Оценка поверхностной энергии

Теоретические оценки поверхностной энергии и свободной поверхностной энергии [c.207]

Эта зависимость широко применяется для оценки поверхностной энергии металлов при высокой температуре (близкой к температуре плавления). [c.58]

Значение критического поверхностного натяжения, найденное на основе измерений краевых углов, может быть использовано и для оценки поверхностной энергии Отг низкоэнергетических твердых тел. Действительно, при смачивании неполярной поверхности неполярной жидкостью, когда поверхностные натяжения обеих фаз в основном определяются дисперсионными составляющими Отг=о тг и а,цг = = сг жг, выражение (III—23) приобретает вид [c.99]

Существует зависимость между поверхностной энергией и плотностью энергии когезии вещества Е 1. Как видно из рис. 2.7, эта зависимость в случае органических полимеров имеет прямолинейный характер. На рисунке критерием оценки поверхностной энергии является критическое поверхностное натяжение а, , численно равное поверхностному натяжению жидкости, полностью растекающейся по поверхности полимера. [c.94]

Перейдем теперь к оценке поверхностной энергии полимеров. Исходное соотношение для получения уравнения (389) выглядит следа ющим образом [37]. [c.365]

Уточнения проведенной выше простейшей оценки поверхностной энергии могут осуществляться различными путями в зависимости от [c.24]

Большая группа методов измерения поверхностной энергии твердых тел основана на измерении некоторых механических характеристик. Этими методами широко пользуются для оценки поверхностной энергии минералов, галогенидов щелочных металлов и других хрупких образцов [4, 41]. Из этой группы наиболее распространены методы шлифования, сверления, царапания, метод затухающих колебаний. [c.55]

Большинство современных методов оценки поверхностной энергии полимеров основано па изучении равновесия в системе твердое тело — жидкость и, в частности, явления смачивания. Как известно, иногда межфазное поверхностное натяжение для двух жидкостей определяется правилом Антонова, в соответствии с которым межфазное поверхностное натяжение двух жидких фаз равно разности поверхностных натяжений каждой из фаз [c.61]

Теоретические методы расчета величины поверхностной энергии в силу ряда причин зависят от типа рассматриваемого твердого тела. Возможно, простейшим примером твердого тела является кристалл с ковалентными связями, узлы которого заняты атомами (поскольку здесь пет необходимости учитывать дальнее взаимодействие). Хорошим примером расчета этого типа может служить оценка поверхностной энергии алмаза. По Гаркинсу [38] при ОК поверхностная энергия равна половине энергии разрыва всех связей, проходящих через 1 см поверхности, т. е. [c.207]

Теоретические оценки поверхностной энергии, обсуждавшиеся в разд. V-3B, и ее найденное значение (1040 эрг/см ) удовлетворительно согласуются между собой. Однако правомочность применения термодинамических соотношений типа (V-25) и (V-26), по-видимому, все же остается проблематичной. Система тонкодисперсных частиц не может быть термодинамически равновесной (термодинамически равновесным может быть лишь монокристалл), и вряд ли поверхностные слои мелких кристаллов, порознь находящихся в состоянии равновесия и характеризующихся определенной формой и известным содержанием дефектов и дислокаций, в дальнейшем обладают такой же равновесной конфигурацией. Даже если при температуре приготовления порошка поверхность и находится в равновесном состоянии, неподвижность атомов поверхности при температурах от О К до комнатной приведет к отсутствию непрерывного и обратимого изменения конфигурации поверхности, необходимого для удержания ее в равновесии при изменении температуры. [c.221]

Оценка поверхностной энергии [c.365]

Оценка поверхностной энергии на границе раздела материал—среда [c.276]

