DE69507352T2 - Verfahren zum Anbringen Mineralteilchen auf einem Substrat - Google Patents

Verfahren zum Anbringen Mineralteilchen auf einem Substrat

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kleben von mineralischen Partikeln auf Träger, insbesondere plane Träger wie Glas- oder Metallplatten.
  • Kohlenwasserstofflagerstätten wurden lange Zeit als wasserbenetzbare Medien angesehen, in letzter Zeit jedoch haben gewisse Studien die Existenz hydrophober Zonen oder Zonen mit heterogener Benetzbarkeit ausgewiesen. Es ist wichtig, die Kenntnisse auf dem Gebiet der Benetzbarkeit unterschiedlicher Mineralien, die in Erdöllagerstätten vorhanden sind, zu vertiefen, da dieser Parameter in erster Linie die Rückgewinnung bzw. Gewinnung beeinflußt.
  • Der Winkel Θ, der aus einem thermodynamischen Gleichgewicht zwischen drei Zwischenflächen Spannungen γ resultiert, charakterisiert die Benetzbarkeit eines Feststoffes S gegenüber zwei Fluiden L1 und L2, die in Kontakt stehen.
  • γcosΘ = γSL2 - γSL1
  • Wo γ die Grenzflächenspannung zwischen den beiden Fluiden L1 und L2, γSL1 die Grenzflächenspannung zwischen dem Feststoff S und dem Fluid L1 und γSL2 die Grenzflächenspannung zwischen dem Feststoff S und dem Fluid L2 ist.
  • Eine der zum Messen des Kontaktwinkels verwendeten Techniken ist das Verfahren von Wilhelmy. Es besteht darin, die durch eine Grenzfläche Fluid-Fluid auf eine feste Fläche ausgeübte Kraft, zu messen, wenn letztere sich quer durch die Grenzfläche verschiebt. Wenn der Feststoff eine plane rechteckige Platte oder Scheibe ist, läßt sich die ausgeübte Kraft ausdrücken nach Newton:
  • F = 2(L + E)γcosΘ + PA + PL
  • wo: 2(L + E): Umfang der Platte, L ist ihre Breite und E ihre Dicke, ausgedrückt in Meter
  • γ: Grenzflächenspannung der Fluide (im allgemeinen der Flüssigkeiten) L1 und L2 in Newton/Meter
  • PA: hydrostatischer Auftrieb, in Newton
  • PL: Gewicht der Platte oder Scheibe in Newton.
  • Im praktischen Gebrauch erfolgt die Messung F, indem man die Platte an dem Plateau einer Genauigkeitswaage aufhängt und indem man vertikal den die beiden Flüssigkeiten enthaltenden Behälter verschiebt. Der Vorteil des Verfahrens von Wilhelmy besteht darin, ein Winkelkontaktprofil auf die Oberfläche der Platte zu geben und nicht ein punktuelles Ergebnis, wie es mit der Technik des aufgegebenen Tropfens erhalten wird.
  • Die Untersuchung der Benetzbarkeit Wasser-Öl der Lagerstätten Mineralien nach dem Verfahren von Wilhelmy wurde nur wegen dem Siliziumoxid angegangen, indem man Glasscheiben oder Platten verwendete. Diese Platten, üblicherweise als Objektabdeckung im Mikroskop verwendet, haben den Vorteil, daß sie in standardisierten Abmessungen in großer Menge und bei geringem Preis zur Verfügung stehen.
  • Leider stellt sich ein wichtiges Problem, wenn man wünscht, das Verfahren von Wilhelmy auf andere Mineralien, wie beispielsweise die Tone oder die Karbonate, anzuwenden. Es ist nämlich sehr schwierig, sogar absolut unmöglich, gewisse reine Mineralien in einer Form, außer der Pulverform, zu erhalten. Für den Fall, wo ein massives Mineral existiert, ist es dann notwendig, daß es ausreichend beständig ist, um das Schneiden von dimensionierten Stücken auszuhalten.
