- Kas ir fiziska ievērošana?
- Vienādojumi
- Piemēri
- Riepu saķere
- Pulēta stikla plākšņu saķere
- Zobu saķere
- Cementa saķere ar konstrukcijām
- Atsauces
Fiziskā adhēzijas ir saistošs starp divām vai vairākām virsmām, viena un tā paša materiāla vai dažādiem materiāliem, kad sazinās. To rada Van der Waals pievilcības spēks un elektrostatiskā mijiedarbība, kas pastāv starp materiālu molekulām un atomiem.
Van der Waals spēki atrodas visos materiālos, ir pievilcīgi un rodas no atomu un molekulu mijiedarbības. Van der Waals spēki rodas izraisītu vai pastāvīgu dipolu dēļ, ko molekulās rada kaimiņu molekulu elektriskie lauki; vai ar elektronu momentāniem dipoliem ap atomu kodoliem.
Trīs M&M ir pielīmētas
Elektrostatiskā mijiedarbība ir balstīta uz elektriskā dubultā slāņa veidošanos, kad divi materiāli nonāk saskarē. Šī mijiedarbība rada elektrostatisko pievilkšanās spēku starp abiem materiāliem, apmainoties ar elektroniem, ko sauc par Kulona spēku.
Fiziskā pielipšana izraisa šķidruma pielipšanu virsmai, uz kuras tas balstās. Piemēram, kad ūdeni novieto uz stikla, saķeres spēka starp ūdeni un stiklu dēļ uz virsmas veidojas plāna, vienveidīga plēve. Šie spēki darbojas starp stikla molekulām un ūdens molekulām, noturot ūdeni uz stikla virsmas.
Kas ir fiziska ievērošana?
Fiziskā pielipšana ir materiālu virsmas īpašība, kas ļauj tiem palikt kopā, kad nonāk saskarē. Tas ir tieši saistīts ar virsmas brīvo enerģiju (ΔE) cietās un šķidrās saķeres gadījumā.
Saķeršanās ar šķidrumu-šķidrumu vai šķidrumu-gāzi enerģiju bez virsmas sauc par interfeisa vai virsmas spraigumu.
Enerģija bez virsmas ir enerģija, kas nepieciešama materiāla virsmas laukuma vienības radīšanai. No divu materiālu enerģijas bez virsmas var aprēķināt saķeres (saķeres) darbu.
Saķeres darbs tiek definēts kā enerģijas daudzums, kas tiek piegādāts sistēmai, lai pārtrauktu saskarni un izveidotu divas jaunas virsmas.
Jo lielāks saķeres darbs, jo lielāka pretestība abu virsmu atdalīšanai. Saķeres darbs mēra pievilkšanas spēku starp diviem dažādiem materiāliem, nonākot saskarē.
Vienādojumi
Divu materiālu, 1. un 2., atdalīšanās brīvā enerģija ir vienāda ar starpību starp brīvo enerģiju pēc atdalīšanas ( galīgā γ ) un brīvo enerģiju pirms atdalīšanas ( sākotnējo γ ).
ΔE = W 12 = galīgais γ - sākuma γ = γ 1 + γ 2 - γ 12
γ 1 = materiāla enerģija bez virsmas
γ 2 = materiāla 2 bez virsmas enerģija
Daudzums W 12 ir saķeres darbs, ar kuru mēra materiālu saķeres izturību.
γ 12 = starpfāzu brīvā enerģija
Ja saķere ir starp cietu un šķidru materiālu, saķeres darbs ir šāds:
W SL = γ S + γ LV - γ SL
γ S = cietās vielas bez virsmas enerģija līdzsvarā ar pašas tvaikiem
γ LV = šķidruma bez virsmas enerģija līdzsvarā ar tvaikiem
W SL = saķeres process starp cietu materiālu un šķidrumu
γ 12 = starpfāzu brīvā enerģija
Vienādojumu raksta kā līdzsvara spiediena (π līdzsvara ) funkciju, kas mēra saskarnē adsorbēto molekulu spēku uz garuma vienību.
