Hvad er overfladenergi?
Inden for en fast masse er molekyler omgivet af identiske molekyler med lignende energimålinger. På overfladen af det faste stof er molekyler dog sandsynligvis i kontakt med luft og undertiden væsker eller andre masser med forskellige energimålinger. Som et resultat er overfladenergimålinger altid forskellige fra dem, der findes i massen af et fast stof.
Alle tre faser - fast, flydende og luft - har målbare overfladenergier og overfladespændinger. Molekyler har både det, der kaldes "klæbende drev" og "sammenhængende drev", der styrer måderne, hvorpå de interagerer med molekylerne omkring dem. Selvklæbende drev søger at binde til andre typer molekyler, mens sammenhængende drev søger at binde med lignende molekyler. Hvis kohæsive drev er mere fremtrædende, vil flydende molekyler kun perle op på en overflade, når de modstår andre molekyler; det modsatte er tilfældet, hvis klæbende drev er mere fremtrædende.
Målinger af overfladenergi, overfladespænding og overfladetæthedsspænding analyserer befugtningsadfærd mellem væsker og faste stoffer, når forskere tester for de faste termodynamiske egenskaber. Når flydende molekyler på en fast overflade perler op i samhørighed, kan forskere måle kontaktvinklen for disse molekyler på den faste overflade. Denne kontaktvinkelmåling foretages med et instrument kaldet et goniometer, der bestemmer i hvilken grad kohæsion eller vedhæftning er i stigningen. To andre kræfter kan påvirke overfladenergi i dette tilfælde. Hvis overfladen er robust eller kendt som hydrofob, får dette væsker til at perle i højere vinkler; omvendt, når en overflade er hydrofil, kan et væskedråb spredes ud for at dække så meget af overfladen, som de flydende molekyler kan nå.
Målinger af overfladenergi foretages normalt ved ekstremt høje temperaturer, når faste stoffer reagerer ved svage bevægelser under belastningen af varme, men volumen er næsten konstant. Målinger af flydende overfladenergi udføres ved hjælp af det, der kaldes en "flydende membranstrækning" af overfladearealet. En metode, kaldet Dynamic Wilhelmy Method, involverer nedsænkning af et fast stof i en væske, der tidligere er blevet målt til overfladespænding, og derefter måling af befugtningskræfter, når faststoffet frigøres fra væsken. En anden metode, kaldet pulverkontaktvinkelmetoden, bruges, når forskere har brug for at kende absorptionsniveauer og overfladenergier i porøse materialer og pulvere.
Praktiske anvendelser af disse overfladenergimålinger og testprocedurer er til gavn for udviklingen af industrielle og forbrugerprodukter. Metaller overtrukket med polymerer er afhængige af forskeres viden om vedhæftning og samhørighed for deres styrke og holdbarhed. Materiale 'overfladenergimålinger udføres med henblik på oxidation og kemisk binding. Ved litografi skal trykfarver påføres på en måde, der giver billedområder mulighed for at absorbere blæk og ikke-billedområder for at forblive blækfrie; overfladenergiforskning har forfinet disse processer.