Краевой угол на шероховатых поверхностях

При 0 = 0 имеет место абсолютная смачиваемость поверхности жидкостью, при 0 = =я — абсолютная несмачиваемость. Принято считать поверхность гидрофильной (смачиваемой), если данная жидкость образует на ней угол 0<п/2 при 0>я/2 поверхность считается гидрофобной. Жидкие щелочные металлы (при температурах, близких к температуре кипения при атмосферном давлении) и криогенные жидкости смачивают металлические поверхности почти абсолютно (краевой угол близок к нулю). Гидрофобными по отношению к воде и ряду других жидкостей являются парафин, фторопласт (тефлон). В табл. 1.18 приведены значения 0 для некоторых сочетаний жидкость — твердое вещество. Следует иметь в виду, что краевой угол смачивания весьма чувствителен к таким трудно контролируемым факторам, как шероховатость твердой поверхности, присутствие на ней или в жидкости посторонних примесей, особенно поверхностно-активных веществ. Увеличение шероховатости твердой новерхности увеличивает ее смачиваемость, т. е. снижает значение О [28]. Для отдельных сочетаний твердое тело — жидкость в определенном интервале температур наблюдается зависимость 6 от температуры. Так, согласно [18] для жидкого натрия на поверхности никеля (в атмосфере аргона) при /=200н-500°С краевой угол [c.86]

Реальные твердые поверхности, подвергающиеся радиоактивному загрязнению, энергетически и геометрически неоднородны. Энергетическая неоднородность вызвана неодинаковой удельной поверхностной энергией в различных точках одной и той же поверхности, а геометрическая — наличием выступов, выемов, тре-щрш, пор и других изъянов поверхности. Шероховатости и неровности поверхности с> щественно изменяют условия смачивания и адгезию жидкости, поскольку краевой угол на шероховатой поверхности 0д, меньше чем на гладкой. Краевые углы 0ш и 0 одной и той же жидкости на шероховатой и гладкой поверхности связаны соотношением [27] [c.184]

Таким образом, влияние шероховатости на адгезию жидкости можно учесть при помощи коэффициентов Ра и Ра. Влияние этих коэффициентов на краевой угол при смачивании шероховатой поверхности показано на рис. VII, 4 . На рисунке дана зависимость краевого угла на шероховатой поверхности от коэффициентов [c.218]

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]

Влияние шероховатости на равновесный краевой угол легко учесть при условии, что размер капли значительно больше средне- го размера выступов и впадин на поверхности. Так как в уравнении Юнга (I. 121) составляющие поверхностного натяжения на грани- це с твердым телом будут в К раз больше, то можно записать [c.75]

Уточнение термодинамической трактовки реальных кристаллических поверхностей может быть достигнуто путем учета линейной энергии ребер. Еще Гиббс обратил внимание на необходимость существования линейного натяжения трехфазных границ контакта, могущего иметь как положительное, так и отрицательное значение. Эта идея была развита в фундаментальных работах Шелудко [5], показавшего роль линейного натяжения в процессах образования двухфазных контактов при смачивании, прилипании пузырьков и гетерогенной нуклеации, например при электрокристаллизации. Из соответствующих наблюдений оказалось возможным определить величину и знак линейного натяжения. Теория линейного натяжения на периметре смачивания была развита в работах [6, 7]. Для реальных тел формула, выражающая влияние шероховатости подложки на краевой угол, была предложена Венцелем [8] и более строго обоснована одним из нас [9]. [c.8]

Получены следующие данные и сделаны следующие допущения 1) при 25 °С поверхностное натяжение к-гексадекана и н-декана составляет 28 и 24 эрг/см соответственно 2) поверхностное натяжение смеси этих углеводородов — линейная функция мольной доли компонентов, т. е, смесь ведет себя как некоторый жидкий углеводород со средней длиной цепи 3) величина критического поверхностного натяжения для тефлона и полиэтилена равна 20 и 30 эрг/см соответственно, а для сополимера является линейной функцией ее состава 4) краевой угол н-гексадекана на тефлоне равен 46° и независимо от состава сополимера все зиомановские соз 0 — укривые параллельны. Рассчитайте а) краевой угол 50%-ной смеои я-гексадекана и я-декана на сополимере тефлон — полиэтилен (50 50) б) длину цепи углеводорода, имеющего на 60%-ном полимере такой же угол, как в случае (а) в) предельное содержание тефлона в полимере, на котором н-декан еще способен растекаться ответьте на вопросы а) и в), учитывая на этот раз коэффициент шероховатости фактор шероховатости поверхности полимера равен 1,1. [c.293]