π equil = γ S - γ SV
γ SV = cietas vielas bez virsmas enerģija līdzsvarā ar tvaikiem
W SL = π līdzsvars + γ SV + γ LV - γ SL
Iegūstot vienādojumu, aizstājot γ SV - γ SL = γ LV cos θ C
W SL = π ekvivalents + γ SL (1 + cos θ C )
θ C ir līdzsvara kontakta leņķis starp cietu virsmu, šķidruma pilienu un tvaikiem.
Trīsfāzu kontakta leņķis, ciets šķidrums un gāzveida.
Vienādojums mēra adhēzijas darbu starp cietu un šķidru virsmu, pateicoties saķeres spēkam starp abu virsmu molekulām.
Piemēri
Riepu saķere
Fiziskā saķere ir svarīga īpašība riepu efektivitātes un drošības novērtēšanai. Bez labas saķeres riepas nevar paātrināties, bremzēt transportlīdzekli vai tikt vadītas no vienas vietas uz otru, un vadītāja drošība var tikt apdraudēta.
Riepas saķeri rada berzes spēks starp riepas virsmu un ietves virsmu. Augsta drošība un efektivitāte būs atkarīga no pielipšanas pie dažādām virsmām, gan raupjām, gan slidenām, kā arī dažādos atmosfēras apstākļos.
Šī iemesla dēļ automobiļu inženierija katru dienu progresē, iegūstot atbilstošu riepu dizainu, kas nodrošina labu saķeri pat ar mitru virsmu.
Pulēta stikla plākšņu saķere
Kad divas pulētas un samitrinātas stikla plāksnes nonāk saskarē, tām rodas fiziska saķere, kas tiek novērota, cenšoties pārvarēt plākšņu atdalīšanās pretestību.
Ūdens molekulas saistās ar augšējās plāksnes molekulām un tāpat arī pie apakšējās plāksnes, neļaujot abām plāksnēm atdalīties.
Ūdens molekulām ir spēcīga kohēzija viena ar otru, bet starpmolekulāro spēku dēļ tām ir arī spēcīga saķere ar stikla molekulām.
Divu plākšņu saķere ar šķidrumu
Zobu saķere
Fiziskas pielipšanas piemērs ir zobu plāksne, kas pielīmēta zobam, kuru parasti ievieto atjaunojošās zobārstniecības procedūrās. Adhēzija izpaužas saskarnē starp līmējošo materiālu un zoba struktūru.
Emalju un dentīnu ievietošanas zobu audos un mākslīgo struktūru, piemēram, keramikas un polimēru, kas aizvieto zobu struktūru, iestrādes efektivitāte būs atkarīga no izmantoto materiālu pielipšanas pakāpes.
Cementa saķere ar konstrukcijām
Laba fiziskā cementa saķere ar ķieģeļu, mūra, akmens vai tērauda konstrukcijām izpaužas kā liela spēja absorbēt enerģiju, kas no normāliem un tangenciāliem spēkiem nāk uz virsmu, kas savieno cementu ar konstrukcijām, tas ir, liela kravnesība.
Lai iegūtu labu adhēziju, kad cements atbilst struktūrai, ir nepieciešams, lai virsma, uz kuras jānovieto cements, būtu pietiekami absorbēta un virsma būtu pietiekami raupja. Saķeres trūkums rada plaisas un pielīmētā materiāla atdalīšanos.
Atsauces
- Lee, L H. Adhēzijas pamati. New York: Plenium Press, 1991, lpp. 1-150.
- Pocius, A V. Līmes, 27. nodaļa. Dž. Marks. Polimēru fizisko īpašību rokasgrāmata. New York: Springer, 2007, lpp. 479-486.
- Israelachvili, J N. Starpmolekulārie un virsmas spēki. Sandjego, Kalifornijā: Academic Press, 1992.
- Saķere starp saķeres un berzes spēkiem. Israelachvili, JN, Chen, Chen, You-Lung and Yoshizawa, H. 11, 1994, Journal of Adhesion Science and Technology, 8. sēj., Lpp. 1231-1249.
- Koloīdu un virsmas ķīmijas principi. Hiemenz, PC un Rajagopalan, R. New York: Marcel Dekker, Inc., 1997.