Inżynieria powierzchni - Surface engineering
Inżynieria powierzchni to poddyscyplina materiałoznawstwa zajmująca się powierzchnią materii stałej. Ma zastosowanie w chemii , inżynierii mechanicznej i elektrotechnice (zwłaszcza w produkcji półprzewodników ).
Ciała stałe składają się z materiału sypkiego pokrytego powierzchnią. Powierzchnia wiążąca materiał sypki nazywana jest fazą powierzchniową . Działa jako interfejs do otaczającego środowiska. Materiał sypki w ciele stałym nazywany jest fazą sypką .
Faza powierzchniowa ciała stałego oddziałuje z otaczającym środowiskiem. Ta interakcja może z czasem degradować fazę powierzchni. Degradacja środowiskowa fazy powierzchniowej w czasie może być spowodowana zużyciem , korozją , zmęczeniem i pełzaniem .
Inżynieria powierzchni polega na zmianie właściwości fazy powierzchniowej w celu zmniejszenia degradacji w czasie. Osiąga się to poprzez uczynienie powierzchni odpornej na środowisko, w którym będzie używana. Zapewnia opłacalny materiał zapewniający solidną konstrukcję. Spektrum tematów reprezentujących różnorodny charakter dziedziny inżynierii powierzchni obejmuje technologie platerowania, nanotechnologie i nowe technologie oraz inżynierię powierzchni, charakterystykę i testowanie.
Aplikacje
Techniki inżynierii powierzchni są stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, rakietowym, energetycznym, elektronicznym, biomedycznym, tekstylnym, naftowym, petrochemicznym, chemicznym, stalowym, cementowym, obrabiarkowym i budowlanym, w tym w obróbce nawierzchni drogowych . Techniki inżynierii powierzchni można wykorzystać do opracowania szerokiego zakresu właściwości funkcjonalnych, w tym właściwości fizycznych, chemicznych, elektrycznych, elektronicznych, magnetycznych, mechanicznych, odporności na zużycie i korozję na wymaganych powierzchniach podłoża. Prawie wszystkie rodzaje materiałów, w tym metale, ceramikę, polimery i kompozyty, można pokrywać podobnymi lub niepodobnymi materiałami. Możliwe jest również formowanie powłok z nowszych materiałów (np. met glass. beta-C3N4), stopniowane osady, wieloskładnikowe osady itp. Zwięzły przegląd zastosowań inżynierii powierzchni znajduje się w niedawno opublikowanej książce „Wprowadzenie do inżynierii powierzchni” przez Cambridge University Press w 2017 r. (autor: PA Dearnley).
W 1995 r. rynek inżynierii powierzchniowej w Wielkiej Brytanii wart był 10 miliardów funtów. Powłoki, aby zapewnić trwałość powierzchni odpornej na zużycie i korozję, stanowiły w przybliżeniu połowę rynku.
W ostatnich latach nastąpiła zmiana paradygmatu w inżynierii powierzchni od starej galwanizacji do procesów takich jak osadzanie w fazie gazowej, dyfuzja, natryskiwanie termiczne i spawanie z wykorzystaniem zaawansowanych źródeł ciepła, takich jak plazma, laser, jon, elektron, mikrofala, promienie słoneczne, łuk pulsacyjny, pulsacyjne spalanie, iskra, tarcie i indukcja.
Szacuje się, że straty spowodowane zużyciem i korozją w USA wynoszą około 500 miliardów dolarów. W Stanach Zjednoczonych istnieje około 9524 zakładów (w tym przemysł motoryzacyjny, lotniczy, energetyczny i budowlany), które polegają na powierzchniach inżynieryjnych przy wsparciu 23 466 branż.
Na całym świecie istnieje około 65 instytucji akademickich zajmujących się badaniami i edukacją w zakresie inżynierii powierzchni.
Techniki czyszczenia powierzchni
Czyszczenie powierzchni, synonimicznie określane jako czyszczenie na sucho, to technika czyszczenia mechanicznego stosowana w celu zmniejszenia powierzchniowych zabrudzeń, kurzu, brudu, odchodów owadów, narostów lub innych osadów na powierzchni. (Czyszczenie na sucho, ponieważ termin ten jest używany w konserwacji papieru, nie wykorzystuje rozpuszczalników organicznych.) Czyszczenie powierzchni może być stosowane jako niezależna technika czyszczenia, jako jeden etap (zwykle pierwszy) w bardziej kompleksowej obróbce lub jako wstęp do dalszych zabiegów (np. zanurzenie w wodzie), które mogą powodować nieodwracalne osadzanie się brudu we włóknach papieru.
Cel, powód
Celem czyszczenia powierzchni jest zmniejszenie możliwości uszkodzenia artefaktów papierowych poprzez usunięcie obcego materiału, który może być ścierny, kwaśny, higroskopijny lub degradujący. Decyzja o usunięciu brudu powierzchniowego jest również podyktowana względami estetycznymi, gdy zakłóca widoczność obrazów lub informacji. Należy podjąć decyzję równoważąc prawdopodobną pielęgnację każdego obiektu z możliwymi problemami związanymi z czyszczeniem powierzchni.
Zobacz też
- Cement modyfikowany energetycznie – klasa cementów obrabianych mechanicznie w celu przekształcenia reaktywności
- Wykańczanie powierzchni – szereg procesów, które zmieniają powierzchnię przedmiotu w celu uzyskania określonej właściwości
- Nauka o powierzchni – Badanie zjawisk fizycznych i chemicznych zachodzących na styku dwóch faz
- Metrologia powierzchni – Pomiar cech małoskalowych na powierzchniach
- Trybologia – nauka i inżynieria interakcji powierzchni w ruchu względnym
Bibliografia
- R. Chattopadhyay, „Advanced Thermally Assisted Surface Engineering Processes” Kluwer Academic Publishers, MA, USA (obecnie Springer, NY), 2004, ISBN 1-4020-7696-7 , E- ISBN 1-4020-7764-5 .
- R. Chattopadhyay, „Analiza, obróbka i profilaktyka zużycia powierzchni”, ASM-International, Materials Park, Ohio, USA, 2001, ISBN 0-87170-702-0 .
- Sanjay Kumar Thakur i R. Gopal Krishnan, „Postępy w stosowanej inżynierii powierzchni”, Research Publishing Services , Singapur, 2011, ISBN 978-981-08-7922-8 .