Техника сидячего падения

В материаловедении метод лежащей капли — это метод, используемый для характеристики поверхностной энергии твердого тела , а в некоторых случаях и аспектов поверхностной энергии жидкости. Основная предпосылка метода заключается в том, что, поместив с известной каплю жидкости поверхностной энергией и углом смачивания поверхностную энергию твердой подложки , можно рассчитать . Жидкость, используемая для таких экспериментов, называется зондовой жидкостью, и требуется использование нескольких различных зондовых жидкостей.

Зондовая жидкость

Поверхностная энергия измеряется в джоулях на квадратный метр, что в случае жидкостей эквивалентно поверхностному натяжению, измеряемому в ньютонах на метр . Общее поверхностное натяжение /энергию жидкости можно определить различными методами, используя тензиометр или метод подвесной капли и метод максимального давления пузырька .

Межфазное натяжение на границе раздела зондовой жидкости и поверхности твердого тела можно дополнительно рассматривать как результат различных типов межмолекулярных сил . Таким образом, поверхностные энергии можно подразделить в соответствии с различными взаимодействиями, которые их вызывают, такими как поверхностная энергия, обусловленная дисперсионными (например, силами Ван-дер-Ваальса ) и другими взаимодействиями (например, водородной связью , полярными взаимодействиями , кислотно-основными взаимодействиями и т. д.). ). Для техники лежащей капли часто бывает полезно использовать жидкости, о которых известно, что они неспособны к некоторым из этих взаимодействий (см. таблицу 1). ^{[ мертвая ссылка ]}). Например, поверхностное натяжение всех прямых алканов считается полностью дисперсионным, а все остальные компоненты равны нулю. Это полезно с алгебраической точки зрения, поскольку в некоторых случаях исключает переменную и делает эти жидкости незаменимыми материалами для испытаний.

Традиционно предполагается, что общая поверхностная энергия как твердого тела, так и жидкости представляет собой просто сумму рассматриваемых компонентов. Например, уравнение, описывающее разделение поверхностной энергии на вклады дисперсионных взаимодействий и полярных взаимодействий, будет иметь вид

\sigma _{\text{S}}=\sigma _{\text{S}}^{\text{D}}+\sigma _{\text{S}}^{\text{P}},

\sigma _{\text{L}}=\sigma _{\text{L}}^{\text{D}}+\sigma _{\text{L}}^{\text{P}},

где σ _S – полная поверхностная энергия твердого тела, σ _S^Д и σ _S^П - соответственно дисперсионная и полярная компоненты поверхностной энергии твердого тела, σ _L — полное поверхностное натяжение/поверхностная энергия жидкости, а σ _Л^Д и σ _L^П – соответственно дисперсионная и полярная составляющие поверхностного натяжения.

В дополнение к методам тензиометра и висячей капли в некоторых случаях можно использовать метод сидячей капли для разделения известной полной поверхностной энергии жидкости на ее компоненты. Это делается путем изменения вышеизложенной идеи с введением эталонной твердой поверхности, которая считается неспособной к полярным взаимодействиям, такой как политетрафторэтилен (ПТФЭ).

Угол контакта

Угол контакта определяется как угол, образованный пересечением границы раздела жидкость/твердое тело и границы раздела жидкость/воздух. Альтернативно его можно описать как угол между поверхностью твердого образца и касательной к овальной форме капли на краю капли. Высокий угол смачивания указывает на низкую поверхностную энергию твердого тела или химическое сродство. Это также называют низкой степенью смачивания. Низкий угол смачивания указывает на высокую поверхностную энергию твердого тела или химическое сродство, а также на высокую, а иногда и на полную степень смачивания. Например, угол контакта в ноль градусов будет иметь место, когда капля превратится в плоскую лужу; это называется полным смачиванием .

Измерение угла контакта

Гониометрический метод

Зарисовка угла контакта, как видно с помощью гониометра. На верхнем рисунке объем капли увеличивается, а на нижнем – уменьшается. Каждый обозначенный угол является примером аналогичного угла контакта.

