Гистерезис смачивания и шероховатость поверхности

В ряде случаев оказывается, что краевой угол зависит от порядка замещения фаз на твердой поверхности (статический, или порядковый, гистерезис смачивания). Очень часто краевой угол, измеренный для капли, не совпадает с краевым углом для пузырька. В настоящее время основными причинами статического гистерезиса считают загрязненность поверхности, шероховатость и физико-химическое взаимодействие фаз. [c.51]

Гистерезис смачивания, как и острые ребра и углы поверхности, закрепляет трехфазный периметр смачивания, а следовательно, и всю каплю на твердой поверхности. Острые ребра и выступы минеральных зерен в общем случае содействуют не только более прочному их прилипанию, но и увеличению скорости прилипания капель к твердой поверхности. Выступы могут оказывать обратное влияние в том случае, когда во впадинах между ними удерживаются трудноудаляемые слои воды, т. е. при наличии в пористой среде или в углублениях шероховатой поверхности остаточной воды. [c.149]

Гистерезис краевого угла определяется шероховатостью поверхности частиц. Представления о влиянии шероховатости на смачивание, которые были изложены в 32 и 34, применимы для случая адгезии к пузырьку частиц, имеющих шероховатую поверхность. [c.299]

Справа от формул указаны индексы фаз, которые присутствуют и в обычном, и в пленочном состоянии. Экспериментальным подтверждением того, что одна и та же трехфазная система может иметь несколько углов смачивания, является гистерезис смачивания — зависимость величины утла смачивания от того, из какого состояния капля пришла к равновесию — от угла большего, чем равновесный, или меньшего (угол натекания и угол оттекания). Другая известная причина гистерезиса смачивания — шероховатость поверхности. [c.566]

Гистерезис смачивания играет существенную роль во всех капиллярных процессах, а также в процессах капиллярной конденсации при адсорбции паров пористыми телами. Явление гистерезиса и скорость установления равновесного краевого угла определяются молекулярной природой смачиваемой поверхности, ее составом и строением, а также вязкостью и поверхностным натяжением смачивающей жидкости. Увеличение гладкости твердой поверхности приводит к уменьшению гистерезиса. Напротив, очень высокие значения гистерезиса наблюдаются на поверхностях шероховатых или пористых тел (так называемый капиллярный [14, 151 или дисперсионный [16, 17] гистерезис). [c.13]

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]

Уравнения равновесного краевого угла (см. гл. I) применимы для гладких, однородных, недеформируемых поверхностей. Поверхность реальных твердых тел в подавляющем большинстве случаев не соответствует этой идеализированной хмодели. Разнообразные шероховатости, поры, микротрещины, неоднородности химического состава, локальные деформации твердой поверхности оказывают сильное влияние на смачивание. Прежде всего изменяется равновесное значение краевого угла (по сравнению с идеализированной твердой поверхностью). Вместе с тем неоднородности твердой поверхности вызывают отклонение статических краевых углов от равновесного значения, рассчитанного уже с учетом неоднородностей. Тем самым неоднородности твердой поверхности играют важную роль в проявлении гистерезиса смачивания. [c.46]

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]

Временная зависимость смачивания объясняется наличием гистерезиса вследствие шероховатости поверхности, пропитки субстрата и др. В работах В. Е. Гуля с сотр. показано, что это тесно связано с микрореологией формирования клеевого шва [4, с. 127]. В [37] на примере оксидированного алюминия показано, что растекание— процесс трехстадийный жидкий полимер сначала растекается по гладкой поверхности, потом происходит захлопывание пор, а затем затекание в поры. Скорость растекания определяется глубиной пор анодной пленки, а не числом пор на единице поверхности. Краевой угол смачивания глицерином и клеями древесины разных пород изменяется в течение 60 сут [38]. Медленнее этот процесс протекает на древесине смолистых пород, особенно лиственницы. [c.14]

Естественно предположить, что наблюдаемый в этих экспериментах гистерезис смачивания твердой поверхности при ее деформации связан также с изменением степени шероховатости. Тогда принципиальный интерес представит вопрос о разделении роли вкладов в величину Я шероховатости, характеризуемой коэффициентом Венцеля , и энергетической неоднородности поверхности субстрата. Несколько изменив запись уравнения (41), для горизонтальной поверхности получаем [c.30]

При смачивании реальных поверхностей гистерезис смачивания может достигать 50-100°. Гистерезис в 1-2° считается незначительным и свидетельствует о высокой однородности поверхности и близости системы к положению равновесия. Наличие шероховатости, пористости, а также участков с различной полярностью может случить причиной значительного гистерезиса смачивания [182, 183[. Однако гистерезис наблюдается также и для идеально гладких поверхностей. В качестве причин, приводящих к гистерезису смачивания, следует упомянуть проникновение жидкости в твердое тело / привитый слой, реориентацию поверхностных групп при контакте с жидкостью и др. В разд. 5.7 рассмотрены примеры влияния молекулярной топографии и пористости монослоев на гистерезис смачивания. [c.328]

