Fysisk vedheft hva som består og eksempler

De Fysisk vedheft Det er foreningen mellom to eller flere overflater av samme materiale eller av forskjellige materialer når de kommer i kontakt. Det er produsert av styrken til attraksjonen til van der Waals og av de elektrostatiske interaksjonene som eksisterer mellom molekylene og atomene i materialene.

Van der Waals krefter er til stede i alle materialer, er attraktive og stammer fra atom- og molekylære interaksjoner. Van der Waals krefter skyldes induserte eller permanente dipoler som er opprettet i molekylene av de elektriske feltene i nabomolekyler; eller ved øyeblikksbildet av elektroner rundt atomkjernene.

Tre M&M er limt [av FletcherJCM (https: // Commons.Wikimedia.org/wiki/fil: m%26m%27s_ (2559890506).Jpg)]

Elektrostatiske interaksjoner er basert på dannelsen av et dobbelt elektrisk lag når to materialer kommer i kontakt. Denne interaksjonen produserer en elektrostatisk attraksjonskraft mellom de to materialene, ved å utveksle elektroner, kalt Coulombs kraft.

Fysisk vedheft får væsken til å feste seg til overflaten som den hviler på. For eksempel når vannet er plassert på et glass, dannes en tynn og ensartet film på overflaten på grunn av vedheftskreftene mellom vann og glass. Disse kreftene virker mellom glassmolekyler og vannmolekyler, og holder vannet på glassoverflaten.

[TOC]

Hva er fysisk vedheft?

Fysisk vedheft er den overfladiske egenskapen til materialene som lar dem holde seg forent ved å være i kontakt. Det er direkte relatert til overfladisk fri energi (ΔE) I tilfelle av fast vedheft.

I tilfelle av flytende vedheft - væske eller væske - gass, kalles overflatefri energi grensesnitt eller overfladisk spenning.

Kan tjene deg: bølgende optikk

Overflatefri energi er energien som kreves for å generere en overflatearealenhet av materialet. Fra den overfladiske frie energien til to materialer kan vedhefting (vedheft) beregnes.

Adhesjonsarbeid er definert som mengden energi som leveres til et system for å bryte grensesnittet og lage to nye overflater.

Jo større tiltredelsesarbeid, jo større er motstanden mot separasjonen av de to overflatene. Adhesjonsarbeid måler tiltrekningskraften mellom to forskjellige materialer ved å være i kontakt.

Ligninger

Den energifrie energien til to materialer, 1 og 2, er lik forskjellen mellom fri energi etter separasjon (γ_endelig) og fri energi før separasjon (γ_første).

ΔE = w₁₂ = γ_endelig - γ_første = γ₁ + γ₂ - γ₁₂          [1]

γ₁ = Overflatefri energi av materiale 1

γ₂ = Overflatefri energi til materiale 2

Mengden W₁₂ Det er tiltredelsesarbeidet som måler kraften til vedhefting av materialer.

γ₁₂ = grensesnittfri energi

Når vedheft er mellom et solid materiale og et flytende materiale, er tiltredelsesarbeidet:

W_Sl = γ_S + γ_LV - γ_Sl          [2]

γ_S = Overflatefri energi til det faste stoffet i likevekt med sin egen damp

γ_LV= Overflatefri energi i damp likevekt

W_Sl = Vedhefting mellom fast og flytende materiale

γ₁₂ = grensesnittfri energi

Ligning [2] er skrevet basert på likevektstrykk (π_balansere) som måler kraften per enhet med lengde på de adsorberte molekylene i grensesnittet.

π_balansere = γ_S - γ_Sv          [3]

Det kan tjene deg: Varme: Formler og enheter, egenskaper, hvordan det måles, eksempler

γ_Sv= Overflatefri energi av det faste stoffet i likevekt med damp

W_Sl = π_balansere + γ_Sv + γ_LV - γ_Sl          [4]

Når du bytter ut γ_Sv - γ_Sl =   γ_LV cos θ_C I ligning [4] er det oppnådd

      W_Sl = π_balansere + γ_Sl(1+cos θ_C )        [5]

θ_C Det er kontaktvinkelen i likevekt mellom en fast overflate, en dråpe væske og damp.

