23Jan.2024
粒徑界達電位

表面改質方法與技術介紹:2大種類告訴你,膜厚與界達電位應用好重要!

在當今科技日新月異的時代,「表面改質」技術,儼然已經在產品性能提升和新應用開發中的重要作用。其中,「表面改質」技術作為材料科學的一個重要分支,已經成為提升材料性能、拓展應用領域的核心途徑。接下來,本文將對於「表面改質」的定義、目的與其應用技術進行深入分析,讓產業運用可以更加發揚光大!

表面改質方法與技術介紹

所謂的「表面改質」,是指對材料表面進行化學或物理上的處理,並以改變其表面性質或結構,從而達到特定的性能或應用需求。而這種處理可以涉及到添加新的化學物質、改變表面結構或調整表面性質,以增強材料的特定性能或提供特殊的功能。基本上,「表面改質」大致來說分為以下2種:

1. 肉眼看得見巨觀的


巨觀來說,一般是指大家物理性看得見的。舉例來說,在一個物品上面附著一層機能性薄膜,例如:防鏽、改變光學性質等等。
 

2. 肉眼看不見微觀的


微觀來說,一般是指化學性的物質,例如:加入添加劑到化學品中,也可以稱為表面修飾。可使溶液中的微粒子表面電荷或官能基產生改變電性,進而增加粒子的分散性或是與其他粒子的作用機制等等。

而化學性最常見的就是表面改質的過程中,分散劑是一種常用的添加劑,用來在材料中分散顆粒,並可防止它們凝聚或沉降。且分散劑有助於確保均勻的表面改質效果,並提高材料的穩定性和性能。
 

表面改質8大應用告訴你!

應用 說明
改善黏附性 使材料表面更容易與其他材料黏附,或提高塗層的附著力
增加耐磨性 使材料表面更耐磨,延長其使用壽命
提高抗腐蝕性 通過添加防腐劑或阻止氧氣、水分等侵入,改善材料對腐蝕的抵抗能力
提高光學性能 例如:減少反射、增加折射率等
功能性塗層 添加具有特殊功能的薄膜或塗層,如:抗細菌、自潔能力等
調整表面 能改變表面的親水性或疏水性,以影響其與液體的相互作用
增加導電性或絕緣性 通過添加導電性或絕緣性的物質,調整材料的導電性質
添加物 於化學品或食品中加入添加物,以增加保存期限

膜厚量測與界達電位如何運用表面改質技術?

膜厚量測

「表面改質」會有各種不同的目的性,若以物理性的「表面改質」來說,可以膜厚是最直接檢測改質成果。
因其厚度可能會直接影響,例如:在顯示器面板上各種薄膜的光學性質,或是在物件上面的潤滑層防鏽層等等厚度,都會直接影響我們想要達到的性質。舉例來說,在工具表面進行DLC(diamond‐like carbon)處理,可增加耐磨性。
📖延伸閱讀📖  :膜厚計種類有哪些?清楚了解技術原理,實際應用範圍一把抓!

多用途DLC鍍膜厚度測定

DLC膜厚1

DLC膜厚2

表面電位

除了厚度量測以外,也可以應用在量測物品表面的電性改變。
「表面改質」不一定是要coating 膜層上去,也可以用照光等方法進行。
例如:當光觸媒處理後,可藉由照光可以將物質表面由親油端表面改質為親水端,使得附著在表面的油汙能更輕鬆刷洗,且常見應用於大樓的建材表面中。

光觸媒超親水性的產生過程與表面界達電位的變化

光觸媒表面改質
 

「表面改質」也可使用接觸角的相關量測機台來測試,其接觸角比較起電位來說,會較為直觀但卻容易因為不同操作者而產生較大的誤差;甚至可能因表面粗糙度等影響,同樣電性卻會因粗糙度不同產生不同的接觸角結果。
故可與表面電位一起量測,做為相輔相成的參考數據。
另外,原來是帶負電的生物載玻片,也可將表面改質為 NH3+,使其更容易抓取帶負電的細胞。
 

細胞培養基版表面改質

細胞載玻片表面改質

界達電位

當然除了固體樣品的表面改質以外,也必須要提到化學性的表面改質。「界達電位」就是評估分散安定性的指標,其原理介紹
界達電位表面改質

例如:使用添加劑增加粒子間的分散性,是每一種材料的開發進程上必經的道路。常見的分散劑有SDS(Sodium dodecyl sulfate)、Tween 80、SHMP(Sodium hexametaphosphate)、AOT等等都是增加表面電性常用的分散劑種類。