Браун и Крамер [121] исследовали аналогичные процессы, протекающие в высокодисперсном материале микротрещин полистирола. С этой целью они изучали кинетику роста напряжений, развивающихся в образцах, содержащих микротрещины, при переносе их из одной жидкой среды в другую и при высушивании. Размеры образца в этих экспериментах поддерживали постоянными. Авторы обнаружили, что для всех использован-ных жидких сред, не вызывающих заметного набухания полистирола (водно-метанольные смеси), наблюдается характерный рост напряжения при высушивании образца и снижение напряжения при его увлажнении. Изменения напряжения при замене окружающей среды и высушивании являются обратимыми, определяются природой жидкой среды и не зависят от того, из какой среды в какую и в какой последовательности переносят образец. Оценка поверхностной энергии на границе полимер — среда по значениям углов смачивания привела авторов к выводу, что изменения напряжения связаны в основном с изменением поверхностной энергии высокодисперсного материала микротрещин. Величина Аа хорошо соответствует уравнению [c.55]

Довольно распространенный метод оценки поверхностной энергии твердых тел основан на экстраполяции поверхностного натяжения жидкой фазы до температур, нри которых данный материал находится в твердом состоянии. [c.91]

Оценка поверхностной энергии Гиббса у модифицируемых полимеров показала (рис. 54), что введение блоксополимера марки ДСТ-30 уже в небольших количествах приводит к рез- [c.82]

Поверхностная энергия твердых тел может быть определена по энергии разрушения, или критического напряжения разрыва (метод Гриффита), методом нулевой ползучести (метод Таммана), по смачиванию поверхности различными жидкостями (метод Зисмана). Последний метод получил широкое применение при оценке поверхностной энергии полимеров. Критерием оценки поверхностной энергии при этом служит критическое поверхностное натяжение смачивания Окр, численно равное поверхностному натяжению жидкости Ож, полностью растекающейся по поверхности твердого тела. Практически эту величину находят экстраполяцией зависимости os 0 = /(ож) до значения os 0=1 (рис. 2.2). [c.29]

Значения у могут быть определены из экспериментов, в которых размер трещины искусственно меняют в желаемых пределах путем насечки или расклинивания образца. Типичная кривая зависимости у от ММ для полиметилметакрилата показана на рис. 111.3. Характерным для данной кривой является наличие нескольких точек перегиба и выход на насыщение в области высоких ММ, причем предельное значение у в области насыщения на несколько порядков превышает разумные оценки поверхностной энергии полимера. Этот результат означает, что в параметр у, которому придается физический смысл поверхностной энергии растущей трещины, вносят также вклад другие энергетические эффекты, обусловленные участием в процессе образования поверхности разрушения участков полимера, расположенных на значительном расстоянии от нее. [c.101]

Для жидкости понятие поверхностное натяжение равнозначно понятию поверхностная энергия а . Однако равенство ст, = справедливо лишь для однокомпонентных жидких систем, в которых отсутствует адсорбция. Оценка поверхностной энергии существенно затрудняется при переходе от жидкости к твердому телу. Поскольку удаление молекулы с поверхности сопровождается разрывом связей с соседними молекулами, необходимое для этого усилие включает работу разрушения (или образования) единицы поверхности. Тогда [66] [c.14]

Рассмотрим основные методы оценки поверхностной энергии твердых тел, в принципе пригодные для термодинамической оценки эффективности адгезионного взаимодействия. Основные из них, имеющие серьезное теоретическое обоснование, приведены в табл. 1 со ссылками на приоритетные работы. [c.45]

Приведенные данные показывают необходимость привлечения для оценки поверхностной энергии твердых тел их когезионных характеристик. Для металлов в качестве такой характеристики наиболее обоснованно использование работы выхода электрона ф. Взаимосвязь между ст и ф для индивидуальных металлов показана в табл. 3. Этот подход справедлив и для сплавов [209]. Яркой иллюстрацией прямой связи поверхностной энергии металлов с их внутрифазными свойствами, характеризуемыми энергией сублимации, служит рис. 19. Подобные зависимости, количественно связываемые, например с температурой плавления [210], энергией [211] и так называемым давлением когезии металлов (отношением произведения температуры на изобарный температурный коэффициент расшире- [c.51]

Л. М. Щербаков. О термодинамической оценке поверхностной энергии твердых тел. В сб. Поверхностные явления в металлургических процессах . Металлургиздат, 1963. [c.277]