Гистерезис смачивания вызывается шероховатостью твердой поверхности, а также адсорбцией на ней газов или некоторых других загрязнений, которые должны ыть вытеснены или растворены жидкостью, прежде чем жидкость вступит в контакт с твердой поверхностью. Чем чище поверхность твердого тела, чем лучше она отшлифована, тем ближе величина краевых углов смачивания к равновесному значению, тем меньше гистерезис смачивания. [c.190]

Имеется несколько причин гистерезиса смачивания. Из них чаще всего упоминают шероховатость поверхности подложки. Кроме того, причинами гистерезиса считают проникновение смачивающей жидкости в объем твердого тела и загрязнение поверхности [423—438]. [c.109]

Рис. 5.39. Наличие максимума на зависимости гистерезиса смачивания от длины привитой алкильной цепи свидетельствует о влиянии молекулярной шероховатости поверхности на

Из этой формулы следует пропорциональность между г и os 0 (по абсолютной величине), поэтому шероховатость улучшает смачивание хорошо смачивающими жидкостями (рнс. П1-25, б) и ухудшает смачивание несмачивающими. Это особенно важно для прокалочных пигментов (литопона, окиси хрома), имеющих сильно шероховатые поверхности. Наоборот, ребра и углы кристаллов замедляют и ухудшаю смачивание (дисперсионный гистерезис сма- [c.76]

Эффект гистерезиса объясняют также шероховатостью поверхности. Краевой угол смачивания на таких поверхностях и порошках 0i всегда несколько отличается по величине от 0 на гладкой поверхности тех же материалов фактор микроскопической шероховатости V = os Oj/ os 0 составляет 1,5—2 для шлифованной поверхности [65]. Задержку смачивания порошковых материалов называют дисперсионным гистерезисом [75]. При одновременном присутствии двух не смешивающихся друг с другом жидкостей смачивать твердое тело будет та из них, у которой разность полярностей с ним будет меньшей. Такая жидкость обладает большим избирательным смачиванием (П. А. Ребиндер). [c.114]

Количественные расхождения между экспериментальными и расчетными значениями краевых углов не исчерпывают ограничений в использовании термодинамического метода. Часто встречаются такие случаи, когда изменение шероховатости влияет на краевые углы в диаметрально противоположном направлении, чем это следует из уравнения (II. 6) или из указанных выше неравенств. Например, жидкий сплав олова с титаном на полированной поверхности кварца образует краевой угол 50,5°, а на шлифованной поверхности краевой угол оказывается больше (69°) [3]. При увеличении высоты микровыступов заметно ухудшается смачивание меди ртутью (в несколько раз сокращается смоченная площадь при одинаковом объеме капли) [74]. Подобные расхождения, обусловленные гистерезисом смачивания (ряд примеров приведен ниже), стимулировали развитие теорий, в которых наряду с коэффициентом шероховатости учитываются также форма и расположение отдельных микронеровностей. [c.58]

Эти выводы справедливы и при горизонтальном расположении твердой поверхности. Гистерезис смачивания возникает в тех случаях, когда линия смачивания перемещается перпендикулярно (или наклонно) к направлению границ между различными участками неоднородной поверхности. Таким образом, выявляется большое сходство причин гистерезиса смачивания неоднородных и шероховатых твердых тел в последнем случае гистерезис имеет место при растекании жидкости поперек (перпендикулярно) направлению гребней (см. П. 2). [c.69]

Следует отметить, что большая шероховатость или пористость твердой поверхности может вследствие гистерезиса привести к значительному понижению смачиваемости даже в случае гидрофильных поверхностей, т. е. когда истинный краевой угол меньше 90°. Хорошо известно, что капли дождя не сразу смачивают дорожную пыль, несмотря на то, что она является продуктом естественного диспергирования резко гидрофильных пород. Несмачиваемость водой торфа, представляющего собой высокогидрофильное вещество [43, 44], также объясняется его пористой структурой. Данные явления объясняются тем, что увеличение пористости поверхности, т. е. угла р, приводит к увеличению количества находящегося на ней воздуха и к более прочному удерживанию адсорбированной воздушной пленки, что обусловливает высокие значения гистерезиса смачивания. В данном случае уравнение (24) можно заменить двумя неравенствами [c.29]

