電子行業可以提供電路板和電子元件。電子設備中使用的集成電路是建立在由半導體材料制成的晶圓上。硅是使用廣泛的半導體材料。硅片在芯片制造之前經過嚴苛的清潔程序。使用接觸角儀檢測硅晶片表面的清潔度。聚合物也被用于電子工業中，作為芯片和芯片載體的絕緣層材料，而涂層的質量和均勻性是最重要的。

[表面清潔度-清潔度]

您需要表征或評價表面清潔度嗎？

表面環繞著我們，無處不在。 我們在其上，活在其中并利用它們。在許多情況下，表面的清潔度是感興趣的和重要的，在某些情況下甚至是關鍵的。 “清潔”的含義當然是一個定義問題，涵蓋了從宏觀一直到納米尺度以及這區間的所有尺度的清潔。

當想到清潔時，我們腦海中的第一類表面就是我們日常生活中所用的房屋和物體的表面——廚房，浴室，衣服，也許還有我們的交通工具，比如我們的汽車。但我們也期望公共場所應該是衛生的 - 餐館，公共交通和醫院。后者是納米級潔凈度很關鍵的領域之一。例如，醫院手術工具和其他表面的清潔是成功手術和防止疾病傳播的關鍵。在離我們更遠的地方，例如食品，藥品或其他敏感物質的生產和加工行業，從一個零部件的制造轉向另一個零部件可能需要在兩者之間進行表面衛生處理。或者在電子和光學行業以及電路或涂層的制造中，最輕微的灰塵分子就可能是災難性的。發電廠中的輸油管道和熱交換器等其他結構會隨著時間的流逝而暴露于污染之中，伴隨不需要的物質積聚，例如沉積物形成、結垢、生物膜形成和結垢等，均可能阻礙功能。

實時表征和評價表面清潔度

QSense QCM-D可以在納米尺度上測量和量化沉淀物、水垢堆積和生物膜形成，以及實時和定量地去除相同的沉積物。優化條件以減少或防止不需要的物質聚集非常重要， 您可以在改變環境之前、之后和期間對清潔度進行表征。在清潔如評估廚房清潔度、描述生物膜形成和測量原油管道污垢中的瀝青質吸附等方面，可以幫助開發消除它們的方法或添加劑。

通過接觸角測量快速評價表面清潔度

清潔和洗滌劑配方的效率可以通過接觸角測量來評估。

清潔和處理表面的表面自由能與清潔度和表面組成直接相關。接觸角是所有表面分析技術中靈敏的一種，因為即使是表面的納米尺寸也會影響潤濕行為。 作為一種簡單快速的測量技術，接觸角通常用于跟蹤清潔過程和清潔溶液的效率。 因此，在清潔度控制至關重要的領域，接觸角測量是非常合適的質量控制方法。 通過自動化的Theta進行接觸角測量，為清潔度評估提供了一種獨立于用戶且快速的方法。

硅片和電路板的清潔度是確保最終產品優化功能的重要因素。 玻璃表面的潔凈度例如瓶子的噴墨印刷或使用粘合劑進行標簽應用等直接影響后續加工步驟的質量。 測量玻璃污染有助于減少浪費并確保高效生產。

ASTM C813-90 – 采用接觸角測量玻璃的疏水性污染

[表面處理和涂料-功能性納米和納米顆粒涂層]

傳統的涂層通常用于保護下方的材料或改善其視覺外觀。 此外，用于其他功能的涂料吸引了越來越多的研究興趣。 這些類型的涂層通常被稱為功能性涂層。

不同的功能性涂層的用途廣泛，但研究最多的是防污、抗菌、導電、自清潔、光和熱致變色、自愈和超疏水涂層。

根據涂層需要滿足的功能，需要采用不同的涂層策略。 可以通過使用浸漬鍍膜制備簡單的功能性涂層，僅需要對涂層的結構和層厚度進行少量控制。 對于更先進的涂層，Langmuir-Blodgett和Langmuir-Schaefer技術可精確控制薄膜厚度和封裝密度。Langmuir-Blodgett技術已被用于沉積用于智能窗戶的納米粒子以及用于電子應用的石墨烯的沉積。 也可以通過QSense QCM-D來表征納米顆粒的沉積和功能性納米復合結構的構建。

有幾種工具可用于涂層的視覺、分子和潤濕性表征。

超疏水涂層的表征

超疏水涂層由于其在諸如自清潔窗口或防冰表面上的應用而得到了廣泛的關注。根據定義，當與水的靜態接觸角超過150°并且接觸角滯后低時可實現超疏水性。因此可通過測量靜態和動態接觸角來完成超疏水涂層的表征。