Самый простой способ измерения угла контакта сидячей капли — с помощью гониометра угла контакта , который позволяет пользователю измерить угол контакта визуально. Капля наносится шприцем, который располагается над поверхностью образца, а камера высокого разрешения фиксирует изображение в профиль или вид сбоку. Затем изображение можно проанализировать либо на глаз (с помощью транспортира), либо, чаще всего, измерить с помощью программного обеспечения для анализа изображений. Этот тип измерения называется статическим измерением угла контакта. ^[1]

На угол контакта влияет не только химический состав поверхности, но и ее шероховатость. Уравнение Юнга, которое лежит в основе угла контакта, предполагает однородную поверхность без шероховатостей. В случае наличия шероховатости поверхности капля может находиться в состоянии Венцеля (гомогенное смачивание), состоянии Кэсси-Бакстера (гетерогенное смачивание) или в промежуточном состоянии. Шероховатость поверхности усиливает смачивание, вызванное химией поверхности.

Для измерения гистерезиса угла смачивания сидячую каплю можно постепенно увеличивать в объеме. Максимально возможный угол контакта называется углом опережения. Уклон угла смачивания можно измерить, удаляя объем капли до тех пор, пока не произойдет ее обезвоживание. Минимально возможный угол контакта называется отступающим углом контакта. ^[1] Гистерезис угла контакта представляет собой разницу между наступающим и отступающим углами контакта. ^[1]

Преимущества и недостатки

Преимущество этого метода, помимо его относительной простоты, заключается в том, что при достаточно большой твердой поверхности можно осаждать несколько капель в различных местах образца для определения неоднородности. Воспроизводимость конкретных значений угла смачивания будет отражать неоднородность энергетических свойств поверхности. И наоборот, недостатком является то, что если образец достаточно велик для одной капли, то будет трудно определить неоднородность или, следовательно, предположить однородность. Это особенно верно, поскольку обычные коммерчески доступные гониометры не поворачивают камеру/подсветку относительно сцены и, таким образом, могут показывать угол контакта только в двух точках: правом и левом краю капли. В дополнение к этому, этому измерению препятствует присущая ему субъективность, поскольку расположение линий определяется либо пользователем, смотрящим на изображения, либо определением линий в программном обеспечении для анализа изображений.

Метод Вильгельми

Альтернативным методом измерения угла контакта является метод Вильгельми, в котором используется какой-либо чувствительный измеритель силы для измерения силы, которую можно преобразовать в значение угла контакта. В этом методе небольшой образец рассматриваемого твердого вещества в форме пластины, прикрепленный к рычагу измерителя силы, вертикально погружается в ванну с зондовой жидкостью (на самом деле конструкция стационарного измерителя силы будет иметь жидкость поднимается, а не опускается образец), а сила, действующая на образец со стороны жидкости, измеряется измерителем силы. Эта сила связана с углом контакта следующим уравнением:

\cos \theta ={\frac {F-F_{\text{b}}}{I\sigma }},

где F — общая сила, измеренная измерителем силы, F _b — сила плавучести, вызванная вытеснением жидкости твердым образцом, I — смоченная длина, а σ — известное поверхностное натяжение жидкости.

Преимущества и недостатки

Преимущество этого метода состоит в том, что он достаточно объективен, и измерения дают данные, которые по своей сути усреднены по смоченной длине. Хотя это не помогает определить неоднородность, оно автоматически дает более точное среднее значение. К его недостаткам, помимо большей сложности, чем гониометрический метод, относится то, что образец соответствующего размера должен быть изготовлен с одинаковым поперечным сечением в направлении погружения, а смоченная длина должна измеряться с некоторой точностью. Кроме того, этот метод подходит только в том случае, если обе стороны образца идентичны, в противном случае измеренные данные будут результатом двух совершенно разных взаимодействий. ^[2]

Строго говоря, это не техника сидячей капли, поскольку мы используем небольшую погружающуюся ванну, а не каплю. Однако расчеты, описанные в следующих разделах, которые были получены для связи угла контакта лежащей капли с поверхностной энергией, также применимы.

Определение поверхностной энергии

Хотя поверхностная энергия традиционно определяется как работа, необходимая для создания единицы площади данной поверхности, ^[3] когда дело доходит до измерения методом лежащей капли, поверхностная энергия не так четко определена. Значения, полученные с помощью метода лежащей капли, зависят не только от рассматриваемого твердого образца, но в равной степени и от свойств используемой зондовой жидкости, а также от конкретной теории, математически связывающей параметры друг с другом.