Уточнения проведенной простейшей оценки поверхностной энергии могут осуществляться различными путями в зависимости от пророды конденсированной фазы и характера межмолекулярных взаимодействий в вей. Так, межмолекулярное расстояние Ъ можно определить, сопоставляя силы межмолекулярного притяжения и так называемого борновского отталкивания молекул на малых расстояниях, возникающего вследствие перекрытия электронных оболочек сближающихся молекул. Равновесное расстояние (рис. 1-8) отвечает минимуму потенциала взаимодействия молекул, который може1г быть описан соотношением вида [c.28]

Значение <г, найденное на основе измерений краевых углов, может быть использовано и для оценки поверхностной энергии а низкоэнергетических твердых тел. Действительно, при смачивании неполярноц поверхности неполярной жидкостью, когда поверхностные натяжения обеих фаз в основном определяются [c.121]

К методам оценки поверхностной энергии твердых тел относятся и методы, основанные на измерении энергии разрушения методы раскалывания, трещин, расщепления [4, с. 9]. Методом раскалывания оказалось возможным оценить значение поверхностной энергии кристаллов хлорида натрия и некоторых других галогенидов щелочных металлов, причем экспериментальное значение оказалось близким к теоретическому. Несмотря на то что в этих методах практически невозможно контролировать долю энергии, которая затрачивается на пластическую деформацию кристаллов и выделяется в форме тепла, методами разрушения, особенно при низких температурах, можно получить вполне надежные результаты [42, 43]. Известны опыты по расщеплению слюды [4, 44—46]. Оказалось, что в вакууме расщепление слюды по плоскости спайности происходит практически обратимо если под отщепленный листочек слюды ввести клин, а затем удалить его, при повторном эксперименте на отщепление затрачивается такая же работа, как и в первом случае. По значению этой работы можно рассчитать поверхностную энергию слюды. Этим методом измеряли поверхностную энергию и некоторых других тел [47]. у Поверхностную энергию стекла также измеряют методом трещин. Этот метод заключается в том, что на образце делают сквозную, но не доходящую до краев трещину. Затем образец растягивают перпендикулярно трещине и определяют то критическое напряжение, при котором начинается рост трещины. Из значения этого напряжения вычисляют поверхностную энергию [4, 48]. Следует еще раз подчеркнуть, что при всех механических методах измерения поверхностной энергии твердых тел часть энергии расходуется на неуиругие деформации, трение и другие побочные явления, необратимо переходя в теплоту. Это необходимо иметь в виду при анализе экспериментальных данных. [c.55]

Изучение поверхностной энергии полимеров оказывается задачей еще более сложной, чем изучение поверхностной энергии металлов и других неорганических материалов. Своеобразие и специфика свойств полимеров исключают применение многих рассмотренных выше методов для измерения их поверхностной энергии. Это относится прежде всего к механическим методам, методам, основанным на изучении кинетических явлений в кристаллических объектах, и к расчетным. Но количественная оценка поверхностной энергии полимерных субстратов представляет еще больший практический интерес, чем изучение этой характеристики применительно к неорганическим субстратам. Дело в том, что при сочетании полимерных адгезивов с полимерными субстратами соотношения поверхностных энергий оказываются подчас весьма близкими, и при формировании адгезионного контакта наряду с кинетическими факторами особую роль начинают играть термодинамические факторы. Практические вопросы адгезионной прочности могут быть решены только с учетом соотношений поверхностных энергий адгезива и субстрата. Поэтому ведутся интенсивные поиски методов количественной характеристики поверх-/ ностной энергии полимеров. Неоднократно предпринимались попытки определения у путем экстраполяции к комнатной температуре температурной зависимости поверхностной энергии расплава (рис. II.2). Правомерность экстраполяции даже для аморфных полимб ров может быть подвергнута сомнению [95—97]. Дело в том, что переход полимера из расплава в стеклообразное состояние связан с изменением энтропии, а проводя экстраполяцию температурной зависимости поверхностного натяжения расплава, исходят из предположения, что полимер в твердом состоянии [c.60]