  • Eine Lösung ist das Kleben mineralischer Partikel auf einen Träger. Unter den experimentellen Bedingungen des Wilhelmy Verfahrens jedoch, soll das adhäsive, die Partikel mit dem Substrat verbindende Material Eigenschaften aufweisen, die selten gleichzeitig von den Klebern und den klassischen Harzen erfüllt werden:
  • - chemische Trägheit gegenüber dem Wasser und dem Kohlenwasserstoff,
  • - thermische Stabilität;
  • - Adhäsionsverhalten gegen die Messfluide,
  • - totales Fehlen von Lösungsmittel oder Additiv, das in der Lage wäre, sich an die Mineralien zu adsorbieren oder in die Fluide zu wandern und
  • - Beständigkeit gegen Reinigungslösungsmittel oder gegen die Trocknung.
  • Was die Tone angeht, so existiert eine sehr einfache Technik des Verklebens durch elektrostatischen Effekt. Sie besteht darin, auf dem Träger eine Tonsuspension zu trocknen, die ggf. eine geringe Menge an Kalziumchlorid enthält. Dieses Verfahren, üblicherweise bei der Herstellung von Proben für die spektroskopischen Analysen verwendet, weist zwei Nachteile zur Bestimmung der betrachteten Benetzbarkeit, insbesondere erfindungsgemäß auf: das erste ist die Schwierigkeit, die regelmäßige Abscheidung einer gegebenen Tonmenge zu beherrschen, die zweite ist die Unsicherheit, die Adhäsion im Wasser und dem Kohlenwasserstoff aufrechtzuerhalten, insbesondere für den Fall von abwechselnden Spülungen durch diese beiden Fluide.
  • Man hat jetzt ein Verfahren zum Verkleben mineralischer Partikel auf Träger gefunden, die plan sein können, wie beispielsweise Platten oder Scheiben aus Glas oder Metall, indem man das «Sol- Gel» Verfahren verwendet. Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht es, auf dem Träger eine dünne Schicht einer organometallischen als Kleber dienenden Verbindung abzuscheiden. Nach dem Trocknen ist das Bindemittel zwischen den Partikeln und dem Träger nicht mehr nur durch ein metallisches Oxid gebildet. Die Probleme der organischen Verschmutzung und der chemischen Trägheit stellen sich dann nicht mehr und man zieht Nutzen aus dem Anwachsen der thermischen Stabilität des metallischen Oxids.
  • Man weiß, daß das Sol-Gel Verfahren ein Syntheseweg ist, der es ermöglicht, Gläser oder Keramiken ausgehend von organischen molekularen Verbindungen zu erhalten, die bei geringer Temperatur in flüssigem Medium reagieren, verglichen mit den klassischen Gläsern, die durch Schmelzen von Oxiden bei hoher Temperatur gebildet wurden.
  • Bei diesem Verfahren wird die Hydrolyse und die Kondensation metallischer Alkoxide genutzt. Diese Verbindungen haben eine allgemeine Formel M(-O-R)m, wo M ein Metall (Silizium, Aluminium, Titan...), m seine Koordinationszahl und -O-R ein Alkoxidradikal ist, das mit dem Metall vermittels des Sauerstoffs verknüpft ist und dessen Alkyl R-Kette von der allgemeinen Formel: CnH(2n+1) ist. Die Hydrolysereaktion kann dargestellt werden wie folgt:
  • M(-OR)m + H&sub2;O → HO-M(O-R)m-1 + R-OH
  • Die gebildete Verbindung reagiert, indem sie die Kondensation hervorruft:
  • M(-OR)m + HO-M(-OR)m-1 → (RO-)m-1 M-O-M(-OR)m-1 + R-OH
  • wo
  • HO-M(-OR)m-1 + HO-M(-OR)m-1 → (RO-)m-1 M-O-M (-OR)m-1 + H&sub2;O
  • Die Gesamtheit dieser beiden Reaktionen ergibt:
  • M(-OR)m + H&sub2;O → MO + mR - OH
  • Es ist also möglich, unter anderem Siliziumoxid (SiO&sub2;), Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;), Titanoxid (TiO&sub2;) zu erhalten, je nachdem, ob das betrachtete Metall M, Si, Al oder Ti ist.