Существует множество таких теорий, разработанных различными исследователями. Эти методы различаются по нескольким параметрам, например, по способу вывода и условности, но, что наиболее важно, они различаются по количеству компонентов или параметров, которые они способны анализировать. Более простые методы, содержащие меньшее количество компонентов, упрощают систему, объединяя поверхностную энергию в одно число, в то время как более строгие методы с большим количеством компонентов позволяют различать различные компоненты поверхностной энергии. Опять же, полная поверхностная энергия твердых тел и жидкостей зависит от различных типов молекулярных взаимодействий, таких как дисперсионное (ван-дер-ваальсовое), полярное и кислотно-основное взаимодействие, и считается суммой этих независимых компонентов. Некоторые теории объясняют больше этих явлений, чем другие теории. Эти различия следует учитывать при принятии решения о том, какой метод подходит для данного эксперимента. Ниже приведены несколько широко используемых таких теорий.

Однокомпонентные теории

Теория Зисмана

Теория Зисмана — самая простая и часто используемая теория, поскольку это однокомпонентная теория, и ее лучше всего использовать для неполярных поверхностей. Это означает, что поверхности полимеров, подвергшихся термической обработке , обработке коронным разрядом , плазменной очистке , или полимеры , содержащие гетероатомы , не поддаются этой конкретной теории, поскольку они имеют тенденцию быть хотя бы в некоторой степени полярными . Теория Зисмана также имеет тенденцию быть более полезной на практике для поверхностей с более низкими энергиями.

Теория Зисмана просто определяет поверхностную энергию как равную поверхностной энергии жидкости с самой высокой поверхностной энергией, которая полностью смачивает твердое тело. То есть капля будет диспергироваться настолько, насколько это возможно, т.е. полностью смачивать поверхность для этой жидкости и любых жидкостей с более низкой поверхностной энергией, но не для жидкостей с более высокой поверхностной энергией. Поскольку эта зондовая жидкость гипотетически может быть любой жидкостью, включая воображаемую жидкость, лучший способ определить поверхностную энергию методом Зисмана — это получить точки данных углов смачивания для нескольких зондовых жидкостей на рассматриваемой твердой поверхности, а затем построить график косинус этого угла относительно известной поверхностной энергии зондовой жидкости. Построив график Зисмана, можно экстраполировать максимальную поверхностную энергию жидкости, реальную или гипотетическую, которая привела бы к полному смачиванию образца с углом смачивания ноль градусов.

Точность/прецизионность

Линейный коэффициент (рис. 5) ^{[ где? ]} предполагает, что это довольно точный результат, однако это справедливо только для соединения этого конкретного твердого тела с этими конкретными жидкостями. В других случаях соответствие может быть не таким большим (например, если заменить полиэтилен на полиметилметакрилат, тогда коэффициент линии результатов графика с использованием того же списка жидкостей будет значительно ниже). Этот недостаток является результатом того факта, что теория Зисмана рассматривает поверхностную энергию как один единственный параметр, вместо того, чтобы учитывать тот факт, что, например, полярные взаимодействия намного сильнее, чем дисперсионные, и, следовательно, степень, в которой это происходит. по сравнению с другим сильно влияет на необходимые расчеты. По сути, это простая, но не особенно надежная теория. Поскольку предпосылкой этой процедуры является определение гипотетических свойств жидкости, точность результата зависит от точности, с которой известны значения поверхностной энергии зондовых жидкостей.

Двухкомпонентные теории

Теория Оуэнса/Вендта

Теория Оуэнса/Вендта ^[4] (по Д. К. Оуэнсу и Р. К. Вендту) разделяет поверхностную энергию на две составляющие: поверхностную энергию, обусловленную дисперсионными взаимодействиями, и поверхностную энергию, обусловленную полярными взаимодействиями. Эта теория выведена из комбинации соотношения Юнга , которое связывает угол контакта с поверхностными энергиями твердого тела и жидкости, а также с межфазным натяжением, и уравнения Гуда (по Р.Дж. Гуду), которое связывает межфазное натяжение с полярным и дисперсионным компоненты поверхностной энергии. Полученный принцип ^{[ объяснить ]} уравнение

{\frac {\sigma _{\text{L}}(\cos \theta +1)}{2{\sqrt {\sigma _{\text{L}}^{\text{D}}}}}}={\frac {{\sqrt {\sigma _{\text{S}}^{\text{p}}}}{\sqrt {\sigma _{\text{L}}^{\text{p}}}}}{\sqrt {\sigma _{\text{L}}^{\text{D}}}}}+{\sqrt {\sigma _{\text{S}}^{\text{D}}}}.