Trefase kontaktvinkel, væske og gassformig faststoff. [Av Joris Gillis ~ Commonswiki (https: // Commons.Wikimedia.org/wiki/fil: contact_angle.Svg)]

Ligning [5] måler vedheftingsarbeid mellom en fast overflate og en flytende overflate på grunn av vedheftskraften mellom molekylene på begge overflater.

Eksempler

Dekkadhesjon

Fysisk vedheft er et viktig kjennetegn ved vurdering av dekkens effektivitet og sikkerhet. Uten god vedheft kan dekk ikke akselerere eller stoppe kjøretøyet, eller bli rettet fra et sted til et annet, og førerens sikkerhet kan bli kompromittert.

Dekkadhesjonen skyldes friksjonskraften mellom dekkoverflaten og fortauoverflaten. Høy sikkerhet og effektivitet vil avhenge av vedheft på forskjellige overflater, både grove og glatte og i forskjellige atmosfæriske forhold.

Av denne grunn hver dag bilutvikling av bilteknikk for å skaffe passende dekkdesign som tillater god vedheft selv på våte overflater.

Polerte glassplater vedheft

Ved kontakt.

Vannmolekyler binder seg til molekylene på den øvre platen og fester seg også til den nedre platen som forhindrer at begge platene skiller seg.

Kan tjene deg: Atmosfærisk trykk: Normal verdi, hvordan det måles, eksempler

Vannmolekyler har sterk samhold med hverandre, men viser også en sterk vedheft med glassmolekyler på grunn av intermolekylære krefter.

Overholdelse av to plater med en væske [av Emmanuelle Rio SLR (https: // Commons.Wikimedia.org/wiki/fil: adhesioncapillaire.Jpg)]

Tannadhesjon

Et eksempel på fysisk vedheft er en tannplakk festet til en tann som vanligvis plasseres i gjenopprettende tannbehandlinger. Vedheftet manifesteres i grensesnittet mellom limmaterialet og tannstrukturen.

Effektiviteten i plassering av emaljer og tanner i tannvevet, og i inkorporering av kunstige strukturer som keramikk og polymerer som erstatter tannstrukturen, vil avhenge av graden av vedheft av materialene som brukes.

Sementadhesjon med strukturer

En god fysisk vedheft av sementen til murstein, mur-, stein- eller stålkonstruksjoner manifesterer seg i en høy kapasitet til å absorbere energien som kommer fra normal og tangentiell innsats til overflaten som forbinder sementen med strukturene, det vil si i en høy Evne til å motstå belastninger.

For å oppnå en god vedheft, i sementforeningen med strukturen, er det nødvendig at overflaten sementet vil bli plassert på har tilstrekkelig absorpsjon og at overflaten er grov nok. Mangelen på vedheft oversettes til sprekker og løsrivelse av det vedheftede materialet.

Referanser

1. Les, L H. Grunnleggende om vedheft. New York: Plenium Press, 1991, sider. 1-150.
2. Pocius, a v. Lim, kapittel27. [AUT. Bok] J e Mark. Fysiske egenskaper til Polymers Handbook. New York: Springer, 2007, sider. 479-486.
3. Isralachvili, J n. Intermolekylære og overflatekrefter. San Diego, CA: Academic Press, 1992.
4. Forholdet mellom vedheft og friksjonskrefter. Isralachvili, J N, Chen, You-Lung og Yoshizawa, H. 11, 1994, Journal of Adhesion Science and Technology, Vol. 8 poeng. 1231-1249.
5. Prinsipper for kolloid og overflatekjemi. Hiemenz, P C og Rajagopalan, R. New York: Marcel Dekker, Inc. , 1997.