  • Was die Mikroskopie angeht, so sind die verschiedenen Phasen des Verfahrens die folgenden: bei einem der Ausgangsprodukte, welches ein Lösungsmittel, das metallisches Alkoxid und Wasser enthält, ist die erste Stufe die Bildung polymerer Massen. Unter dem Einfluß von Hydrolyse- und Kondensationsreaktionen erhöhen sich ihre Abmessungen und man gelangt zur Bildung eines Gels.
  • Die bei Umgebungstemperatur notwendige Zeit kann zwischen etlichen Minuten bis etlichen zehn Tagen entsprechend den Anfangsbestandteilen und den Versuchsbedingungen betragen. Das erhaltene Gel wird dann anschließend bei Umgebungstemperatur oder durch leichtes Erwärmen getrocknet, um den oder die Lösungsmittel und die Reaktionsprodukte zu eliminieren; es verliert bei dieser Phase mehr als 50% seines Anfangsvolumens. Die Adhäsion des Sol- Gels an einem Träger (Glas, Metalle) wird durch Reaktion zwischen den O-H Gruppen der Oberfläche und dem partiell hydrolysierten metallischen Alkoxid erhalten:
  • /-O-H + R-O-M-(O-R)m ----> / -O-M-(O-R)m + R-O-H
  • /-O-H + H-O-M-(O-R)m ----> / -O-M-(O-R)m + H&sub2;O
  • Erfindungsgemäß wird also ein Verfahren zum Verkleben mineralischer Partikel auf einen Träger vorgeschlagen, das umfaßt:
  • (a) eine Stufe, in der man diesen Träger auf wenigstens einer seiner Seiten mit einem Sol-Gel Lösungsfilm bedeckt, indem man ihn in eine eine organometallische Verbindung enthaltende Flüssigkeit taucht;
  • (b) eine Stufe, in der dieser Film sich gelifiziert und man auf diesen die mineralischen zu verkleben Produkte schleudert oder spritzt; und
  • (c) eine Stufe, in der man den mit Partikeln bedeckten Film trocknet und ihn von den nicht-haftenden Partikeln befreit.
  • Im folgenden werden genauer die unterschiedlichen Schritte des Verfahrens nach der Erfindung beschrieben, indem man insbesondere den Fall eines planen Trägers betrachtet.
  • Die verwendeten Träger können plan sein und beispielsweise aus Glasscheiben oder metallischen Platten bestehen, die aus verschiedenen Metallen oder Legierungen wie Stählen gebildet sind.
  • Um die Tauch- oder Härtungsstufe (a) zu realisieren, taucht man den Träger zum Teil oder vollständig in eine Lösung, die eine organometallische Verbindung umfaßt, bei der es sich beispielsweise um eine organische Verbindung des Siliziums des Titans oder des Aluminiums handeln kann. Dies kann beispielsweise ein Tetraalkylorthosilikat, beispielsweise Tetraethylorthosilikat oder ein Tetraalkylorthotitanat wie beispielsweise Tetraethylorthotitanat sein.
  • Die Lösung ist meist eine hydroalkoholische Lösung, die beispielsweise wenigstens 70 Vol.-% Alkohol (insbesondere Ethanol) und acidifiziertes Wasser beispielsweise Chlorwasserstoffsäure enthält.
  • Die Konzentration der Lösung an Tetraalkylorthosilikat liegt im allgemeinen zwischen 5 und 20 Vol.-%.
  • Die vertikal gehaltene Platte wird wenigstens zum Teil in die Lösung getaucht, dann vertikal aus dieser, bevorzugt bei einer regelmäßigen Geschwindigkeit derart gezogen, daß ein Film konstanter Dicke erhalten wird. Die Ziehgeschwindigkeit der Platte kann zwischen 100 und 1000 mm/Minute betragen. Die aus der Flüssigkeitsabscheidung resultierende Dicke steigt mit der Ziehgeschwindigkeit. Sie ist im allgemeinen derart, daß die Dicke der trockenen Abscheidung zwischen 0,5 und 1,5 Mikrometer liegt.
  • Man kann in Betracht ziehen, nur eine Seite der Filmplatte mit Sol-Gel zu überdecken. Um dies zu erreichen, kann man die zu schützende Fläche, beispielsweise durch einen adhäsiven Kunststofffilm schützen, der die Fixierung des Gels auf dieser Fläche verhindert.
