science >> Wetenschap >  >> Fysica

Dip-coating:hoe de dikte van dunne films voorspellen?

Zelfs met chocolade het is mogelijk om de laagdikte op een staaf te meten, of op een vinger. Krediet:ESPCI Parijs

De immersiemethode voor het aanbrengen van een coating op een object vormt een centrale uitdaging:het voorspellen van de dikte van de laag die het object zal bedekken. Deze vraag roept belangrijke financiële problemen op voor fabrikanten. Een team van het CBI-laboratorium van ESPCI Parijs en van het College de France heeft een experimenteel geverifieerd theoretisch raamwerk ontwikkeld om de laagdikte te voorspellen in het geval van vloeistoffen met vloeispanning. De onderzoekers rapporteerden zojuist hun bevindingen in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven .

Om een ​​object te bedekken met een vloeibare coating, het object wordt vaak ondergedompeld in een vloeistofreservoir en vervolgens eruit getrokken. Deze techniek, bekend als dip-coating, is eerder zowel experimenteel als numeriek bestudeerd wanneer de vloeistof een vloeigrens heeft (zoals verven, gels, lijmen, schuim of crème), maar een volledige beschrijving van het gedrag ontbrak. De onderzoekers hebben dit probleem aangepakt door een modelsysteem te bestuderen waarin axiale symmetrie een belangrijke rol speelt. Het houdt in dat een cilindrische staaf in een cilindrisch bad wordt gedompeld. Ze toonden aan dat de dikte van de afgezette coating het gevolg is van de vloeistofstroom die wordt veroorzaakt door de beweging van de staaf. Echter, deze stroom hangt voornamelijk af van de geometrie en afmetingen van het reservoir. Voor vloeispanningsvloeistoffen, het is dus de geometrie van het bad die de dikte van de afgezette film bepaalt (waarbij ook de afmetingen van het teruggetrokken voorwerp een belangrijke factor zijn).

Deze experimentele resultaten zijn in lijn met numerieke berekeningen van de vloeistofmechanica. Dit werk zal ongetwijfeld de fabrikanten interesseren die het dompelcoatingproces gebruiken om coatings aan te brengen, of het nu verven zijn, cement, gels of zelfs chocolade (de favoriet van de onderzoekers).