ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние деформации твердого тела из "Физико-химические основы смачивания и растекания" Рассмотренные в предыдущих разделах методы расчета краевых углов справедливы в тех случаях, когда поверхность подложки в процессе смачивания практически не изменяет своей формы. Однако в ряде систем форма твердой поверхности в зоне контакта с жидкостью может изменяться настолько сильно, что это оказывает существенное влияние на краевой угол. [c.75] Изменение формы твердой поверхности может происходить вследствие различных процессов. При образовании равновесного краевого угла на плоской подложке взаимно уравновешиваются только компоненты поверхностных сил, направленные вдоль смачиваемой поверхности в противоположные стороны, т. е. силы (Отг — Ртж) и Стжг eos 00 (см. рис. 1.1). Баланс этих сил означает, что периметр смачивания не может без затраты внешней работы перемещаться вдоль поверхности твердого тела. При анализе условий равновесия нужно учитывать также компоненту поверхностного натяжения жидкости ог г sin 0о, которая направлена перпендикулярно к подложке (вектор АС на рис. I. 1). Эта сила действует на твердое тело и может вызвать его деформацию, которая зависит как от поверхностного натяжения жидкости, так и от механических свойств твердого тела и толщины подложки. [c.75] Значительный изгиб удавалось наблюдать лишь при смачивании весьма тонких образцов. Например, при контакте капли воды с полимерной пленкой толщиной 5 мкм капля постепенно заворачивается в пленку [102]. Сильный прогиб наблюдался также при нанесении капли ртути на пластинку слюды толщиной 2—3 мкм [103]. [c.76] Деформация поверхности вблизи периметра смачивания может быть упругой тогда она обратимо исчезает после удаления жидкости с подложки. Например, при частичном погружении стержня из геля желатины в большую каплю ртути вдоль периметра возникает выступ высотой около 40 мкм, но после того как стержень вынимают из ртути, выступ полностью исчезает [104]. В других системах, например при контакте пленки из сополимеров изобутилена и изопрена с ртутью, возникал гребень высотой 40—70 мкм, который не исчезал после удаления жидкости, т. е. имела место остаточная деформация поверхностного слоя [104]. [c.76] При смачивании твердых тел, толщина которых достаточно велика (практически уже начиная с десятых долей мм), деформация, связанная с изгибом образца, настолько мала, что никакого влияния на равновесный краевой угол она не оказывает. Тем не менее при смачивании материалов со сравнительно небольшим модулем упругости (таковы, например, многие полимеры) возможна локальная деформация поверхностного слоя подложки в непосредственной близости от периметра смачивания. В этой области под действием напряжений, создаваемых силой сгжг51п0, могут образоваться микровыступы [105]. Такие выступы (гребни) наблюдались, например, при смачивании водой не полностью затвердевшего силикагеля [106]. [c.76] Наряду с изгибом подложки и образованием локальных микровыступов возле периметра смачивания возможен еще один механизм изменения формы смоченной поверхности. Он заключается в том, что под каплей образуется лунка, тогда как остальная часть твердой поверхности, граничащая с газом, по-прежнему остается плоской (форма капли и подложки при этом такая же, как при смачивании плоской поверхности жидкости, рис. 11.15). Равновесная форма лунки должна быть такой, чтобы уравновешивались не только компоненты сил, действующие параллельно поверхности твердого тела, но и компоненты, направленные перпендикулярно к твердой поверхности. [c.77] Вернуться к основной статье