  • Der auf wenigstens eine der Flächen des Trägers so abgeschiedene Sol-Gel Film gelifiziert in der zweiten Stufe (b) des Verfahrens. Wenn man eine organische Verbindung des Siliziums, beispielsweise Tetraethylorthosilikat einsetzt, läßt sich die eingesetzte Gelifizierungsreaktion wie folgt schreiben:
  • Si(O - C&sub2;H&sub5;)&sub4; + 2 H&sub2;O SiO&sub2; + 4C&sub2;H&sub5;OH
  • Während der Gelifizierung geht man in der zweiten Stufe (b) zum Verkleben der mineralischen Partikel über, beispielsweise indem man die Scheibe in einen umschlossenen Raum einführt, in welchem die zu verklebenden mineralischen Partikel in Bewegung versetzt werden. Die mittlere Abmessung dieser Partikel kann von etlichen zehntel Mikrometer bis zu etlichen hundert Mikrometer (beispielsweise zwischen 5 und 75 Mikrometer) entsprechend dem betrachteten Material gehen. Die so in Drehung innerhalb des umschlossenen Raums versetzte Scheibe, beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von 200 bis 500 Umdrehungen/Minute wird dann behandelt, indem man in diesen Raum einen Strahl komprimierten Gases (beispielsweise Luft) unter einem Druck von beispielsweise 4 bis 8 Pa bläst, und zwar einige Sekunden lang. Ein Teil der im Inneren des Raums in Bewegung versetzten Partikel verklebt sich mit der Oberfläche des Sol-Gel Films.
  • Um die Bildung von Partikelaggregaten zu vermeiden, kann man die maximale Abmessung der zu verklebenden Partikel regeln. Hierzu ist es möglich, zwischen die Partikel und die in Bewegung befindliche Scheibe ein zweckmäßiges Maschensieb zwischenzuschalten.
  • In der Stufe (c) läßt man dann die Scheibe, beispielsweise bei Umgebungstemperatur, beispielsweise 6 bis 24 Stunden lang trocknen. Der Überschuß an nicht-haftenden Partikeln wird dann nach einem geeigneten Verfahren entfernt: man kann beispielsweise die Scheibe Ultraschall, beispielsweise 1 Minute lang, in einer Waschflüssigkeit aussetzen, bei der es sich um destilliertes Wasser, einen Alkohol oder eine kohlenwasserstoffhaltige Flüssigkeit, die ggf. chloriert sein kann, je nach der Art der Partikel und ihrer endgültigen Bestimmung handeln kann. Schließlich kann die Scheibe oder Platte, beispielsweise mit Ethanol gespült werden und staubgeschützt gelagert werden.
  • Durch das Verfahren der Erfindung, wie es oben beschrieben wurde, kann man mit Partikeln eine erhebliche Fraktion der Oberfläche der Scheibe abdecken. Der Überdeckungsgrad kann durch Modifikation der experimentellen Parameter eingestellt werden. Man kann beispielsweise auswählen, eine bis etwa 70% überdeckte Oberfläche zu erhalten.
  • Die Partikel, die man versucht, auf plane Träger nach dem Verfahren der Erfindung zu kleben, können insbesondere aus Tonpartikeln (wie Kaolinit oder Illit), Karbonaten wie (Calcit oder Dolomit) oder Siliziumdioxid bestehen.
  • Beispielsweise kann man in Betracht ziehen, mineralische Partikel zu verkleben, die an der Oberfläche einen organischen Film umfassen, beispielsweise gebildet aus Verbindungen, die dem Rohöl entstammen und der beispielsweise durch Abscheidung oder Adsorption oder durch chemische Modifikation der Oberfläche der Partikel fixiert wird, beispielsweise durch Pfropfen von Silanen (beispielsweise von Hexadecyltrichlorsilan).
  • Im allgemeinen werden die so mit mineralischen Pulvern nach dem Verklebeverfahren der Erfindung überdeckten Scheiben verwendet für Benetzungsversuche durch zwei Fluide, beispielsweise Wasser und Öl. In diesem Fall ist es im allgemeinen vorteilhaft, sie von Verunreinigungen zu befreien, die Gefahr laufen, deren Benetzbarkeit Charakteristiken zu modifizieren. Hierzu nimmt man im allgemeinen eine verstärkte Reinigung vor. So können beispielsweise die mit Karbonaten überzogenen Scheiben mittels Ozon unter Ultraviolettstrahlung überzogen werden; die Tonüberzüge können mittels einer wässrigen Lösung von Wasserstoffsuperoxid gereinigt werden und die Siliziumdioxidüberzüge vermittels eines sulfonitrierenden Gemisches oder eines sulfochromischen Gemisches oder vermittels Ozon unter Ultraviolettstrahlung.
