《表面污染與清洗進(jìn)展》“Developments in Surface Contamination and Cleaning”叢書設(shè)定了如下目標(biāo)，即為人們了解膜狀和顆粒狀表面污染物的行為連續(xù)提供最前沿的關(guān)鍵視角。前五卷分別在2008年、2010年、2011年、2012年和2013年出版，專門論述了污染物的基本性質(zhì)、污染物的測試與表征方法以及去除污染物的技術(shù)等。本書是該叢書的第六卷。
在本書的各個(gè)章節(jié)中，相關(guān)主題方面的專家提供了有關(guān)清洗和清洗表征方面的最新綜述。
離子液體（IL）和低共熔溶劑（DES）是一類新型的低熔點(diǎn)材料，因具有獨(dú)特的性能使它們在清洗領(lǐng)域很有吸引力。Rajiv Kohli在其撰寫的第1章中討論了這些溶劑的特性，包括這些溶劑對很多污染物的高溶解度、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、低熔點(diǎn)（甚至低于273 K）、非常低的揮發(fā)性以及高電導(dǎo)率等。離子液體溶劑確實(shí)也存在不少缺點(diǎn)，例如成本高、合成復(fù)雜、重復(fù)利用時(shí)需要純化以及許多配方具有高毒性和難以生物降解等。目前已經(jīng)開發(fā)出一些能夠克服其中部分缺陷的DES配方。最近，離子液體和DES已被建議應(yīng)用于清洗領(lǐng)域，并且已經(jīng)被證明有效，盡管許多結(jié)果仍屬于實(shí)驗(yàn)室階段。應(yīng)用范圍包括刷洗去除微小污染物，清洗半導(dǎo)體晶片和集成電路，精密清洗航空航天部件，清除金屬表面氧化垢，金屬的電拋光，去除微生物，清潔藝術(shù)品，清洗油氣開采過程中的井筒，土壤清污以及清洗各種消費(fèi)品等。
Lirio Quintero和Norman F.Carnahan概述了微乳液在清洗領(lǐng)域的應(yīng)用。微乳液的獨(dú)特性質(zhì)（對油的高增溶性、低界面張力和自發(fā)形成）使它們在各種各樣的清洗應(yīng)用中表現(xiàn)出吸引力。微乳液已在工業(yè)清洗和家用清洗中獲得應(yīng)用。這些應(yīng)用包括家庭和工業(yè)洗衣廢水處理，受到污染的土壤、纖維和紡織品、壁畫、繪畫、紀(jì)念碑和建筑物等的清洗，以及在石油和天然氣工業(yè)中的各種應(yīng)用。
隨著設(shè)備結(jié)構(gòu)的減小、新材料和具有三維結(jié)構(gòu)特征設(shè)備的出現(xiàn)，清洗工藝正在受到不斷的挑戰(zhàn)。在清除“殺手”顆粒瑕疵時(shí)，必須保證不破壞脆弱的材料結(jié)構(gòu)、清洗所致的材料損失基本為零以及不使表面粗糙化。由James T.Snow,Masanobu Sato和Takayoshi Tanaka共同撰寫的第3章討論了雙流體噴霧清洗技術(shù)，這一技術(shù)在清除不同表面上的顆粒污染物方面極具應(yīng)用價(jià)值。利用雙流體噴霧中液滴的沖擊力清除顆粒污染物，被證明是一種高效而損害的半導(dǎo)體晶片清洗技術(shù)。噴嘴分別可以控制液滴的直徑和速度，以提供最佳的液滴能量。這一方式不僅提高了清洗效率，而且降低了由于液滴尺寸和速度的變化而導(dǎo)致被清洗部件損壞的可能性。
由Rajiv Kohli撰寫的另一章（第4章）是有關(guān)微生物清洗的綜述，即利用自然生成的微生物從不同類型的表面去除各種各樣的污染物。與傳統(tǒng)的溶劑清洗法相比，微生物清洗已經(jīng)被證明是一種有效的替代方法。這種方法是基于微生物對烴類化合物具有親和性，能夠消解這類化合物，并將其分解成害的二氧化碳、水和可溶性脂肪酸。這些微生物是非致病性的，處理和處置時(shí)是安全的。這一工藝是環(huán)境友好的，比溶劑清洗更經(jīng)濟(jì)，但不適用于高精密度的清洗。典型的應(yīng)用包括：零部件清洗，從混凝土和地板表面清除油和油脂，從生產(chǎn)設(shè)備、醫(yī)院、餐廳、食品加工廠以及一些類似場所的排水溝和隔油池中清除油脂，文物和建筑物的清洗，衛(wèi)生設(shè)施的清洗和殺菌，傷口清創(chuàng)，油田控制硫酸鹽還原菌，汞的生物回收，以及家庭和公共機(jī)構(gòu)的清洗等。
