- Kas yra fizinis laikymasis?
- Lygtys
- Pavyzdžiai
- Padangų sukibimas
- Poliruoto stiklo plokščių sukibimas
- Dantų sukibimas
- Cemento sukibimas su konstrukcijomis
- Nuorodos
Fizinės sukibimas yra rišantis tarp dviejų ar daugiau paviršių iš tos pačios medžiagos arba skirtingų medžiagų, kai kontaktuoja. Jį sukuria Van der Waals traukos jėga ir elektrostatinė sąveika, egzistuojanti tarp medžiagų molekulių ir atomų.
Van der Waals jėgos yra visose medžiagose, yra patrauklios ir kyla iš atominės ir molekulinės sąveikos. Van der Waals jėgos atsiranda dėl sukeltų ar nuolatinių dipolių, kuriuos sukuria molekulėse kaimyninių molekulių elektriniai laukai; arba momentiniais elektronų dipoliais aplink atominius branduolius.
Trys M&M yra klijuojami
Elektrostatinė sąveika grindžiama dvigubo elektrinio sluoksnio susidarymu, kai liečiasi dvi medžiagos. Ši sąveika sukuria elektrostatinę traukos jėgą tarp dviejų medžiagų, keičiantis elektronams, vadinamai Kulono jėga.
Dėl fizinio sukibimo skystis prilimpa prie paviršiaus, ant kurio remiasi. Pvz., Kai vanduo dedamas ant stiklo, dėl sukibimo jėgų tarp vandens ir stiklo paviršiaus susidaro plona, vienoda plėvelė. Šios jėgos veikia tarp stiklo molekulių ir vandens molekulių, laikydamos vandenį stiklo paviršiuje.
Kas yra fizinis laikymasis?
Fizinis sukibimas yra medžiagų paviršiaus savybė, leidžianti joms likti kartu liečiant. Tai yra tiesiogiai susijusi su kietojo skysčio sukibimo su paviršiumi energija (ΔE).
Esant sukibimui su skysčiu-skysčiu ar skysčiu-dujomis, energija be paviršiaus vadinama tarpo arba paviršiaus įtempiu.
Energija be paviršiaus - tai energija, reikalinga medžiagos paviršiaus ploto vienetui sukurti. Iš dviejų medžiagų paviršiaus paviršiaus laisvos energijos galima apskaičiuoti sukibimo (sukibimo) darbą.
Sukibimo darbas yra apibrėžiamas kaip energijos kiekis, kuris tiekiamas sistemai, kad sulaužytų sąsają ir sukurtų du naujus paviršius.
Kuo didesnis sukibimo darbas, tuo didesnis dviejų paviršių atsparumas. Klijavimo darbai matuoja traukos jėgą tarp dviejų skirtingų medžiagų, kai liečiama.
Lygtys
Dviejų medžiagų, 1 ir 2, atsiskyrimo laisvoji energija yra lygi skirtumui tarp laisvosios energijos po atskyrimo ( galutinė γ ) ir laisvosios energijos prieš atskyrimą ( pradinė γ ).
ΔE = W 12 = galutinis γ - pradinis γ = γ 1 + γ 2 - γ 12
γ 1 = medžiagos 1 paviršiaus energija be paviršiaus
γ 2 = medžiagos 2 paviršiaus energija be paviršiaus
W 12 kiekis yra sukibimo darbas, kuriuo matuojamas medžiagų sukibimo stipris.
γ 12 = tarpfasadinė energija
Kai sukibimas yra tarp kietos ir skystos medžiagos, sukibimo darbas yra:
W SL = γ S + γ LV - γ SL
γ S = kietojo kūno paviršiaus paviršiaus laisvoji energija pusiausvyroje su savo garais
γ LV = skysčio, esančio be paviršiaus, pusiausvyroje su garais, energija
W SL = sukibimo tarp kietos medžiagos ir skysčio darbas
γ 12 = tarpfasadinė energija
Lygtis yra parašyta, kaip nuo pusiausvyros slėgio funkcija (π equil ) pagalba, kuris matuoja ilgio vienetui molekulių adsorbuotas riboje jėgą.