  • Diese verschiedenen Behandlungen beeinflussen nicht das Adhäsionsverhalten der Partikel auf der Scheibe.
  • Im übrigen ist es möglich, die Benetzbarkeit der mineralischen Oberflächen, hervorgerufen durch Verkleben nach der Erfindung, zu modifizieren, beispielsweise um für Kohlenwasserstoffe eine mineralische Oberfläche hydrophilen Charakters benetzbar zu machen.
  • Man kann hierbei Pfropfen, Adsorption oder Abscheidung organischer Verbindungen einsetzen.
  • So wird es möglich, Silane auf ein Sol-Gel oder ein mit Siliziumdioxid abgedecktes Sol-Gel zu pfropfen.
  • Auf beispielsweise mit Ton, Calcit oder Siliziumdioxid abgedeckten Scheiben kann man auch organische Verbindungen adsorbieren, beispielsweise Rohöl oder auch asphaltenische Lösungen in Toluol. Die Adhäsion der mineralischen Partikel (Tone, Karbonate, Siliziumdioxid, etc.) wird nicht während oder nach dem Kontakt mit diesem Medien verändert.
  • Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
  • Man verwendet als Träger Glasscheiben, die als Objektträger oder Objekt abdeckende Träger in der Mikroskopie eingesetzt werden, mit Abmessungen von 30 mm · 24 mm · 0,15 mm.
  • Bei jedem Versuch hält man die Scheibe an einem ihrer Enden durch ein Bauteil, das aus einer Muffe aus Plastikmaterial besteht, die in ihrer Mitte geschlitzt und durch eine metallische Stange verlängert ist.
  • Man setzt eine hydroalkoholische Lösung mit 20 Gew.-% Tetraethylorthosilikat, acidifiziert durch Chlorwasserstoffsäure, ein.
  • Man taucht die Glasscheibe zum Teil in die Lösung, dann zieht man sie vertikal aus dieser bei einer konstanten Geschwindigkeit von 500 mm pro Minute.
  • Die Gelifizierung erfolgt rasch: das Tetraethylorthosilikat formt sich in Siliziumdioxid um und Alkohol (Ethanol) und Wasser werden durch Verdampfung eliminiert.
  • Die Scheibe wird rasch in den umschlossenen Raum transportiert, an einem Ende oder einer Muffe aus plastischem in der Mitte geschlitzten Material fixiert und durch eine metallische mit einem Motor verbundene Stange verlängert.
  • Die Scheibe wird in Drehung versetzt und die mineralischen Partikel, die vorher in den umschlossenen Raum eingeführt wurden, werden mit Hilfe eines komprimierten Luftstrahls in Suspension versetzt, der an der Basis des umschlossenen Raums oder der Kammer erzeugt wurde.
  • Eine Fraktion der Partikel fixiert sich auf dem Sol-Gel Film während der Gelifizierung.
  • Die mit Partikeln überdeckte Scheibe wird aus dem Raum herausgezogen und bei Umgebungstemperatur 12 Stunden lang getrocknet. Sie wird dann vom Überschuß an Partikeln mittels Durchgang durch Ultraschall in einem Ethanolbad befreit.
  • Durch dieses Verfahren sorgt man für das Verkleben von Kaolinit-, Illit- und Calcitpartikeln.
  • Die beiliegenden Fig. 1 bis 4 sind Mikrophotographien, die mit elektronischer Rastermikroskopie erhalten wurden:
  • - der Sol-Gel Oberfläche ohne Abscheidung von Partikeln (Fig. 1)
  • - einer Oberfläche nach dem Verkleben von Kaolinit-Partikeln (Fig. 2), auf der man die mittlere Abmessung verklebter Partikel (von etwa 5 Mikrometern) messen kann;
  • - einer Fläche nach dem Verkleben von Illit-Partikeln (Fig. 3: mittlerer Abmessung der Partikel von 25 bis 65 Mikrometern); und
  • - einer Fläche nach dem Verkleben von Calcit-Partikeln (Fig. 4: mittlerer Abmessung der Partikel von 1 bis 20 Mikrometern).