觀看錄制的網絡研討會：超疏水表面 – 從實驗室到現實生活應用

博客文章：超疏水表面的耐久性 – 現實生活應用的最大障礙

用于智能窗戶涂層的納米顆粒的沉積

隨著我們越來越關心地球的未來，不同的節能方式正在受到更多的研究。 我們的大部分能源消耗都用于加熱或冷卻建筑物。可以有不同的解決方案來改善我們建筑物的隔熱性能，新穎的智能窗戶成為人們關注的焦點。其中一類有趣的智能窗戶是由溫致變色材料制成的，它可以隨著溫度的變化而改變顏色。 因此，涂有熱致變色薄膜的窗戶能夠控制通過玻璃的熱量交換。 在寒冷的天氣里，將熱量保存在室內；在炎熱的時候，窗戶可阻止來自太陽的紅外輻射進入建筑物。

倫敦大學學院（UCL）的研究人員利用Langmuir-Blodgett（LB）技術開發了用聚苯乙烯納米球涂布玻璃表面的方法[1]。他們使用LB制備了高度有序的納米粒子層，這些納米粒子層可用作后續工藝中的蝕刻掩模。生成的納米結構可以涂覆二氧化釩，使得窗戶具有在飛蛾眼中發現的相同的抗反射性質。 它將房間內部反射的光線數量減少到5％以下，這比其他原型的二氧化釩涂層窗戶獲得的效果好得多[2].。

在KSV NIMA中型槽上使用Langmuir-Blodgett技術在一片石英基底上沉積200nm直徑的聚苯乙烯納米球單分子層。

（a）單分子層的AFM圖像，（b）同一圖像的傅立葉變換，表現出用該技術可實現的優異結晶度。 版權 Dr. Alaric Taylor。

除了改善窗戶的反射特性之外，納米結構也能自清潔。 窗戶表面非常耐水，這意味著當雨滴落在表面時它們會形成球形水滴，很容易從窗戶上滾落，收集污垢、灰塵和其他污染物，并將其帶走。尤其對于在窗戶清潔具有挑戰性的摩天大樓中使用的窗戶，這是非常需要的性能。通過使用靜態和動態接觸角測量，研究人員廣泛研究了表面的自清潔性能。

[1] Taylor, A. Motheye smart windows Bio-inspired, temperature-responsive glazing for passive regulation of building temperature with the ability to self-clean (Unpublished doctoral thesis). (2016) University College London, London, UK.

[2] Taylor, A. et. al., A Bioinspired solution for spectrally selective thermochromic VO2 coated intelligent glazing, Optics Express 21 (2013) A752.

[觀看錄制的網絡研討會：利用 Langmuir-Blodgett沉積高度有序的納米顆粒薄膜， Alaric Taylor， UCL大學EPSRC研究員]

博客文章：高度有序的納米粒子薄膜

用于電子應用的石墨烯單分子層的沉積和表征

單層石墨烯（SG）是第一個真正的二維材料，已被證明具有許多優異的材料特性，如高導電性和導熱性以及高拉伸強度。許多人認為石墨烯是迄今為止發現的最有前途和多功能的材料之一。例如：該材料的潛在應用包括建造更小更快的電子電路、開發更強大和更靈活的建筑材料以及創建更高效的電池。石墨烯既可以用作n型導體，也可以用作p型導體。并且由于其半導體性質，引發了人們對其未來某一天會取代電子器件中的硅的猜測。由于單層石墨烯的電性能和透明性以及良好的耐化學性，石墨烯最有意思的應用之一是在光電子學中用它代替銦錫氧化物（ITO）或氟氧化錫（FTO）作為太陽能電池和發光二極管。 [1-3]

制備單層石墨烯有幾種不同的方法。 最有希望用于大規模工業用途的是不同的液相剝離方法，其通常生成單層石墨烯或單層氧化石墨烯（SGO）的分散液。 面臨的挑戰是如何將單層石墨烯或單層氧化石墨烯從分散液中以受控的方式轉移到支持體上。 Langmuir-Blodgett和Langmuir-Schaefer（LS）沉積近來在制備具有高度可控的石墨烯層中顯示出可喜的成果。

