Поверхностная инженерия - Surface engineering
Поверхностная инженерия - это дисциплина материаловедения, которая занимается изучением поверхности твердого вещества. Он применяется в химии , машиностроении и электротехнике (особенно в производстве полупроводников ).
Твердые тела состоят из объемного материала, покрытого поверхностью. Поверхность, ограничивающая объемный материал, называется поверхностной фазой . Он действует как интерфейс для окружающей среды. Объемный материал в твердом состоянии называется объемной фазой .
Поверхностная фаза твердого тела взаимодействует с окружающей средой. Это взаимодействие может со временем ухудшить поверхностную фазу. Ухудшение поверхностной фазы в окружающей среде с течением времени может быть вызвано износом , коррозией , усталостью и ползучестью .
Инженерия поверхности включает изменение свойств поверхностной фазы, чтобы уменьшить деградацию с течением времени. Это достигается за счет обеспечения устойчивости поверхности к среде, в которой она будет использоваться. Это экономичный материал для прочной конструкции. Спектр тем, отражающих разнообразный характер области инженерии поверхностей, включает технологии нанесения покрытий, нано- и новейшие технологии, а также инженерию поверхностей, определение характеристик и испытания.
Приложения
Технологии обработки поверхностей используются в автомобильной, аэрокосмической, ракетной, энергетической, электронной, биомедицинской, текстильной, нефтяной, нефтехимической, химической, сталелитейной, цементной, станкостроительной и строительной отраслях, включая покрытие дорог . Методы инженерии поверхности могут использоваться для разработки широкого диапазона функциональных свойств, включая физические, химические, электрические, электронные, магнитные, механические, износостойкие и коррозионно-стойкие свойства на требуемых поверхностях подложки. Почти все типы материалов, включая металлы, керамику, полимеры и композиты, могут быть покрыты одинаковыми или разнородными материалами. Также возможно формировать покрытия из более новых материалов (например, из металла, бета-C3N4), градиентных отложений, многокомпонентных отложений и т. Д. Краткий обзор приложений для обработки поверхностей дан в недавно опубликованной книге «Введение в инженерию поверхностей». издано Cambridge University Press в 2017 г. (автор - П.А. Дернли).
В 1995 году рынок поверхностных работ в Соединенном Королевстве составлял 10 миллиардов фунтов стерлингов. Покрытия, обеспечивающие устойчивость поверхности к износу и коррозии, составляли примерно половину рынка.
В последние годы произошел сдвиг парадигмы в инженерии поверхностей от устаревшего гальванического покрытия к таким процессам, как осаждение из паровой фазы, диффузия, термическое напыление и сварка с использованием передовых источников тепла, таких как плазма, лазер, ион, электрон, микроволновая печь, солнечные лучи, импульсная дуга, импульсное горение, искра, трение и индукция.
По оценкам, потери из-за износа и коррозии в США составляют примерно 500 миллиардов долларов. В США около 9524 предприятий (включая автомобилестроение, авиастроение, энергетику и строительство) зависят от инженерных поверхностей при поддержке 23 466 предприятий.
Во всем мире около 65 академических институтов занимаются исследованиями и обучением в области инженерии поверхностей.
Методы очистки поверхностей
Очистка поверхности, синонимом которой является химическая чистка, представляет собой метод механической очистки, используемый для уменьшения поверхностного загрязнения, пыли, сажи, помета насекомых, отложений или других поверхностных отложений. (Сухая чистка, как этот термин используется при консервации бумаги, не предполагает использования органических растворителей.) Очистка поверхности может использоваться как независимый метод очистки, как один шаг (обычно первый) в более комплексной обработке или как прелюдия к дальнейшим обработкам (например, погружение в воду), которые могут вызвать необратимое оседание грязи в бумажных волокнах.
Цель
Цель очистки поверхности - снизить вероятность повреждения бумажных артефактов путем удаления посторонних материалов, которые могут быть абразивными, кислотными, гигроскопичными или разрушающими. Решение удалить поверхностную грязь также из эстетических соображений, когда она мешает видимости изображений или информации. Решение должно быть принято, балансируя вероятный уход за каждым объектом с возможными проблемами, связанными с очисткой поверхности.
Смотрите также
- Энергетически модифицированный цемент - класс цементов, подвергнутых механической обработке для преобразования реакционной способности.
- Обработка поверхности - ряд процессов, которые изменяют поверхность предмета для достижения определенного свойства.
- Наука о поверхности - Изучение физических и химических явлений, которые происходят на границе двух фаз.
- Метрология поверхности - измерение мелкомасштабных элементов на поверхности.
- Трибология - наука и техника взаимодействующих поверхностей в относительном движении.
Рекомендации
- Р. Чаттопадхьяй, «Продвинутые процессы поверхностной инженерии с термической поддержкой» Kluwer Academic Publishers, Массачусетс, США (ныне Спрингер, Нью-Йорк), 2004, ISBN 1-4020-7696-7 , E- ISBN 1-4020-7764-5 .
- Р. Чаттопадхай, «Поверхностный износ - анализ, обработка и профилактика», ASM-International, Materials Park, OH, США, 2001, ISBN 0-87170-702-0 .
- Санджай Кумар Тхакур и Р. Гопал Кришнан, «Достижения в прикладной инженерии поверхностей», Research Publishing Services , Сингапур, 2011 г., ISBN 978-981-08-7922-8 .