В числе методов, основанных на смачивании, широко известен предложенный Цисманом метод оценки поверхностной энергии. Сущность его заключается в экспериментальном изучении зависимости os ср от V. По наблюдениям Цисмана, в некоторых случаях имеет место линейная зависимость между этими величинами [126], что дает возможность экстраполяцией к значению os ф = 1 определить значение Y,K той жидкости, которая образует нулевой угол смачивания на данной твердой поверхности (рис. П.З). Это значение у при котором os ф = 1, было названо критическим поверхностным натяжением смачивания у . В этом случае [c.66]

В работах [126—128] рассматривали как условную величину, качественно характеризующую поверхностную энергию твердого тела. Так, оказалось, что в сополимерах тетрафторэтилена с гекса-фторпропиленом значение уменьшается при повышении содержания групп Fg [128]. Некоторыми исследователями были предприняты попытки использовать параметр ук Для количественной оценки поверхностной энергии [129—148]. Так, полагая [131], что Ук = у /ф2, можно, когда 0,8 < Ф < 1, принять [130] [c.66]

Выполненные в последнее время измерения поверхностной энергии на границе раздела двух расплавов полимеров показывают, что это значение составляет 0,5—7 эрг/см . На основании этих данных можно сделать вывод о том, что в системе полимер — смачивающая жидкость прп условпп os ф О межфазная поверхностная энергия невелика и в ряде случаев может быть принята равной нулю. Но это упрощение чревато определенной опасностью. При меньших значениях у,, пренебрежение величиной у ж1 составляющей несколько эрг/см , может привести к ошибке в оценке поверхностной энергии твердого тела на несколько десятков процентов, так что критика принимаемого Цисманом [c.68]

Несколько слов о параметре я. Необходимость учета адсорбции паров при измерении поверхностной энергии твердого тела не подлежит сомнению. В табл. П.З приведены значения я для различных сочетаний жидкость — твердое тело [149, 150]. Как видно из этих данных, иногда эта величина оказывается соизмери-мой с адгезией. Однако для субстратов полимерной природы величиной я часто пренебрегают. Возможно, что я действительно составляет для этих материалов всего несколько эрг/см . Но такое пренебрежение может привести, как и пренебрежение величиной к существенным ошибкам в оценке поверхностной энергии твердого тела, поэтому формально нет оснований без соответствующих данных полагать я = О [961. Но имеются и убедительные доказательства того, что величина я иногда действительно пренебрежимо мала [162 . Так, при изучении зависимости адсорбции на политетрафторэтилене от длины цепи было найдено [163], что я линейно уменьшается с ростом цепи и становится, например для гексадекана, близкой к нулю. Некоторые авторы считают [158], что несовпадение значений у и у , найденных экстраполяцией температурной зависимости поверхностного натяжения расн.лава, также является аргументом против метода Цисмана. [c.69]

В общем случае предложенная Цисманом величина у выражает, очевидно, только часть поверхностной энергии твердого тела, и равенство у = Ук возможно только при полной компенсации поля поверхностных сил твердого тела в результате взаимодействия с жидкостью [97]. Все перечисленные соображения свидетельствуют об известной ограниченности оценки поверхностной энергии полимеров по результатам измерения критического поверхностного натяжения смачивания. Тем не менее несмотря на отсутствие достаточно строгого обоснования предложенного Цисманом параметра у , польза от введения в практику этой характеристики несомненна. Имеется обширный экспериментальный материал, показывающий четкую корреляцию величины Ут с адгезионной прочностью в различных системах. [c.70]

Ввиду актуальности проблемы протезирования адгезионных. характс ристик высокомолекулярных соединений значительный ш терес прелста вляет оценка поверхностной энергии полимеров по их химической приро де, т.е. до стадии синтеза. Для этого в выражении (143) необходимо очевидно, заменить единственный экспериментальный параметр-показатель преломления на такие же параметры, характеризующие мономеры, учитывая, что они известны с высокой точностью для большинства ннэко-молекулярных соединений. Для перехода от п к достаточно записать в отдельности функции Лорентц - Лоренца для полимеров и мономеров и приравнять оба выражения по молекулярным массам мономера и повторяющегося звена. Тогда [c.57]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология