- Mi a fizikai ragaszkodás?
- egyenletek
- Példák
- Gumiabroncs tapadás
- Csiszolt üveglapok tapadása
- Fogászati tapadás
- Cement tapadása a szerkezetekhez
- Irodalom
A fizikai tapadás azt jelenti, hogy ugyanazon anyag vagy különböző anyag két vagy több felülete közötti kötést érintkezésbe hozzák. Ezt a Van der Waals vonzóerő és az anyagmolekulák és atomok közötti elektrosztatikus kölcsönhatások eredményezik.
A Van der Waals erők minden anyagban megtalálhatók, vonzóak és atomi és molekuláris kölcsönhatásokból származnak. A Van der Waals erőit a molekulákban a szomszédos molekulák elektromos terei által létrehozott indukált vagy állandó dipolok okozzák; vagy az atomok atomjai körül az elektronok pillanatnyi dipólusain keresztül.
Három M&M ragasztva van
Az elektrosztatikus kölcsönhatások az elektromos kettős réteg kialakításán alapulnak, amikor két anyag érintkezik. Ez az interakció a két anyag közötti elektrosztatikus vonzerőerőt hoz létre az elektronok cseréjével, az úgynevezett Coulomb-erővel.
A fizikai tapadás miatt a folyadék tapad ahhoz a felülethez, amelyen nyugszik. Például, amikor vizet helyeznek az üvegre, vékony, egyenletes film képződik a felületen a víz és az üveg közötti tapadási erők miatt. Ezek az erők az üvegmolekulák és a vízmolekulák között hatnak, és a vizet az üveg felületén tartják.
Mi a fizikai ragaszkodás?
A fizikai tapadás az anyagok felületi tulajdonsága, amely lehetővé teszi, hogy érintkezésük során együtt maradjanak. Ez közvetlenül kapcsolódik a szilárd-folyadék tapadási eset felületmentes energiájához (ΔE).
Folyadék-folyadék vagy folyadék-gáz tapadás esetén a felületmentes energiát felületközi vagy felületi feszültségnek nevezzük.
A felületmentes energia az az anyagmennyiség, amely egy anyag felületének előállításához szükséges. Két anyag felületi energiájából kiszámítható a tapadás (tapadás) mértéke.
A tapadási munka azt az energiamennyiséget jelenti, amelyet egy rendszer szállít az interfész megszakításához és két új felület létrehozásához.
Minél nagyobb a tapadási munka, annál nagyobb a két felület elválasztási ellenállása. Az adhéziós munka két különféle anyag közötti kapcsolat vonzóerejét méri.
egyenletek
Két anyag, az 1. és a 2. elválasztásának szabad energiája megegyezik a szétválasztás utáni szabad energia (végső γ) és az elválasztás előtti szabad energia (kezdeti γ) különbségével.
ΔE = W 12 = végleges γ - kezdeti γ = γ 1 + γ 2 - γ 12
γ 1 = az anyag felületmentes energiája
γ 2 = a 2. anyag felületmentes energiája
A W 12 mennyiség az adhéziós munka, amely méri az anyagok tapadási szilárdságát.
γ 12 = felületek közötti szabad energia
Ha a tapadás szilárd anyag és folyékony anyag között van, akkor az adhéziós munka:
W SL = γ S + γ LV - γ SL
γ S = a szilárd anyag felületi mentes energiája egyensúlyban a saját gőzzel
γ LV = a folyadék felületmentes energiája egyensúlyban a gőzzel
W SL = tapadási munka a szilárd anyag és a folyadék között
γ 12 = felületek közötti szabad energia
Az egyenletet az egyensúlyi nyomás (π equil) függvényében írjuk meg, amely az interfészen adszorbeálódott molekulák hosszhosszra eső erőjét méri.