清潔度檢驗(yàn)在航空航天、生物醫(yī)學(xué)和半導(dǎo)體制造等很多工業(yè)過程中正變得越來越重要。Darren L.Williams和Trisha M.O’Bryon考察了躺滴法測定接觸角在表面能測定和清潔度檢驗(yàn)方面的實(shí)用性。他們總結(jié)了能夠選用的方法、商品化儀器、相關(guān)專利以及最前沿的與接觸角測量有關(guān)的文獻(xiàn)。在此基礎(chǔ)上他們又?jǐn)⑹隽烁倪M(jìn)的接觸角測量技術(shù)在大型表面測量中的應(yīng)用，包括這些變化給測量準(zhǔn)確度和測量精密度帶來的影響，并提出了相應(yīng)的校正方法，包括使用可以模擬躺滴大小和形狀的標(biāo)準(zhǔn)參照物。這些驗(yàn)證工具與改進(jìn)的接觸角測量技術(shù)的結(jié)合滿足了不斷增長的能夠自動化進(jìn)行的清潔度檢驗(yàn)方法的需求。
關(guān)于表面污染物的影響、表征及去除技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)狀和最新進(jìn)展，本書的內(nèi)容提供了有價(jià)值的信息。本書對于在政府、學(xué)術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域從事研究開發(fā)、制造、工藝及質(zhì)量控制的行業(yè)人員有重要價(jià)值，對于制定微電子學(xué)、航空航天、光學(xué)、靜電印刷、接縫(黏合)劑和其它工業(yè)領(lǐng)域的采購規(guī)范有借鑒作用。
在此我們由衷地感謝本書的所有作者對本書的貢獻(xiàn)以及他們的熱情和合作精神。真誠地感謝出版商F.Hellwig和M.Deans對這一系列特別是本卷一如既往的支持。感謝Elsevier的R.Corbani和相關(guān)編輯人員對本書的出版提供的巨大幫助。我們還要感謝約翰遜航天中心STI圖書館的工作人員，他們在快速查找和確定模糊參考資料方面作出了努力。
Rajiv Kohli
Houston,Texas,USA
Kash Mittal
Hopewell Junction,New York,USA
第1章 用離子液體去除表面污染物 001
1.1 引言 002
1.2 表面清潔度等級 003
1.3 離子液體 004
1.3.1 背景 004
1.3.2 縮寫和術(shù)語 006
1.3.3 基本特性 008
1.3.4 熱力學(xué)性質(zhì) 012
1.3.5 揮發(fā)性 015
1.3.6 影響溶解性的因素 015
1.3.7 熱力學(xué)性質(zhì)的建模和預(yù)測 016
1.3.8 黏度 017
1.3.9 電導(dǎo)率和高真空分析應(yīng)用 020
1.3.10 毒性問題 021
1.3.11 數(shù)據(jù)匯編 023
1.3.12 深共熔溶劑 024
1.4 用離子液體進(jìn)行清洗的原理 026
1.4.1 基本原理 026
1.4.2 成本因素 027
1.5 離子液體清洗的優(yōu)缺點(diǎn) 028
1.5.1 優(yōu)點(diǎn) 029
1.5.2 缺點(diǎn) 029
1.6 應(yīng)用 030
1.6.1 半導(dǎo)體的清洗 030
1.6.2 刷洗 031
1.6.3 機(jī)器零件的清洗 032
1.6.4 電拋光 034
1.6.5 使用離子液體和超臨界氣體的清洗 034
1.6.6 含油沙粒和顆粒類物質(zhì)的清洗 035
1.6.7 有害物質(zhì)的凈化 035
1.6.8 微生物污染 035
1.6.9 原位清洗 036
1.6.10 藝術(shù)品的清洗 036
1.6.11 工業(yè)應(yīng)用 037
1.6.12 消費(fèi)品方面的應(yīng)用 039
1.7 小結(jié) 040
參考文獻(xiàn) 040
第2章 微乳液清潔法 063
2.1 引言 064
2.2 微乳液的類型、配方和性質(zhì) 064
2.2.1 配方 064
2.2.2 微乳液的性能 071
2.2.2.1 增溶 071
2.2.2.2 界面張力 072
2.2.2.3 接觸角和潤濕性 073
2.3 表面清潔的基本過程及原理 074
2.4 用微乳液清潔表面和去除污染物 077
2.5 微乳液清潔劑的設(shè)計(jì)和評價(jià)方法 078
2.6 微乳液清潔的應(yīng)用 079
