- Što je fizičko pridržavanje?
- jednadžbe
- Primjeri
- Prianjanje guma
- Ljepljenje poliranih staklenih ploča
- Zubno prianjanje
- Ljepljenje cementa na konstrukcije
- Reference
Fizički adhezije je vezanje između dvije ili više površina istog materijala ili drugog materijala kada je u dodiru. Nastaje Van Van Waalsovom privlačnom silom i elektrostatskim interakcijama koje postoje između molekula i atoma materijala.
Van der Waalsove sile prisutne su u svim materijalima, atraktivne su i potječu od atomske i molekularne interakcije. Van der Waalsove sile nastaju zbog induciranih ili stalnih dipola koji u molekulama stvaraju električna polja susjednih molekula; ili pomoću trenutačnih dipola elektrona oko atomske jezgre.
Tri M&M su zalijepljene
Elektrostatičke interakcije temelje se na stvaranju električnog dvostrukog sloja kada dva materijala dođu u kontakt. Ta interakcija proizvodi elektrostatičku privlačnu silu između dva materijala, razmjenom elektrona, nazvanom Kulomova sila.
Fizičko prianjanje uzrokuje da se tekućina prilijepi za površinu na kojoj počiva. Na primjer, kada se voda stavi na staklo, na površini se formira tanak jednolik film zbog sila adhezije između vode i stakla. Te sile djeluju između molekula stakla i molekula vode, zadržavajući vodu na površini čaše.
Što je fizičko pridržavanje?
Fizičko prianjanje površinsko je svojstvo materijala koje im omogućuje da ostanu zajedno kada su u kontaktu. To je izravno povezano s površinskom energijom (ΔE) za slučaj prijanjanja kruta-tekućina.
U slučaju adhezije tekućina-tekućina ili tekući plin, površinska energija slobodna naziva se međufazna ili površinska napetost.
Površinska energija je energija potrebna za stvaranje jedinice površine materijala. Iz površinske energije dva materijala može se izračunati rad prianjanja (prianjanja).
Prianjanje se definira kao količina energije koja se dovodi u sustav da bi razbio sučelje i stvorio dvije nove površine.
Što je veći rad prianjanja, to je veća otpornost na odvajanje dviju površina. Rad prianjanja mjeri silu privlačenja između dva različita materijala kada je u kontaktu.
jednadžbe
Slobodna energija razdvajanja dva materijala, 1 i 2, jednaka je razlici između slobodne energije nakon odvajanja (konačni γ) i slobodne energije prije odvajanja (početna γ).
ΔE = W 12 = konačni γ - početni γ = γ 1 + γ 2 - γ 12
γ 1 = površinska energija materijala 1
γ 2 = površinska energija materijala 2
Količina W 12 je rad prianjanja koji mjeri čvrstoću prianjanja materijala.
γ 12 = međufazna slobodna energija
Kada je adhezija između čvrstog i tekućeg materijala, rad adhezije je:
W SL = γ S + γ LV - γ SL
γ S = površinska energija krutine u ravnoteži s vlastitom parom
γ LV = površinska energija tekućine u ravnoteži s parom
W SL = rad adhezije između čvrstog materijala i tekućine
γ 12 = međufazna slobodna energija
Jednadžba je napisana kao funkcija ravnotežnog tlaka (π equil) koji mjeri silu po jedinici duljine molekula adsorbiranih na sučelju.
π equil = γ S - γ SV
γ SV = površinska energija krutine u ravnoteži s parom
W SL = π equil + γ SV + γ LV - γ SL
Zamjena γ SV - γ SL = γ LV cos θ C u dobivenoj jednadžbi
W SL = π jednak + γ SL (1 + cos θ C)
θ C je ravnotežni kut kontakta između čvrste površine, kapljice tekućine i pare.
Trofazni kontaktni kut, kruta tekućina i plinoviti.
Jednadžba mjeri rad adhezije između čvrste površine i površine tekućine zbog sile adhezije između molekula obje površine.
Primjeri
Prianjanje guma
Fizičko prianjanje je važno svojstvo za ocjenu učinkovitosti i sigurnosti guma. Bez dobrog prianjanja, gume ne mogu ubrzavati, kočiti vozilo niti se upravljati s jednog mjesta na drugo, a sigurnost vozača može biti ugrožena.
Prianjanje gume nastaje zbog sile trenja između površine gume i kolnika. Visoka sigurnost i učinkovitost ovisit će o prianjanju na različite površine, kako grube tako i skliske, iu različitim atmosferskim uvjetima.
Iz tog razloga, automobilski inženjering svakodnevno napreduje u dobivanju odgovarajućih dizajna guma koji omogućuju dobro prianjanje čak i na vlažnim površinama.
Ljepljenje poliranih staklenih ploča
Kad dvije polirane i navlažene staklene ploče dođu u dodir, doživljavaju se fizička prianjanja koja se primjećuju pri naporu koji se mora uložiti da se prevlada otpornost na razdvajanje ploča.
Molekule vode vežu se na molekule gornje ploče i na isti način se pridržavaju donje ploče sprječavajući odvajanje obje ploče.
Molekule vode imaju jaku koheziju jedna s drugom, ali pokazuju i jaku adheziju sa staklenim molekulama zbog intermolekularnih sila.
Ljepljenje dvije ploče s tekućinom
Zubno prianjanje
Primjer fizičkog prianjanja je zubni plak na koji se lijepi zub koji se obično stavlja u restorativne zubne tretmane. Adhezija se očituje na granici između ljepljivog materijala i strukture zuba.
Učinkovitost u stavljanju emajla i dentina u zubna tkiva te u ugrađivanju umjetnih struktura poput keramike i polimera koji zamjenjuju zubnu strukturu ovisit će o stupnju prianjanja korištenih materijala.
Ljepljenje cementa na konstrukcije
Dobra fizička adhezija cementa na opeke, zidane, kamene ili čelične konstrukcije očituje se u velikom kapacitetu za apsorbiranje energije koja dolazi od normalnih i tangencijalnih sila na površinu koja spaja cement sa strukturama, tj. U veliki kapacitet za podnošenje tereta.
Da bi se postiglo dobro prianjanje, kada cement ispunjava strukturu, potrebno je da površina na koju se cement stavlja dovoljno apsorbira i da površina bude dovoljno hrapava. Nedostatak prijanjanja rezultira pukotinama i odvajanjem lijepljenog materijala.
Reference
- Lee, L H. Osnove adhezije. New York: Plenium Press, 1991, str. 1-150.
- Pocius, A V. ljepila, glava27. JE Mark. Priručnik o fizičkim svojstvima polimera. New York: Springer, 2007, str. 479-486.
- Israelachvili, J N. Intermolekularne i površinske sile. San Diego, Kalifornija: Academic Press, 1992.
- Odnos sila adhezije i trenja. Israelachvili, JN, Chen, You-Lung i Yoshizawa, H. 11, 1994, časopis o adhezijskoj znanosti i tehnologiji, svezak 8, str. 1231-1249.
- Načela koloidne i površinske kemije. Hiemenz, PC i Rajagopalan, R. New York: Marcel Dekker, Inc., 1997.