Обратите внимание, что это уравнение имеет форму y = mx + b , где

{\begin{aligned}y&={\frac {\sigma _{\text{L}}(\cos \theta +1)}{2{\sqrt {\sigma _{\text{L}}^{\text{D}}}}}},\\m&={\sqrt {\sigma _{\text{S}}^{\text{p}}}},\\x&={\frac {\sqrt {\sigma _{\text{L}}^{\text{P}}}}{\sqrt {\sigma _{\text{L}}^{\text{D}}}}},\\b&={\sqrt {\sigma _{\text{S}}^{\text{D}}}}.\end{aligned}}

Таким образом, полярные и дисперсионные компоненты поверхностной энергии твердого тела определяются наклоном и точкой пересечения результирующего графика. Конечно, проблема на данный момент заключается в том, что для построения этого графика недостаточно знания поверхностной энергии зондовой жидкости, поскольку необходимо также конкретно знать, как она распадается на полярные и дисперсионные компоненты.

Для этого можно просто изменить процедуру, проверив зондовую жидкость на стандартном эталонном твердом веществе, не способном к полярным взаимодействиям, таком как ПТФЭ. Если угол контакта лежащей капли зондовой жидкости измеряется на поверхности ПТФЭ с

{\begin{aligned}\sigma _{\text{S}}^{\text{p}}&=0,\\\sigma _{\text{S}}^{\text{D}}&=18.0~{\text{mN}}/{\text{m}},\end{aligned}}

основное уравнение сводится к

\sigma _{\text{L}}^{\text{D}}={\frac {\sigma _{\text{L}}^{2}(\cos \theta +1)^{2}}{72}}.

Поскольку полное поверхностное натяжение жидкости уже известно, это уравнение определяет дисперсионную составляющую, а разница между полной и дисперсионной составляющей дает полярную составляющую.

Точность/прецизионность

Точность и точность этого метода во многом поддерживаются уровнем достоверности результатов для соответствующих комбинаций жидкости/твердого вещества (как видно, например, на рис. 6). ^{[ где? ]}). Теория Оуэнса/Вендта обычно применима к поверхностям с низким зарядом и умеренной полярностью. Хорошими примерами являются полимеры, содержащие гетероатомы, такие как ПВХ , полиуретаны , полиамиды , полиэфиры , полиакрилаты и поликарбонаты.

Теория Фаукса

Теория Фаукса (после Ф.М. Фаукса) выведена несколько иным способом, чем теория Оуэнса/Вендта, хотя основное уравнение теории Фаукса математически эквивалентно уравнению Оуэнса и Вендта:

{\frac {1}{2}}\sigma _{\text{L}}(\cos \theta +1)={\sqrt {\sigma _{\text{S}}^{\text{p}}}}{\sqrt {\sigma _{\text{L}}^{\text{p}}}}+{\sqrt {\sigma _{\text{S}}^{\text{D}}}}{\sqrt {\sigma _{\text{L}}^{\text{D}}}}.

Обратите внимание: разделив обе части уравнения на ${\sqrt {\sigma _{\text{L}}^{\text{D}}}}$ , основное уравнение Оуэнса/Вендта восстановлено. Таким образом, один из вариантов правильного определения компонентов поверхностной энергии один и тот же.

В дополнение к этому методу также можно просто провести испытания, используя жидкости, не имеющие полярной составляющей поверхностной энергии, а затем жидкости, которые имеют как полярную, так и дисперсионную составляющие, а затем линеаризовать уравнения (см. таблицу 1 ). Сначала выполняется стандартное измерение угла смачивания сидячей капли для рассматриваемого твердого тела и жидкости с нулевыми полярными компонентами ( $\sigma _{\text{L}}^{\text{p}}=0$ ; $\sigma _{\text{L}}=\sigma _{\text{L}}^{\text{D}}$ ) Второй шаг — использовать вторую зондовую жидкость, поверхностная энергия которой имеет как дисперсионную, так и полярную составляющую, а затем алгебраически найти неизвестные. Теория Фаукса обычно требует использования только двух зондовых жидкостей, как описано выше, и рекомендуемыми являются дииодметан , который не должен иметь полярного компонента из-за его молекулярной симметрии, и вода , которая, как известно, является очень полярной жидкостью.