π equil = γ S - γ SV
γ SV = a szilárd anyag felületmentes energiája egyensúlyban a gőzzel
W SL = π egyenérték + γ SV + γ LV - γ SL
Az γ SV - γ SL = γ LV cos θ C helyettesítése a kapott egyenletben
W SL = π equil + γ SL (1 + cos θ C)
θ C a szilárd felület, egy csepp folyadék és gőz közötti egyensúlyi érintkezési szög.
Három fázisú érintkezési szög, szilárd folyadék és gáznemű.
Az egyenlet a szilárd felület és a folyékony felület közötti tapadási munkát méri a két felület molekulái közötti tapadási erő miatt.
Példák
Gumiabroncs tapadás
A fizikai tapadás fontos tulajdonság a gumiabroncsok hatékonysága és biztonsága szempontjából. Jó tapadás nélkül a gumiabroncsok nem tudnak gyorsulni, megfékezni a járművet, és egyik helyről a másikra sem irányítani, és ez veszélyeztetheti a vezető biztonságát.
A gumiabroncs tapadását a gumiabroncs felülete és a járda felülete közötti súrlódási erő okozza. A nagy biztonság és a hatékonyság attól függ, hogy a különböző felületek tapadnak-e, mind durva, mind csúszós, és különböző légköri körülmények között.
Emiatt minden nap az autóipar fejlődik a megfelelő gumiabroncs-tervek elkészítésében, amelyek lehetővé teszik a jó tapadást még a nedves felületeken is.
Csiszolt üveglapok tapadása
Amikor két csiszolt és nedvesített üveglap érintkezésbe kerül, fizikai tapadást tapasztalnak, amelyet megfigyelnek a lemezek elválasztási ellenállásának leküzdésére irányuló erőfeszítés során.
A vízmolekulák a felső lemez molekuláinakhez kötődnek, és hasonlóan az alsó laphoz tapadnak, megakadályozva mindkét lemez szétválasztását.
A vízmolekulák erősen kohéziósak egymással, de az intermolekuláris erők miatt erős tapadást mutatnak az üvegmolekulákkal is.
Két lemez tapadása folyadékkal
Fogászati tapadás
A fizikai tapadás példája a foghoz ragasztott fogplakk, amelyet általában helyreállító fogászati kezelések során helyeznek el. A tapadás a ragasztóanyag és a fogszerkezet közötti határfelületen jelentkezik.
A zománcokat és a dentineket a fogszövetekben elhelyezésük, valamint a mesterséges szerkezetek, például a kerámia és a fogászati szerkezetet helyettesítő polimerek beépítésének hatékonysága az alkalmazott anyagok tapadásának mértékétől függ.
Cement tapadása a szerkezetekhez
A cement jó fizikai tapadása a tégla-, falazat-, kő- vagy acélszerkezetekhez abban nyilvánul meg, hogy nagy kapacitással képes elnyelni az energiát, amelyet a normál és tangenciális erők adnak a felülethez, amely a cementet összekapcsolja a szerkezetekkel, azaz a nagy teherbíró képesség.
A jó tapadás elérése érdekében, amikor a cement megfelel a szerkezetnek, szükséges, hogy a felület, amelyre a cement kerül, megfelelő felszívódással és a felület kellően durva legyen. A tapadás hiánya repedésekhez és a ragasztott anyag leválásához vezet.
Irodalom
- Lee, L H. A tapadás alapjai. New York: Plenium Press, 1991, pp. 1-150.
- Pocius, A V. Ragasztók, 27. fejezet. JE Mark. A polimerek fizikai tulajdonságai kézikönyv. New York: Springer, 2007, pp. 479-486.
- Israelachvili, J N. Intermolekuláris és felszíni erők. San Diego, CA: Academic Press, 1992.
- A tapadási és a súrlódási erők közötti kapcsolat. Israelachvili, J. N., Chen, You-Lung és Yoshizawa, H. 11, 1994, Journal of Adhesion Science and Technology, 8. kötet, pp. 1231-1249.
- A kolloid és a felületi kémia alapelvei. Hiemenz, PC és Rajagopalan, R. New York: Marcel Dekker, Inc., 1997.