Claims (11)

1. Verfahren zum Kleben mineralischer Partikel auf einen Träger, umfassend:
(a) eine Stufe, in der man diesen Träger auf wenigstens einer seiner Flächen mit einem Film aus einer Sol-Gel- Lösung durch Tauchen in eine eine organometallische Verbindung enthaltende Flüssigkeit bedeckt;
(b) eine Stufe, in der dieser Film sich gelifiziert und man auf diesen die mineralischen zu verklebenden Partikel schleudert; und
(c) eine Stufe, in der man den mit Partikeln bedeckten Film trocknet und ihn von den nicht-haftenden Partikeln befreit;
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Träger plan ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Träger aus einer Glasscheibe oder einer metallischen Platte besteht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die organometallische Verbindung aus Tetraalkylorthosilikat besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Tetraalkylorthosilikat gleich Tetraethylorthosilikat ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stufe (a) man vertikal den getauchten Träger bei einer konstanten Geschwindigkeit von 100 bis 1000 mm pro Minute derart zieht, daß dieser Träger mit einem Film bedeckt wird, der eine Dicke entsprechend einer Dicke der trockenen Abscheidung von 0,5 bis 1, 5 Mikrometer entspricht.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stufe (b) man die Partikel auf den mit einem Film bedeckten Träger klebt, indem man diesen Träger in einem umschlossenen Raum in Drehung versetzt, in welchem diese Partikel in Bewegung versetzt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stufe (b) man den Träger bei einer Geschwindigkeit von 200 bis 500 Umdrehungen pro Minute in Drehung versetzt und man die Partikel durch Mitreißen vermittels eines Strahls komprimierten Gases in Bewegung versetzt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stufe (b) man zwischen die in Bewegung zu versetzenden Partikel und den in Drehung versetzten Träger ein zweckmäßiges Maschensieb einbringt, um das Verspritzen und Verkleben von Partikelzusammenballungen zu vermeiden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verklebenden Partikel eine Abmessung von etlichen zehntel Mikrometern bis zu etlichen hundert Mikrometern haben.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man in der Stufe (c) nach dem Trocknen die nicht-haftenden Partikel eliminiert, indem man den überdeckten Träger Ultraschallwellen in einer Waschflüssigkeit aussetzt.
DE69507352T 1994-03-17 1995-02-22 Verfahren zum Anbringen Mineralteilchen auf einem Substrat Expired - Fee Related DE69507352T2 (de)

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DE69507352D1 DE69507352D1 (de) 1999-03-04
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU1351499A (en) * 1997-12-04 1999-06-16 Nippon Sheet Glass Co. Ltd. Process for the production of articles covered with silica-base coats
US6444295B1 (en) 1998-12-29 2002-09-03 Industrial Technology Research Institute Method for improving integrated circuits bonding firmness
AU2002242025A1 (en) 2001-01-29 2002-08-12 Olga Kachurina Advanced composite ormosil coatings
US7641940B1 (en) * 2003-12-23 2010-01-05 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Method of applying photocatalysts to thermoplastic surfaces
DE102005041243A1 (de) * 2005-08-31 2007-03-01 Merck Patent Gmbh Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Sol-Gel-Schicht
CZ302106B6 (cs) * 2007-07-16 2010-10-20 Stehlík@Radek Sklenený výrobek s povrchem upraveným povlakováním nanesenými minerály a zpusob jeho výroby
CN101377455B (zh) * 2007-08-28 2011-09-21 宝山钢铁股份有限公司 一种用于制备腐蚀产物膜/层截面金相试样的处理液及其处理方法
JP5238544B2 (ja) * 2008-03-07 2013-07-17 株式会社半導体エネルギー研究所 成膜方法及び発光装置の作製方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03295826A (ja) * 1990-04-16 1991-12-26 Seiko Epson Corp 半導体微粒子ドープシリカガラスの製造方法

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