Co to jest energia powierzchniowa?

W obrębie masy stałej cząsteczki są otoczone identycznymi cząsteczkami o podobnych pomiarach energii. Jednak na powierzchni stałego cząsteczki prawdopodobnie będą się kontaktować z powietrzem, a czasem cieczami lub innymi masami różnych pomiarów energii. W rezultacie pomiary energii powierzchniowej zawsze różnią się od tych znalezionych w masie stałego.

Wszystkie trzy fazy - stałe, cieczy i powietrza - mają mierzalne energie powierzchniowe i napięcia powierzchniowe. Cząsteczki mają zarówno tak zwane „napędy kleju”, jak i „spójne napędy”, które regulują sposoby, w jakie wchodzą w interakcje z otaczającymi ich cząsteczkami. Napędy kleju mają na celu wiązanie się z innymi rodzajami cząsteczek, podczas gdy napędowe napędowe dążą do wiązania się z podobnymi cząsteczkami. Jeśli kohezyjne napędy są bardziej widoczne, ciekłe cząsteczki będą dążyć tylko na powierzchni, gdy opierają się innych cząsteczek; odwrotnie jest prawdą, jeśli dyski klejowe są bardziej widoczne.

Pomiary energii powierzchniowej, napięcia powierzchniowego i gęstości powierzchniowej analizują zachowanie zwilżające między cieczami i ciałami stałymi, gdy naukowcy testują właściwości termodynamiczne ciał stałych. Gdy ciekłe cząsteczki na stałej powierzchni koraliki w kohezji naukowcy mogą mierzyć kąt styku tych cząsteczek na stałej powierzchni. Ten pomiar kąta kontaktowego jest pobierany za pomocą instrumentu zwanego goniometrem, który określa, w jakim stopniu spójność lub adhezja są w awansie. W tym przypadku dwie inne siły mogą wpływać na energię powierzchniową. Jeśli powierzchnia jest wytrzymała lub znana jako hydrofobowa, powoduje to, że ciecze klęczą pod wyższymi kątami; I odwrotnie, gdy powierzchnia jest hydrofilowa, kropla cieczy może rozłożyć się, aby pokryć tyle powierzchni, ile mogą osiągnąć cząsteczki ciekłe.

Pomiary energii powierzchniowej są zwykle wykonywane w wyjątkowo wysokich temperaturach, gdy stałe reagują przez niewielkie ruchy pod naprężeniem ciepła, ale objętość jest prawie stała. LPomiary energii powierzchniowej IQuid są wykonywane przy użyciu tak zwanego „odcinka membrany ciekłej” powierzchni. Jedna metoda, zwana metodą dynamiczną Wilhelmy, polega na zanurzeniu substancji stałej w cieczy, która została wcześniej mierzona pod kątem napięcia powierzchniowego, a następnie pomiar sił zwilżających w miarę uwalniania ciała stałego z cieczy. Inna metoda, zwana metodą kąta kontaktowego proszku, jest stosowana, gdy naukowcy muszą znać poziomy absorpcji i energie powierzchniowe porowatych materiałów i proszków.

Praktyczne zastosowania tych pomiarów energii powierzchniowej i procedur testowych korzystają z rozwoju produktów przemysłowych i konsumenckich. Metale pokryte polimerami opierają się na wiedzy naukowców na temat przyczepności i spójności ze względu na ich siłę i trwałość. Pomiary energii powierzchniowej są podejmowane w celu utleniania i wiązania chemicznego. W litografii atramenty muszą być stosowane w sposób, który pozwala obszarom obrazu wchłaniać atramenty i obszary nie-obrazowe, aby pozostać wolne od inks; Badania energii powierzchniowej udoskonaliły te procesy.