Шероховатость определяет угол скатывания капель с наклонных поверхностей. Так, краевой угол на поверхностях, изготовленных из стальных пластин, в зависимости от высоты выступов шероховатости имеет следующие значения [c.227]

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]

Влияние шероховатости поверхности на краевой угол при смачивании ртутью монокристаллического сапфира характеризуется следующими данными [c.282]

Значения краевого угла, полученные при контакте с поверхностью, на которой заранее закреплялись частицы порошка, не могут прямо быть использованы для определения эффективности флотации, так как фактически, определялся краевой угол к поверхности, шероховатость которой возникла в результате нанесения на нее порошка (см. стр. 69). [c.304]

Влияние пористости и шероховатости поверхности на смачивание ее расплавами металлов. Физико-химическое взаимодействие между контактирующими телами приводит к тому, чтд не всегда соблюдается условие (УП, 3), которое характеризует влияние шероховатости на смачивание. В связи с этим изучали смачивание расплавами металлов кварцевых и стеклянных шероховатых поверхностей, которые легко поддаются шлифовке и полировке . Влияние шероховатости на краевой угол можно характеризовать следующими данными [c.284]

При ясно выраженной шероховатости или пористости твердой поверхности наблюдаемый краевой угол не является истинным углом, характеризующим адгезию между твердым телом и жидкостью. Он представляет собой кажущийся краевой угол. Шероховатость или пористость твердой поверхности увеличивает кажущийся краевой угол, если истинный превышает 90° в обратном случае кажущийся краевой угол становится меньше истинного [24, 28, 37, 41, 42]. Это связано с тем, что при тупом истинном краевом угле жидкость не проникает в углубления, и кажущаяся плоская поверхность образуется лишь вершинами выступов на твердом теле к находящемуся в углублениях воздуху жидкость практически не проявляет адгезии. Так, вода образует на грани кристалла стеариновой кислоты истинный краевой угол около 95°. Порошок стеариновой кис- [c.27]

Шероховатость поверхности твердого вещества влияет на краевой угол. Например, если поверхность ровная и краевой угол > 90°, [c.179]

Влияние шероховатости поверхности на гистерезисные явления можно объяснить следующим образом. Когда капля подходит к краю канавки или царапины и начинает переливаться в нее, кажущийся краевой угол йк по отношению к идеализированной плоской поверхности твердого тела (пунктирная линия на рис. III—15) должен заметно увеличиться по сравнению с истинным краевым углом в. При большом числе канавок на поверхности твердого тела это приводит к отличию среднего угла натекания от угла оттекания. [c.101]

Из уравнения ( 11,11) следует, что краевой угол на шероховатой поверхности отличается от краевого угла 0, который имеет место на гладкой поверхности, на угол ф. Угол ф в соответствии с рис. VII, 1, б равен [c.216]

Растекание расплавов по поверхностям с одновременным образованием шероховатостей. Более сложный случай смачивания расплавами имеет место, когда растекание происходит на шероховатой поверхности с одновременной диффузией между контактирующими телами и возникновением вторичной шероховатости в результате смачивания. Этот случай имеет место при растекании ртути на поверхности цинка различной шероховатости . На цинковой поверхности 9-го класса чистоты капля ртути имеет краевой угол, равный 7°. Вокруг контура этой капли по закону диффузии растет пятно, радиус которого с течением времени изменяется следующим образом Гк л т - . Если шероховатость поверхности будет 6-го класса, то капля ртути растекается радиус площади контакта в этих условиях равен г = [c.286]

В реальных системах определяющую роль нередко играют совершенно другие факторы. Для хорошей адгезии необходима довольно большая площадь фактического контакта между фазами. Однако, как показано на рис. VII-8 (гл. VII), жидкость, надвигающаяся на шероховатую поверхность, может захватывать воздух, и, таким образом, в этом случае хороший контакт между фазами ограничивается только частью поверхности. Предотвращению образования такой составной поверхности способствует небольшой краевой угол. В результате одним из критериев хорошей адгезии является растекание клея по поверхности [52], хотя, как показано выше, это может не соответствовать идеальной работе адгезии. [c.362]

