ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Адгезия и смачивание шероховатых поверхностей из "Адгезия жидкости и смачивания" Смачивание шероховатых поверхностей представлено на рис. Vn, 1. Неровности шероховатой поверхности (рис. УП1, 1,а,б) приводят к увеличению площади фактического контакта жидкости с твердым телом по сравнению с гладкой поверхностью (рис. vn, 1,0) в Ra раз. Рост площади фактического контакта приводит к пропорциональному увеличению удельной свободной поверхностной энергии шероховатой поверхности по сравнению с гладкой. [c.212] Уравнение (VII, 3) было получено экспериментально Р. Венцелем и обосновано теоретически Б. В. Дерягиным. Поэтому уравнение (VII, 3) называют уравнением Венцеля — Дерягина. [c.213] Капля жидкости на шероховатой (а, б) и на гладкой (в) поверхности. [c.213] Таким образом, в соответствии с условием (VII, 4) для одних и тех же контактирующих тел (жидкость — твердая поверхность) наличие неровностей приводит к уменьшению краевого угла и, следовательно, к улучшению смачивания шероховатых гидрофильных поверхностей по сравнению с гладкими. На гидрофильных поверхностях жидкость легко проникает в углубления поверхности, что обусловливает улучшение смачивания шероховатых поверхностей. [c.213] Наличие шероховатости ухудшает смачивание гидрофобных поверхностей. Причина ухудшения смачивания заключается в том, что жидкость не в состоянии проникнуть в углубления шероховатой поверхности. [c.214] Уравнение (УП, 10) устанавливает связь между работой адгезии при контакте жидкости с шероховатой Wf и гладкой Wn поверхностями. [c.215] Смачивание с учетом профиля поверхности. Влияние шероховатости на краевой угол отражено в формуле (УП, 3) несколько формально. Эта формальность заложена в самом понятии о величине Ra- Напомним, что Ra есть отношение фактической площади контакта капли к номинальной площади контакта. Фактическая площадь контакта капли с шероховатой поверхностью зависит от высоты и ширины основания выступов поверхности, их частоты и других величин, определяющих истинный профиль твердого тела. В связи с этим рассмотрим особенности смачивания с учетом фактического профиля поверхности. [c.215] Угол ф является переменной величиной и зависит от места соприкосновения капли с шероховатой поверхностью. [c.216] Из приведенных данных следует, что при увеличении отношения Zo/xo от 0,01 до 1,0, т. е. в 100 раз, угол фмакс изменяется от 3°36 до 81°, т. е. увеличивается на 77° 24. В соответствии с условием (VII, II) различие в углах фмакс определяет величину гистерезиса краевого угла. [c.216] Помимо расчетов проводили экспериментальное определение краевого угла. В соответствии с экспериментальными данными гистерезис краевого угла при смачивании шероховатой поверхности парафина метилениодидом составляет 63°, а при смачивании гексадеканом — 40°. Фактические значения угла ф определяются положением периметра контакта жидкости с твердой поверхностью, которое может изменяться (см. рис. VII, 1, а, б). [c.216] Из приведенных данных следует, что с увеличением высоты выступов краевой угол растет, а затем этот рост прекращается и в некотором диапазоне значений высоты выступов краевой угол остается примерно постоянным. [c.217] при определении краевого угла необходимо учитывать профиль шероховатой поверхности. [c.217] При помощи формулы (УП1, 18) можно не только подсчитать фактическое значение коэффициента Ра, но и связать его с величинами, которые характеризуют шероховатость поверхности. [c.218] Все же коэффициент Ра не учитывает одну важную особенность, которая может возникнуть при контакте жидкости с щероховатой поверхностью. Дело в том, что капля может не полностью занимать выем поверхности, а остановиться, например на линии СД (рис. VII, 3). Тогда под линией СД будет находиться газ, а выше этой линии жидкость. [c.218] Естественно, когда капля заполнит весь выем поверхности, то S = 0 и т) = 0, а Р а = Р . [c.218] Таким образом, коэффициент Ra по сравнению с Ра позволяет более точно учесть влияние шероховатости поверхности на смачивание. [c.218] На кривой 1 дана зависимость 0 от коэффициента / д. Точка пересечения кривых 1 м. V соответствует переходу от состояния полного заполнения жидкостью выемов шерохо атой поверхности к частичному. Сравнение кривых 1 1 дает представление о влиянии коэффициентов / д и / д на краевой угол при смачивании шероховатой поверхности 0 . [c.219] Кривые 2 я 2 характеризуют изменения наступающего и отступающего краевых углов движущейся капли в зависимости от коэффициента На. Гистерезис значителен только тогда, когда капля копирует шероховатую поверхность. Этому соответствуют значения коэффициента На от 1,0 до точки пересечения кривых 1 и Г. Как только имеет место неполное смачивание шероховатой поверхности, гистерезис, вызванный движением капли, резко снижается. [c.219] посредством коэффициентов / д и На можно учесть особенности смачивания шероховатых поверхностей. [c.219] Вернуться к основной статье