Точность/прецизионность

Хотя основное уравнение по существу идентично уравнению Оуэнса и Вендта, теория Фаукса в более широком смысле имеет несколько иные приложения. Поскольку она основана на принципах, отличных от принципов Оуэнса/Вендта, остальная часть информации, рассматриваемой теорией Фаукса, связана с адгезией . По существу, она более применима к ситуациям, когда возникает адгезия, и в целом работает лучше, чем теория Оуэнса/Вендта, когда речь идет о более высоких поверхностных энергиях.

Кроме того, существует расширенная теория Фаукса, основанная на тех же принципах, но делящая полную поверхностную энергию на сумму трех, а не двух компонентов: поверхностную энергию, обусловленную дисперсионными взаимодействиями, полярные взаимодействия и водородную связь.

Теория Ву

Теория Ву (после Соухэна Ву) также по существу похожа на теории Оуэнса/Вендта и Фаукса в том, что она делит поверхностную энергию на полярную и дисперсионную составляющие. Основное отличие состоит в том, что Ву использует гармонические средние, а не геометрические средние известных поверхностных натяжений, а затем применяется более строгая математика.

Точность/прецизионность

Теория Ву дает более точные результаты, чем две другие теории компонентов, особенно для высоких поверхностных энергий. Однако у нее есть одна сложность: из-за задействованной математики теория Ву дает два результата для каждого компонента, один из которых является истинным результатом, а другой является просто следствием математики. Задача на данном этапе заключается в интерпретации того, что является истинным результатом. Иногда это так же просто, как исключить результат, который не имеет физического смысла (отрицательная поверхностная энергия) или результат, который явно неверен, поскольку он на много порядков больше или меньше, чем должен быть. Иногда интерпретация более сложна.

Теория Шульца

Теория Шульца (по Д. Л. Шульца) применима только для твердых тел с очень высокими энергиями. Опять же, она похожа на теории Оуэнса, Вендта, Фаукса и Ву, но предназначена для ситуации, когда традиционные измерения, необходимые для этих теорий, невозможны. В классе твердых тел с достаточно высокой поверхностной энергией большинство жидкостей полностью смачивают поверхность с углом смачивания ноль градусов, и поэтому никаких полезных данных собрать невозможно. Теория и процедура Шульца предусматривают нанесение сидячей капли зондовой жидкости на рассматриваемую твердую поверхность, но все это делается, когда система погружена в еще одну жидкость, а не на открытом воздухе. В результате более высокое «атмосферное» давление окружающей жидкости заставляет каплю зондовой жидкости сжиматься так, что возникает измеримый угол контакта.

Точность/прецизионность

Этот метод разработан таким образом, чтобы быть надежным там, где другие методы даже не дают каких-либо конкретных результатов. По существу, он незаменим, поскольку это единственный способ использовать технику сидячей капли на твердых телах с очень высокой поверхностной энергией. Его главным недостатком является тот факт, что он гораздо сложнее как в математическом, так и в экспериментальном отношении. Теория Шульца требует учета многих других факторов, поскольку теперь имеет место необычное взаимодействие жидкой фазы зонда с окружающей жидкостью.

Трехкомпонентные теории

Теория Ван Осса

Теория Ван Осса ^[5] разделяет поверхностную энергию твердых тел и жидкостей на три составляющие. Он, как и раньше, включает в себя дисперсионную поверхностную энергию и подразделяет полярный компонент как сумму двух более конкретных компонентов: поверхностной энергии, обусловленной кислотными взаимодействиями ( $\sigma ^{+}$ ) и за счет основных взаимодействий ( $\sigma ^{-}$ ). Кислотный компонент теоретически описывает склонность поверхности к полярным взаимодействиям со второй поверхностью, которая обладает способностью действовать как основное, отдавая электроны. И наоборот, базовый компонент поверхностной энергии описывает склонность поверхности к полярным взаимодействиям с другой поверхностью, которая действует как кислотная, принимая электроны. Основное уравнение этой теории:

\sigma _{\text{L}}(\cos \theta +1)=2\left[{\sqrt {\sigma _{\text{L}}^{\text{D}}\sigma _{\text{S}}^{\text{D}}}}+{\sqrt {\sigma _{\text{L}}^{-}\sigma _{\text{S}}^{+}}}+{\sqrt {\sigma _{\text{L}}^{+}\sigma _{\text{S}}^{-}}}\right].