使用布魯斯特角顯微鏡和PM-IRRAS直接在Langmuir槽上進行石墨烯氧化物薄膜的表征。 使用PM-IRRAS還可以表征沉積在固體基材上的薄膜。

應用文摘：單層石墨烯和氧化石墨烯薄膜的沉積和表征

應用文摘：薄膜結構成像：布魯斯特角顯微鏡

應用概述：制造高度有序的納米顆粒薄膜

太陽能電池板表面的功能性涂層

太陽能電池（也稱為光伏電池）是一種通過光伏效應將光能直接轉換成電能的電子設備（見圖1）。 有幾種可用的太陽能電池，最常見的是在硅片上制造的。其他的太陽能電池類型包括薄膜、染料敏化和有機/聚合物太陽能電池。由于制造工藝簡單，硅太陽能電池是迄今為止常用的太陽能電池，擁有超過80％市場的份額，而其他太陽能電池類型提供了諸如靈活性等某些附加優點。

目前，在世界各地的大學和研究機構中有許多活躍在光伏領域的研究小組。本研究大致可分為三個方面：

·使當前的技術太陽能電池更便宜和/或更有效率地與其他能源競爭。

·開發基于新太陽能電池架構設計的新技術。

·開發作為光吸收劑和電荷載體的新材料。

傳統的太陽能電池的頂層是一層涂有防反射（AR）涂層的薄防護玻璃。 防反射涂層用于增加光子的吸收，并以這種方式提高太陽能電池的效率。 溶膠 – 凝膠浸涂技術是廣泛用于大面積生產防反射涂層的方法。

在制造過程中，確保太陽能電池上不同層之間良好的粘合是非常重要的。 通常使用接觸角測量，因為良好的潤濕性表明良好的粘附性。

應用概述：制造高度有序的納米顆粒薄膜

應用文摘：太陽能電池行業的接觸角測量

采用Langmuir-Blodgett法沉積高度可控的納米博膜

[功能涂料-傳感器]

生活在當今社會，信息和可預測性受到高度重視，我們圍繞著大量的傳感器來探測、探測和測量周圍環境的各個方面。每天收集的信息量非常大，溫度、氣壓、光照強度或有毒物質只是其中的一些例子。

有時收集的數據僅僅是給我們提供信息和生活便利性，例如給我們一個信息，以便我們決定外出時是否帶一件額外的毛衣。但它也可以用作決定是否需要調節和控制，例如驗證壓力值是否保持在預設的最大值和最小值內。每種傳感器類型都基于特定的檢測方法，可以監控感興趣的參數。

生物傳感器是傳感器的一個子類。生物傳感器利用自然界設計的生物識別系統來進行檢測，如與受體結合的目標物。然后這些信息被轉換并收集讀數。基于導電聚合物的傳感器由于其高的應用潛力而正被深入研究。Langmuir-Blodgett技術能夠生產高度組裝的可控厚度薄膜，因此也已被用于傳感器應用中，。這些傳感器已被用于氣體傳感器以及溶液中痕量抗生素的檢測。不同的檢測手段從光學檢測到電導率測量都在被應用。

QSense QCM-D作為聲學生物傳感器

生物傳感器應用于許多領域，如醫療應用、食品工業和國防。除生物識別元件外，生物傳感器還包含兩個部分：可以檢測生物識別的傳感器以及可解釋的信號讀出。傳感器可以基于不同的原理。一種常見的傳感器原理是聲學傳感如石英晶體微量天平（QCM）。基于壓電原理進行檢測的QCM技術是生物傳感中的一種方法，并且在生物傳感器開發和應用中已經使用了幾十年。

正如這篇廣為流傳且詳細的聲學生物傳感器綜述所詳述的，生物傳感器的生物檢測系統可以根據抗體、蛋白質、DNA、細胞、脂質結構、碳水化合物和納米顆粒等進行設計及構建相關模塊。構建模塊和識別組件的范圍從小到大，能夠檢測從重金屬離子和DNA雜交到細胞附著、增殖和生長以及細胞對外部刺激的響應。潛在的檢測系統范圍非常廣泛，并且在不斷探索傳感器界面處理策略來提高其靈敏度和選擇性。

導電聚合物基傳感器

隨著小型化設備越來越受到重視，新開發的納米材料可以進一步發展這一領域。許多這類材料的制備不能用傳統的微制造方法，而是使用一些新興的技術。

導電聚合物如聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯及其衍生物已被用作氣體傳感器的活性層以及用于固定化酶生物傳感器的制作。由導電聚合物制成的傳感器具有許多優秀的特性，例如高靈敏度和短響應時間。導電聚合物也容易合成，并且它們具有良好的機械性能。LB膜分析儀可用于制備較大面積的高度可控導電聚合物薄膜。