加入SDS進行表面改質

加入SDS進行表面改質

此類劑型的分散劑,通常包括:離子型(陽離子、陰離子、非離子型)和非離子型;且界面活性劑,是可以在材料表面形成一層薄膜或電荷層,有助於分散和穩定固體顆粒。
當然分散劑也不能亂加,有些分散劑可能對這材料無效,或是加過頭反而出現反效果都是常見的現象。

加入添加劑後的界達電位變化

加入添加劑後的界達電位變化種類

必須針對不同的粒子,嘗試不同的添加劑種類以及濃度。而大塚的分析機台ELSZneo就能很好的用粒徑與界達電位等指標,來幫助研究人員判斷分散性&分散安定性的好壞。
若以上圖來看
  • (A)趨勢為添加分散劑後進行表面改質,使樣品的分散性提高,但是過頭了以後反而又降下來;
  • (B)是反向的趨勢,反而會讓分散性降低;
  • (C)就算是一種無效的添加劑,添加再多也沒有明顯的變化。
可再舉一個表面改質的常客,就是「奈米金」,可直接參考:《奈米金應用功效有哪些?從粒徑分佈深入探索,了解當前發展領域到哪裡!》一文。
 

微粒子電性表面改質的多種方法微粒子電性表面改質的多種方法


而微粒子的「表面改質」有多種方法,上面舉例是用電性進行的方法。但其實也有單純(a)改變表面電性,有利用表面官能基改變電性,也有(b)利用陰陽離子層直接積層的方法等等。

值得一提的是,除了最常見的利用電性改質的方法外,也有利用聚合物增加表面立體障礙力的分散方法;聚合物分散劑可以提供高分子量的分子,使其在材料中形成均勻的分散系統。這些分散劑的分子鏈,通常能夠包覆固體顆粒,以防止它們凝聚。
但此種方法分散的效果,目前並沒有一種有效的鑑定方法喔!

表面改質技術應用推薦|全新功能 提高操作便利性

👉表面改質後膜厚量測:顯微分光膜厚量測儀OPTM series

表面改質膜厚量測
OPTM顯微分光膜厚量測儀,是大塚膜厚家族中,功能最全面的機型。
可使用垂直分光的光干涉法,不會接觸破壞您寶貴的樣品;
再搭配最小3μm的顯微鏡及自動載台,單點對焦量測不需要一秒;
還可搭配自動載台可以快速得到樣品面內膜厚分布。
另外,也有可以設置於產線上量測頭機型。

【10分鐘了解光學膜厚】

 

光干涉法量測膜厚原理說明

膜厚是多個產業都需要監控的物性值,以光學式可以達到快速、非破壞、高精度、聚焦小面積等特性,為您介紹光干涉法的原理以及適用範圍。

👉重點段落
0:00 為什麼要量測膜厚?
0:57 膜厚量測的各種方法
2:02 光學如何量測膜厚?
5:11 顯微分光膜厚計OPTM
6:01 專利鏡頭高精度量測以及光學膜厚量測波段選擇
7:43 高速與聚焦小光斑量測
8:25 反射式顯微分光vs橢圓偏光儀
 

👉表面改質後表面電位量測:界達電位粒徑分析儀ELSZneo

表面改質電位量測

ELSZneo是大塚匯集了超過半世紀的研發經驗,推出的最新款界達電位粒徑分析儀。
不但可以量測稀薄溶液到完全不透光的濃溶液,也有獨家的固體表面電位量測功能,符合產業各種量測情境,並在表面改質後觀察其效果如何。
 

【10分鐘了解Zeta Potential】界達電位(介面電位)是什麼?了解量測原理方法,活用Zeta電位幫助樣品分散

Zeta Potential(又稱界達電位or介面電位)是在描述物質在溶液環境中的帶電狀態,又是如何影響分散性。量測高鹽度狀態下Zeta電位的方法,不同鹽度下Zeta電位的差異。

👉重點段落
0:00 什麼是Zeta Potential?
3:41 如何量測Zeta Potential?
5:19 電氣滲透流的影響與解析
7:35 水相與有機相下的Zeta Potential
10:27 延伸應用與Zeta電位機台推薦

想了解更多有關於「表面改質」應用技術,也都歡迎隨時到聯絡我們填寫表單,將有專人為你服務喔!

您目前為透過後台登入模式

商品搜尋

偵測到您已關閉Cookie,為提供最佳體驗,建議您使用Cookie瀏覽本網站以便使用本站各項功能

依據歐盟施行的個人資料保護法,我們致力於保護您的個人資料並提供您對個人資料的掌握。 我們已更新並將定期更新我們的隱私權政策,以遵循該個人資料保護法。請您參照我們最新版的 隱私權聲明
本網站使用cookies以提供更好的瀏覽體驗。如需了解更多關於本網站如何使用cookies 請按 這裏