ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Термодинамика криволинейной поверхности из "Физико-химия нанокластеров наноструктур и наноматериалов" Искривление поверхности приводит к новым эффектам. Простейшая схема на рис. 4.4 позволяет определить поверхностное давление жидкой капли. [c.162] Другой эффект кривизны поверхности — это поднятие жидкости по капилляру за счет давления, обусловленного поверхностным натяжением. На рис. 4.5 представлена схема поднятия жидкости по капилляру. [c.163] Таким образом, поверхностное натяжение можно определить по высоте подъема столба жидкости в капилляре и измерению угла смачивания. [c.163] Увеличение давления паров над искривленной поверхностью может быть существенным для нанокластеров. Так, для твердых нанокластеров окиси алюминия с размерами 100 нм при 1 850° С давление превышает 2 %, а для 10 нм — уже 20 % [4]. [c.164] Этот эффект очень важен для прохождения реакции в твердом теле с участием наночастиц, в частности при спекании. [c.164] Больщой фундаментальный и прикладной интерес представляют также эффекты смачивания поверхности. Для равновесной конфигурации жидкой фазы на поверхности твердого тела естественно ожидать поверхностной формы для жидкости, отвечающей минимуму энергии. Если энергия поверхности раздела твердое тело — жидкость (7si) велика, жидкость на твердой поверхности будет формировать сферу с минимальной поверхностью (рис. 4.6 а). Если же велика энергия межфазной фаницы твердое тело — пар (7sv), то жидкость будет растекаться по твердой поверхности (рис. 4.6 в). Промежуточный случай изображен на рис. 4.6 б. [c.164] Тогда для растекания жидкости на твердой поверхности величина 5 s должна быть положительна. В частности, должно быть 7iv 7sv. Это условие имеет практический интерес для создания разного рода покрытий на поверхности. [c.165] Необходимо отметить также зависимость угла смачивания от состояния одной и той же поверхности, в частности от фани монокристалла. Так, для кристаллофафических фаней поверхности MgO — (100), (ПО), (111) наблюдаются следующие углы смачивания для Fe (Т = 1 600° С) в = 59, ПО, 90° соответственно, а для Со (Г = 1 600° С) 0 = 114,153,144° соответственно [4]. [c.165] Жидкости оксидов обладают более низкими поверхностными энергиями, и следовательно оксидные слои смачивают поверхность металлов, при этом контактные углы меняются от О до 50°. Это означает, например, что фарфоровые покрытия текут по поверхности железа или меди. Наоборот, жидкие металлы обладают более высокими поверхностными энергиями, чем большинство оксидов, и не смачивают поверхность оксидов без применения специальных приемов. Используются два основных приема, например, для металлических припоев и оксидов. Один с применением активных металлов 2г и И, которые эффективно понижают энергию межфазных границ и увеличивают смачивание. Другой — использование МЬ—Мп композиции, которая ведет к химической реакции, далее на межфазной границе формируется жидкий оксид, который смачивает как слой металла, так и лежащий под ним оксид. Такой способ дает металлизированные покрытия и приводит к возможности работы с металлическими припоями. [c.166] Вернуться к основной статье