Опять же, лучший способ справиться с этой теорией, как и с двухкомпонентными теориями, — это использовать как минимум три жидкости (можно использовать больше, чтобы получить больше результатов для статистических целей) — одну, имеющую только дисперсионный компонент в поверхностной энергии. ( $\sigma _{\text{L}}=\sigma _{\text{L}}^{\text{D}}$ ), содержащий только дисперсионный и кислотный или основной компонент ( $\sigma _{\text{L}}=\sigma _{L}^{\text{D}}+\sigma _{\text{L}}^{\pm }$ ), и, наконец, либо жидкость с дисперсионным и основным, либо кислотным компонентом (в зависимости от того, чего не было во второй зондовой жидкости ( $\sigma _{\text{L}}=\sigma _{\text{L}}^{\text{D}}+\sigma _{\text{L}}^{\mp }$ )) или жидкость, содержащая все три компонента ( $\sigma _{\text{L}}=\sigma _{\text{L}}^{\text{D}}+\sigma _{\text{L}}^{+}+\sigma _{\text{L}}^{-}$ ) – и линеаризация результатов.

Естественно, она более надежна, чем другие теории, особенно в тех случаях, когда существует большой дисбаланс между кислотными и основными компонентами полярной поверхностной энергии. Теория Ван Осса наиболее подходит для проверки поверхностной энергии неорганических, металлоорганических соединений и ионов, содержащих поверхность.

Наиболее существенной трудностью применения теории Ван Осса является тот факт, что не существует большого согласия относительно набора эталонных твердых веществ, которые можно использовать для характеристики кислотных и основных компонентов потенциальных зондовых жидкостей. Однако существуют жидкости, для которых общепризнано, что их поверхностная энергия имеет известные дисперсионные/кислотные/основные компоненты. Два из них указаны в таблице 1. ^{[ мертвая ссылка ]}.

Список распространенных жидкостей для зондов

Жидкость	Общее поверхностное натяжение (мДж/м ²)	Дисперсионный компонент (мДж/м ²)	Полярная составляющая (мДж/м ²)	Кислотный компонент (мДж/м ²)	Базовый компонент (мДж/м ²)
формамид ^[6]	58.0	39.0	19.0	2.28	16.72
Дииодметан	50.8	50.8	0	0	0
Вода	72.8	26.4	46.4	23.2	23.2

Потенциальные проблемы

Присутствие поверхностно-активных элементов, таких как кислород и сера, будет иметь большое влияние на результаты измерений, полученные с помощью этого метода. Поверхностно-активные элементы будут существовать в более высоких концентрациях на поверхности, чем в объеме жидкости, а это означает, что общие уровни этих элементов необходимо тщательно контролировать до очень низкого уровня. Например, наличие всего лишь 50 ppm серы в жидком железе снизит поверхностное натяжение примерно на 20%. ^[7]

Практическое применение

Метод сидячей капли имеет различные применения как в области материаловедения , так и в прямой характеристике. В общем, он полезен при определении поверхностного натяжения жидкостей с использованием эталонных твердых тел. Аналогичным методом является метод плененного пузырька . Существуют различные другие конкретные приложения, которые можно подразделить в зависимости от того, какая из вышеупомянутых теорий с наибольшей вероятностью будет применима к конкретным обстоятельствам:

Теория Зисмана в основном используется для поверхностей низкой энергии и характеризует только полную поверхностную энергию. Таким образом, это, вероятно, наиболее полезно в случаях, когда вспоминаются традиционные определения поверхностей, например, если инженер-химик хочет знать, какова энергия, связанная с изготовлением поверхности. Это также может быть полезно в тех случаях, когда поверхностная энергия оказывает некоторое влияние на спектроскопический метод, используемый для рассматриваемого твердого тела.

