Was ist Oberflächenenergie?

In einer festen Masse sind Moleküle von identischen Molekülen mit ähnlichen Energiemessungen umgeben. An der Oberfläche des Feststoffs stehen Moleküle jedoch wahrscheinlich in Kontakt mit Luft und manchmal Flüssigkeiten oder anderen Massen unterschiedlicher Energiemessungen. Infolgedessen unterscheiden sich die Oberflächenenergie -Messungen immer von denen, die in der Masse eines Feststoffs gefunden wurden. Moleküle haben sowohl das sogenannte "Klebebrennen" als auch "zusammenhängende Laufwerke", die die Art und Weise bestimmen, wie sie mit den Molekülen um sie herum interagieren. Klebungsantriebe versuchen, sich mit anderen Arten von Molekülen zu binden, während zusammenhängende Laufwerke versuchen, sich mit ähnlichen Molekülen zu binden. Wenn kohäsive Antriebe deutlicher sind, werden flüssige Moleküle nur auf einer Oberfläche auftreten, wenn sie anderen Molekülen widerstehen. Das Gegenteil gilt, wenn Kleberfahrten stärker ausgeprägt sind.

Oberflächenenergie-, Oberflächenspannungs- und Oberflächendichtespannungsmessungen analysieren das Benetzungsverhalten zwischen Flüssigkeiten und Feststoffen, wenn Wissenschaftler die thermodynamischen Eigenschaften von Festkörpern testen. Wenn flüssige Moleküle auf einer festen Oberflächenperle in Zusammenhalt hoch sind, können Wissenschaftler den Kontaktwinkel dieser Moleküle auf der festen Oberfläche messen. Diese Kontaktwinkelmessung wird mit einem Instrument namens Goniometer durchgeführt, das feststellt, in welchem ​​Grad Zusammenhalt oder Haftung im Aufstieg liegt. Zwei weitere Kräfte können in diesem Fall die Oberflächenenergie beeinflussen. Wenn die Oberfläche robust oder als hydrophob bekannt ist, führt dies dazu, dass Flüssigkeiten in höheren Winkeln Perlen Perlen; Umgekehrt kann sich ein flüssiger Abfall ausbreiten, wenn eine Oberfläche hydrophil ist, um so viel von der Oberfläche abzudecken, wie die flüssigen Moleküle erreichen können.

Oberflächenenergiemessungen werden normalerweise bei extrem hohen Temperaturen durchgeführt, wenn Feststoffe durch leichte Bewegungen unter Wärmespannung reagieren, das Volumen jedoch nahezu konstant ist. LMessungen der Iquid -Oberflächenenergie werden unter Verwendung einer sogenannten "Flüssigmembranstrecke" der Oberfläche verwendet. Eine Methode, die als dynamische Wilhelmy -Methode bezeichnet wird, beinhaltet das Eintauchen eines Feststoffs in eine Flüssigkeit, die zuvor für die Oberflächenspannung gemessen wurde und dann die Benetzungskräfte als Feststoff aus der Flüssigkeit freigesetzt wird. Eine andere Methode, die als Pulverkontaktwinkelmethode bezeichnet wird, wird verwendet, wenn Wissenschaftler die Absorptionsniveaus und Oberflächenenergien von porösen Materialien und Pulvern kennen müssen.

Praktische Anwendungen dieser Oberflächenenergie -Messungen und -Testverfahren fördern der Entwicklung von Industrie- und Konsumgütern. Metalle, die mit Polymeren überzogen sind, stützen sich auf das Wissen der Wissenschaftler über Adhäsion und Zusammenhalt für ihre Stärke und Haltbarkeit. Die Oberflächenenergie -Messungen der Materialien werden zur Oxidations- und chemischen Bindungsanwendungen durchgeführt. In der Lithographie müssen Tinten auf eine Weise angewendet werdennks; Die Oberflächenenergieforschung hat diese Prozesse verfeinert.