π equil = γ S - γ SV
γ SV = kietojo kūno paviršiaus paviršiaus laisvoji energija pusiausvyroje su garais
W SL = π pusiausvyra + γ SV + γ LV - γ SL
Gautą lygtį pakeisdami γ SV - γ SL = γ LV cos θ C
W SL = π pusiausvyra + γ SL (1 + cos θ C )
θ C yra pusiausvyros sąlyčio kampas tarp kieto paviršiaus, skysčio lašo ir garų.
Trifazis kontaktinis kampas, kietas skystas ir dujinis.
Lygtis matuoja sukibimo tarp kieto paviršiaus ir skysto paviršiaus procesą dėl sukibimo jėgos tarp abiejų paviršių molekulių.
Pavyzdžiai
Padangų sukibimas
Fizinis sukibimas yra svarbi charakteristika vertinant padangų efektyvumą ir saugumą. Padangos, kurių sukibimas nėra geras, negali įsibėgėti, stabdyti transporto priemonės ar vairuoti iš vienos vietos į kitą, o vairuotojo saugumas gali būti pažeistas.
Padangos sukibimas atsiranda dėl trinties jėgos tarp padangos paviršiaus ir kelio dangos. Aukštas saugumas ir efektyvumas priklausys nuo prilipimo prie skirtingų paviršių, tiek grubių, tiek slidžių, tiek skirtingomis atmosferos sąlygomis.
Dėl šios priežasties automobilių inžinerija kiekvieną dieną tobulėja gaminant tinkamas padangų konstrukcijas, leidžiančias gerai sukibti net ant šlapio paviršiaus.
Poliruoto stiklo plokščių sukibimas
Kai susiliečia dvi šlifuotos ir sudrėkintos stiklo plokštės, jos patiria fizinį sukibimą, kuris pastebimas stengiantis įveikti plokščių atskyrimo atsparumą.
Vandens molekulės jungiasi prie viršutinės plokštės molekulių ir taip pat prilimpa prie apatinės plokštelės, neleidžiant abiem plokštėms atsiskleisti.
Vandens molekulės turi stiprią sanglaudą viena su kita, tačiau dėl tarpmolekulinių jėgų taip pat pasižymi stipriu sukibimu su stiklo molekulėmis.
Dviejų plokštelių sukibimas su skysčiu
Dantų sukibimas
Fizinio sukibimo pavyzdys yra danties plokštelė, priklijuota prie danties, kuris paprastai dedamas į atstatomąsias dantų procedūras. Sukibimas pasireiškia tarp lipnios medžiagos ir danties struktūros.
Emalių ir dentinų įdėjimo į dantų audinius ir dirbtinių struktūrų, tokių kaip keramika ir polimerai, kurie pakeičia dantų struktūrą, efektyvumas priklausys nuo naudojamų medžiagų sukibimo laipsnio.
Cemento sukibimas su konstrukcijomis
Geras fizinis cemento sukibimas su plytų, mūro, akmens ar plieno konstrukcijomis pasireiškia dideliu gebėjimu absorbuoti energiją, kuri atsiranda iš normalių ir tangentinių jėgų į paviršių, jungiantį cementą su konstrukcijomis, tai yra didelis pajėgumas nešti krovinius.
Norint gauti gerą sukibimą, kai cementas atitinka struktūrą, būtina, kad paviršius, ant kurio bus dedamas cementas, būtų pakankamai absorbuojamas, o paviršius būtų pakankamai šiurkštus. Sukibimo trūkumas reiškia įtrūkimus ir sukibusios medžiagos atsiskyrimą.
Nuorodos
- Lee, L H. Adhezijos pagrindai. Niujorkas: Plenium Press, 1991, p. 1–150.
- Pocius, A V. Klijai, 27 skyrius. JE Markas. Polimerų fizinių savybių vadovas. Niujorkas: „Springer“, 2007, p. 479-486.
- Israelachvili, J N. Tarpmolekulinės ir paviršiaus jėgos. San Diegas, CA: Academic Press, 1992 m.
- Sukibimo ir trinties jėgų santykis. Israelachvili, J. N., Chen, You-Lung ir Yoshizawa, H. 11, 1994, Journal of Adhesion Science and Technology, 8 tomas, p. 1231–1249.
- Koloido ir paviršiaus chemijos principai. „Hiemenz“, PC ir „Rajagopalan“, R. Niujorkas: Marcel Dekker, Inc., 1997 m.