Две компонентные теории, скорее всего, будут применимы к вопросам материаловедения о практическом взаимодействии жидкостей и твердых тел. Теория Фаукса, поскольку она больше подходит для твердых поверхностей с более высокой энергией и поскольку большая часть ее основана на теориях адгезии , вероятно, подойдет для характеристики взаимодействий, при которых твердые тела и жидкости имеют высокое сродство друг к другу, например как, логично, клеи и клеевые покрытия . Теория Оуэнса/Вендта, которая касается твердых поверхностей с низкой энергией, была бы полезна для характеристики взаимодействий, при которых твердые тела и жидкости не имеют сильного сродства друг к другу – например, эффективности гидроизоляции . Полиуретаны и ПВХ являются хорошими примерами водонепроницаемых пластиков.

Теорию Шульца лучше всего использовать для характеристики поверхностей с очень высокой энергией, для которых другие теории неэффективны, наиболее ярким примером являются голые металлы .

Теория Ван Осса наиболее подходит для случаев, когда важным фактором является взаимодействие кислоты и основания. Примеры включают пигменты , фармацевтические препараты и бумагу . В частности, примечательные примеры включают как бумагу, используемую для обычных целей печати, так и более специализированный случай лакмусовой бумаги , которая сама по себе используется для характеристики кислотности и основности.

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Клегг, Карл (2013). Угол контакта стал проще . раме-харт. стр. 4–10, 40–47.
^ Кристофер Руллисон, «Практическое сравнение методов, используемых для измерения углов контакта жидкостей с непористыми твердыми телами». Техническое примечание Kruss Laboratories №303.
^ Оура К., Лифшиц В.Г., Саранин А.А., Зотов А.В. и Катаяма М. (2001). Наука о поверхности: Введение. Шпрингер-Верлаг: Берлин, 233
^ Оуэнс, ДК; Вендт, RC (1969). «Оценка поверхностной свободной энергии полимеров». Дж. Прил. Полим. Наука . 13 (8): 1741–1747. дои : 10.1002/app.1969.070130815 .
^ Хорошо, Роберт Дж.; ван Осс, Карел Дж. (1992). «Современная теория краевых углов и компонентов водородных связей поверхностных энергий». Современные подходы к смачиваемости . Спрингер. стр. 1–27.
^ Шан, Цзяньин; Флюри, Маркус; Харш, Джеймс Б.; Золларс, Ричард Л. (15 декабря 2008 г.). «Сравнение различных методов измерения углов смачивания почвенных коллоидов». Журнал коллоидной и интерфейсной науки . 328 (2): 299–307. Бибкод : 2008JCIS..328..299S . дои : 10.1016/j.jcis.2008.09.039 . ПМИД 18930239 .
^ Сешадри Ситхараман: Основы металлургии, Woodhead Publishing in Materials, Кембридж, 2005.

Внешние ссылки

Угол контакта

Симидзу, Р.Н., и Демаркетт, Н.Р. (2000). Оценка поверхностной энергии твердых полимеров с использованием различных моделей. Журнал прикладной науки о полимерах, 76 (12), 1831–1845.

[clegg-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с Клегг, Карл (2013). Угол контакта стал проще . раме-харт. стр. 4–10, 40–47.

[2] Кристофер Руллисон, «Практическое сравнение методов, используемых для измерения углов контакта жидкостей с непористыми твердыми телами». Техническое примечание Kruss Laboratories №303.

[3] Оура К., Лифшиц В.Г., Саранин А.А., Зотов А.В. и Катаяма М. (2001). Наука о поверхности: Введение. Шпрингер-Верлаг: Берлин, 233

[4] Оуэнс, ДК; Вендт, RC (1969). «Оценка поверхностной свободной энергии полимеров». Дж. Прил. Полим. Наука . 13 (8): 1741–1747. дои : 10.1002/app.1969.070130815 .

[5] Хорошо, Роберт Дж.; ван Осс, Карел Дж. (1992). «Современная теория краевых углов и компонентов водородных связей поверхностных энергий». Современные подходы к смачиваемости . Спрингер. стр. 1–27.

[6] Шан, Цзяньин; Флюри, Маркус; Харш, Джеймс Б.; Золларс, Ричард Л. (15 декабря 2008 г.). «Сравнение различных методов измерения углов смачивания почвенных коллоидов». Журнал коллоидной и интерфейсной науки . 328 (2): 299–307. Бибкод : 2008JCIS..328..299S . дои : 10.1016/j.jcis.2008.09.039 . ПМИД 18930239 .

[7] Сешадри Ситхараман: Основы металлургии, Woodhead Publishing in Materials, Кембридж, 2005.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]