuerdo con esta norma, una superficie que acepta fácilmente la humectación es más propicia para lograr una adhesión y apariencia favorables del recubrimiento, y menos susceptible a los defectos asociados con la tensión superficial, como arrastre, cráteres, agujeros y cáscara de naranja. El procedimiento consiste en medir el ángulo de contacto cuando se aplica una gota de líquido a una superficie recubierta, sustrato o disco de pigmento preformado. Centrándose específicamente en el avance de los ángulos de contacto, esta práctica está diseñada para complementar las instrucciones del fabricante para el dispositivo de medición, sirviendo como guía complementaria sin reemplazar las pautas del fabricante.
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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