Fyzické dodržování, z čeho se skládá, a příklady

The fyzické dodržování Jedná se o spojení mezi dvěma nebo více povrchy ze stejného materiálu nebo z jiného materiálu, když přijdou do styku. Vyrábí se Van der Waalsovou přitažlivou silou a elektrostatickými interakcemi, které existují mezi molekulami a atomy materiálů.

Van der Waalsovy síly jsou přítomny ve všech materiálech, jsou atraktivní a pocházejí z atomových a molekulárních interakcí. Van der Waalsovy síly jsou způsobeny indukovanými nebo trvalými dipóly vytvářenými v molekulách elektrickými poli sousedních molekul; nebo okamžitými dipóly elektronů kolem atomových jader.

Elektrostatické interakce jsou založeny na tvorbě elektrické dvojvrstvy při kontaktu dvou materiálů. Tato interakce vytváří elektrostatickou přitažlivou sílu mezi dvěma materiály výměnou elektronů, která se nazývá Coulombova síla..

Fyzická přilnavost vede k tomu, že se kapalina drží na povrchu, na kterém spočívá. Například když je voda umístěna na sklo, vytvoří se na povrchu tenký, rovnoměrný film v důsledku adhezních sil mezi vodou a sklem. Tyto síly působí mezi molekulami skla a molekulami vody a udržují vodu na povrchu skla..

Rejstřík článků

• 1 Co je to fyzická adherence?
  • 1.1 Rovnice
• 2 Příklady
  • 2.1 Přilnavost pneumatiky
  • 2.2 Přilnavost leštěných skleněných desek
  • 2.3 Zubní svazek
  • 2.4 Přilnavost cementu ke konstrukcím
• 3 Odkazy

Co je fyzická přilnavost?

Fyzická přilnavost je povrchová vlastnost materiálů, která jim umožňuje zůstat spolu, když jsou v kontaktu. To přímo souvisí s povrchovou volnou energií (ΔE) pro případ adheze pevná látka-kapalina.

V případě adheze kapalina-kapalina nebo kapalina-plyn se povrchová volná energie nazývá mezifázové nebo povrchové napětí.

Povrchová volná energie je energie potřebná k vytvoření jednotky povrchové plochy materiálu. Z povrchové volné energie dvou materiálů lze vypočítat adhezní práci (přilnavost).

Adhezní práce je definována jako množství energie, které je dodáváno do systému k rozbití rozhraní a vytvoření dvou nových povrchů..

Čím větší je adhezní práce, tím větší je odolnost vůči oddělení obou povrchů. Adhezní práce měří sílu přitahování mezi dvěma různými materiály, když jsou v kontaktu.

Rovnice

Volná energie separace dvou materiálů, 1 a 2, se rovná rozdílu mezi volnou energií po separaci (y_finále) a volná energie před oddělením (y_{počáteční}).

ΔE = W₁₂ = y_finále - y_{počáteční} = y₁ + y_dva - y₁₂          [1]

y₁ = povrchová volná energie materiálu 1

y_dva = povrchová volná energie materiálu 2

Částka Ž₁₂ je adhezní práce, která měří adhezní pevnost materiálů.

y₁₂ = mezifázová volná energie

Pokud je adheze mezi pevným materiálem a kapalným materiálem, je adhezní práce:

Ž_SL = y_S + y_LV - y_SL          [dva]

y_S = povrchová volná energie pevné látky v rovnováze s vlastní párou

y_LV= povrchová volná energie kapaliny v rovnováze s parami

Ž_SL = adhezní práce mezi pevným materiálem a kapalinou

y₁₂ = mezifázová volná energie

Rovnice [2] se zapisuje jako funkce rovnovážného tlaku (π_ekvil), který měří sílu na jednotku délky molekul adsorbovaných na rozhraní.

π_ekvil = γ_S - y_SV          [3]

y_SV= povrchová volná energie pevné látky v rovnováze s parou

Ž_SL = π_ekvil + y_SV + y_LV - y_SL          [4]

Při střídání y_SV - y_SL =   y_LV cos θ_C v rovnici [4] získáme

      Ž_SL = π_ekvil + y_SL(1 + cos θ_C )        [5]

θ_C je rovnovážný kontaktní úhel mezi pevným povrchem, kapkou kapaliny a páry.

Rovnice [5] měří adhezní práci mezi pevným povrchem a povrchem kapaliny v důsledku adhezní síly mezi molekulami obou povrchů..

Příklady

Přilnavost pneumatik

Fyzická přilnavost je důležitou charakteristikou pro hodnocení účinnosti a bezpečnosti pneumatik. Bez dobré přilnavosti nemohou pneumatiky zrychlovat, brzdit vozidlo nebo být řízeny z jednoho místa na druhé a může být ohrožena bezpečnost řidiče.

Přilnavost pneumatiky je způsobena třecí silou mezi povrchem pneumatiky a povrchem vozovky. Vysoká bezpečnost a účinnost bude záviset na přilnavosti k různým povrchům, drsným i kluzkým, a za různých atmosférických podmínek..

Z tohoto důvodu každý den pokročila automobilová technika v získávání vhodných konstrukcí pneumatik, které umožňují dobrou přilnavost i na mokrém povrchu..

Přilnavost leštěných skleněných desek

Když se dvě leštěné a zvlhčené skleněné desky dostanou do kontaktu, setkají se s fyzickou přilnavostí, která je pozorována při úsilí, které je nutné vynaložit k překonání separačního odporu desek..

Molekuly vody se vážou k molekulám horní desky a podobně přilnou ke spodní desce a zabraňují oddělení obou desek.

Molekuly vody mají navzájem silnou soudržnost, ale také vykazují silnou přilnavost ke skleněným molekulám v důsledku mezimolekulárních sil..

Adheze zubů

Příkladem fyzické adheze je zubní plak přilepený k zubu, který je obvykle umístěn při zubních náhradách. Adheze se projevuje na rozhraní mezi adhezivním materiálem a strukturou zubu.

Účinnost při ukládání smaltů a dentinů do zubních tkání a při zabudování umělých struktur, jako je keramika a polymery, které nahrazují zubní strukturu, bude záviset na stupni přilnavosti použitých materiálů.

Přilnavost cementu ke konstrukcím

Dobrá fyzická přilnavost cementu k cihlám, zdivu, kamenným nebo ocelovým konstrukcím se projevuje vysokou schopností absorbovat energii, která pochází z normálních a tangenciálních napětí na povrch, který spojuje cement s konstrukcemi, tj. Při vysokém zatížení nosná kapacita.

Pro získání dobré přilnavosti je při spojování cementu s konstrukcí nutné, aby povrch, na který má být cement umístěn, měl dostatečnou absorpci a aby byl povrch dostatečně drsný. Nedostatečná přilnavost má za následek praskliny a uvolnění ulpívajícího materiálu.

Reference

1. Lee, L H. Základy adheze. New York: Plenium Press, 1991, str. 1-150.
2. Pocius, A V. Adhesives, Kapitola 27. [aut. kniha] J E Mark. Příručka Fyzikální vlastnosti polymerů. New York: Springer, 2007, str. 479-486.
3. Israelachvili, J. N. Intermolekulární a povrchové síly. San Diego, CA: Academic Press, 1992.
4. Vztah mezi adhezními a třecími silami. Israelachvili, J. N., Chen, You-Lung a Yoshizawa, H. 11, 1994, Journal of Adhéze Science and Technology, sv. 8, str. 1231-1249.
5. Principy koloidní a povrchové chemie. Hiemenz, PC a Rajagopalan, R. New York: Marcel Dekker, Inc., 1997.