2.6.1 清洗油污染的鉆屑 080
2.6.2 油基鉆井液轉(zhuǎn)換成水基鉆井液時(shí)鉆井孔的清潔 082
2.6.3 油氣井井筒附近的清洗 084
2.6.3.1 裸眼完井中去除油基流體濾餅 085
2.6.3.2 套管井完井中消除地層損害 088
2.6.4 其它清洗方面的應(yīng)用 089
2.6.4.1 廢水的清潔和微乳液泡沫浮選 089
2.6.4.2 微乳液清洗受污染的土壤和地下水 090
2.6.4.3 微乳液清潔紡織用品 091
2.6.4.4 使用非水溶劑的微乳液清洗 092
2.6.4.5 微乳液清洗建筑物外部 092
2.6.4.6 微乳液清洗壁畫和藝術(shù)品 092
2.6.4.7 微乳液清洗原油油藏 093
2.6.4.8 微乳液清洗頁巖和其它巖層中的壓裂凝膠 094
2.7 總結(jié)與展望 094
參考文獻(xiàn) 095
第3章 雙流體噴霧技術(shù)清除固體微粒 101
3.1 引言 102
3.2 顆粒與黏附力 103
3.3 清洗工藝窗口 103
3.3.1 理論預(yù)測 104
3.3.2 實(shí)驗(yàn)研究 107
3.4 顆粒去除技術(shù)概況 109
3.5 雙流體噴霧清洗 110
3.5.1 系統(tǒng)描述 110
3.5.2 液滴沖擊能量 111
3.5.2.1 沖擊固體表面 111
3.5.2.2 皇冠的形成 112
3.5.2.3 沖擊液體膜 113
3.6 雙流體噴霧進(jìn)展 115
3.7 先進(jìn)噴霧技術(shù)開發(fā) 120
3.7.1 噴頭的開發(fā) 120
3.7.2 液滴能量密度 121
3.7.3 致?lián)p閾值 122
3.8 總結(jié)和展望 126
參考文獻(xiàn) 127
第4章 利用微生物清除表面污染物 133
4.1 引言 134
4.2 表面污染和清潔度等級 134
4.3 背景 134
4.4 微生物清洗原理 136
4.5 清洗系統(tǒng) 137
4.5.1 零件清洗機(jī) 137
4.5.2 清洗溶液和微生物成分 138
4.5.3 微生物的應(yīng)用 139
4.5.4 污染物的種類 139
4.5.5 基質(zhì)的種類 140
4.5.6 零件清洗 140
4.5.7 成本 142
4.6 微生物清洗的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 143
4.6.1 優(yōu)點(diǎn) 143
4.6.2 缺點(diǎn) 144
4.7 應(yīng)用 144
4.7.1 零件清洗 145
4.7.2 去除油脂 145
4.7.3 油田硫酸鹽還原菌 146
4.7.4 細(xì)菌的表征和表面清潔度的監(jiān)測 146
4.7.5 汞的生物去除 147
4.7.6 傷口清創(chuàng) 147
4.7.7 消毒和清洗 147
4.7.8 歷史藝術(shù)品與建筑物的清洗 148
4.7.9 家庭和機(jī)構(gòu)應(yīng)用 149
4.8 小結(jié) 150
參考文獻(xiàn) 150
第5章 大型表面清潔度檢驗(yàn)——確立對接觸角技術(shù)的信心 157
5.1 背景 158
5.1.1 范圍 158
5.1.2 表面清潔度和表面能 158
5.2 方法介紹 161
5.2.1 傳統(tǒng)和新型數(shù)字化接觸角技術(shù) 161
5.2.1.1 側(cè)面方法（半角、液滴形狀分析和蛇形法） 162
5.2.1.2 一種新型的數(shù)字化自上而下法 164
5.2.1.3 反射角法 165
5.2.2 文獻(xiàn)或工業(yè)領(lǐng)域建議的標(biāo)準(zhǔn)參照物 166
5.2.3 標(biāo)準(zhǔn)參照物材料 167
5.3 優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 168
5.3.1 人員培訓(xùn) 168
5.3.2 方法比較 169
5.4 結(jié)果 169
5.4.1 成像選擇舉例 169
5.4.2 性能比較舉例 170
5.4.3 人員培訓(xùn)舉例 170
5.4.4 方法比較舉例 170
5.5 應(yīng)用 172
5.6 未來發(fā)展 172
參考文獻(xiàn) 173
索引 177
書單推薦