Возникновение шероховатости в процессе смачивания может быть причиной гистерезиса краевого угла. Так, при контакте и отрыве капель расплава железа от поверхностей из лейкосапфира и периклаза при 1560 °С в атмосфере гелия краевые углы имеют следующие значения (для Ожг = 1740 эрг/см ) [c.283]

Было замечено [10, 151 ], что значение минимальной плотности орошения зависит от того, поступает ли орошающая жидкость на сухую поверхность стенки (Г ин1) или на предварительно смоченную (Гмин 2) Это явление можно объяснить гистерезисом краевого угла смачивания. Расхождение между значениями Г ин1 и Г ин2 составляет 450 — 1200% и более и зависит от температуры жидкости на входе разности температур между стенкой и пленкой, шероховатости и загрязненности стенки, материала орошаемой поверхности и конструкции распределительного устройства. [c.48]

Рассмотренные законпме Ност смачивания выполняются на всех поверхностях жидкостей только на идеально гладких и однородных поверхностях твердых тел. На поверхности реальных твердых тел обязательно имеются шероховатости, неоднородности, поры, трещины и т. д., которые влияют на краевой угол и затрудняют определение равновесных краевых углов. Отклонения статических краевых углов от равновесных значений характеризуются гистерезисом смачивания, анализ которого позволяет вскрыть его причины. Эти причины могут быть различными загрязнение поверхности твердых тел, протекаю- цие процессы испарения, растворения, адсорбции и т. л. [c.87]

Гистерезис смачивания. Твердые выпускные формы — порошки и гранулы — должны хорошо смачиваться при приготовлении водных красильных систем, содержащих текстильно-вспомогательные и поверхностно-активные вещества. Под смачиванпе м твердых форм понимают их способность образовать с водой тонкодисперсные красильные суспензии, т. е. суспендироваться. Способность частиц легко п равномерно распределяться в воде превалирует в понятии смачивание (часто называют смачиваемость) [65]. В красильной технике плохая смачиваемость приводит к тому, что красители с трудом замешиваются с водой при приготовлении суспензии, так как на шероховатой поверхности порошков содержится адсорбированный воздух. [c.114]

Таким образом, при растекании жидкости перпендикулярно направлению микронеровностей макрокраевой угол зависит от крутизны наклона различных участков твердой поверхности. В результате возникают принципиальные отличия смачивания шероховатых твердых поверхностей по сравнению с идеально гладкими. Прежде всего, наличие шероховатостей приводит к появлению состояний метастабильного равновесия системы. Соответственно статические краевые углы могут существенно отличаться от равновесного краевого угла. Вместе с тем макрокраевые углы на шероховатой поверхности зависят от направления течения жидкости, поскольку положение линии смачивания в состояниях метастабильного равновесия различно при натекании и оттекании. Следовательно, шероховатость представляет одну из основных причин гистерезиса смачивания [75, 76]. Характерно в связи с этим, что при смачивании жидкостей (например, ртути) гистерезис краевых углов практически отсутствует. [c.60]

Существенная особенность смачивания пористых тел (по сравнению со сплошными неоднородными поверхностями, а также с сильно шероховатыми поверхностями) заключается в том, что при определенных условиях жидкость может проникать по порам глубоко внутрь. Проникновение жидкости в поры оказывает существенное влияние на краевые углы. Так, впитывание жидкости в верхние слои твердого тела представляет одну из основных причин физико-химического гистерезиса смачивания [100]. На пористых телах эти эффекты проявляются особенно резко. Например, при контакте воды с текстильными материалами краевые углы отте-кания воспроизводятся плохо из-за быстрого впитывания воды в поры [98]. Проникновение жидкости по порам и обратный процесс (вытеснение жидкости) имеют важное значение в промышленности (например, в пропитке и в сушке), а также в некоторых природных процессах (например, движение вод в почвах). В связи с этим кратко рассмотрим условия движения жидкости в узких порах. [c.73]

Гистерезис смачивания зависит от скорости перемещения трехфазной границы раздела фаз по твердой поверхности, а также от адсорбции на ней веществ и шероховатости твердого тела.-С увеличением скорости вытеснения нефти водой из капиллярных каналов пористой среды вследствие гистерезисных явлений наступающий угол смачивания возрастает и может стать больше 90 , если даже в статических условиях поверхность капилляра гидрофильна. [c.172]

Анализ экспериментальных данных показывает, что шероховатость влияет на макрокраевые углы при высоте микронеровностей не менее 0,5 мкм. Максимальный гистерезис краевых углов, обусловленный влиянием шероховатости, не может превышать 2амакс ( макс — максимальная крутизна) [4]. Поэтому основная причина гистерезиса при смачивании полированных недеформируемых твердых тел связана уже не с шероховатостью, а с влиянием других факторов, прежде всего —с неоднородностью твердой поверхности (см. П. 3). [c.64]