Краевой угол, который образуется на шероховатой поверхности (см. рис. УП, 1), определяется краевым углом 0 и углом ф, характеризующим наклон выступа шероховатости. Краевой угол на шероховатой поверхности равен [c.215]

В некоторых случаях опытным путем можно определить влияние на краевой угол какой-либо одной величины, характеризующей шероховатость поверхности. Так, при среднем значении угла ф, равном 17°, краевой угол в зависимости от высоты выступа шероховатости стеклянной поверхности имеет следующие значения [c.217]

В работе [3] показано, что степень шероховатости подложки несущественно сказывается на величине краевого угла смачивания, если средняя высота неровностей рельефа находится в пределах 0,01—0,2 мкм. Поэтому в данной работе достигалась такая чистота поверхности смачиваемого материала, при которой влиянием ее неровностей можно пренебречь. Пластины, ишользуемые в качестве подложки, полировали до чистоты поверхности У9—10, промывали в спирте и п рокал Ивали три температуре 700—900°С. Краевой угол измеряли в интервале температур от плавления меди до перегрева капли на 300°С. [c.140]

При смачивании шероховатых поверхностей можно рассчитать краевой угол по формулам (УП, 11) — (УП, 14) и сопоставить эти расчеты с экспериментом. В результате этого сопоставления получены следующие данные [c.285]

С увеличением времени просасывания воздуха, т. е. с ростом шероховатости бумаги, смачивание гидрофобной бумаги улучшается (краевой угол снижается). На твердых поверхностях наблюдается обратная закономерность (см. 32). Шероховатая бумага имеет волнистую структуру и содержит большое количество пор в виде капилляров, которые определяют растекание воды и смачивание ею бумаги. [c.359]

Механич. обработка поверхностей с целью придания им шероховатости приводит к повышению адгезионной прочности соединения, если клей полностью заполняет образовавшиеся при шероховании поры. Увеличение шероховатости поверхности, краевой угол смачивания к-рой клеем превышает 90°, не дает желаемого результата, т. к. капиллярное давление имеет в этом случае отрицательное значение, и клей не заполняет поры. Повышение адгезионной прочности соединения при механич. обработке гетерофазных материалов (напр., стеклопластиков) м. б. связано с выходом на поверхность более полярной фазы (когезионная прочность последней также выше, чем у связующего). [c.206]

Соотношение Венцеля всегда важно иметь в виду потому, что поверхности с /" = 1 практически никогда не встречаются. Вероятно, наиболее близко к такому идеальному случаю приближаются поверхности только что оплавленного полированного стекла или осторожно расщепленных листочков слюды. Поверхности, полученные механической обработкой или путем шлифовки, характеризуются значениями г от 1,5 до 2,0 и более. Некоторые важные следствия, вытекающие нз уравнения Венцеля, здесь целесообразно рассмотреть. Так, поскольку значение г всегда больше еди.ницы, то для 9 < 90° в соответствии с уравнением (1) следует, что 0 < 0. Большинство органических жидкостей на чистых полированных металлах дают краевые углы меньше 90°. Поэтому эффект шероховатости приводит к тому, что кажущийся краевой угол 0 между каплей и металлической поверхностью оказывается меньше истинного краевого угла 0. Другими словами, создается впечатление, что жидкость смачивает шероховатый металл сильнее, че.м гладкий. В тех случаях, когда 0 > 90°, справедливо неравенство 0 > 0. Так как чистая вода на гладкой поверхности парафина образует краевой угол, равный примерно 105—110°, то вследствие эффекта шероховатости кажущийся угол 0 оказывается больше 110° наблюдались углы со значением 140°. [c.276]

Следует отметить, что экспериментально определить истинное значение краевого угла смачивания достаточно трудно, а иногда и невозможно. Это связано с тем, что смачивание поверхности сильно зависит даже от следов загрязнений. Смачивание резко изменяется уже при образовании моно-молекулярного слоя, между тем установлено, что толщина граничного слоя воды, например на стекле, достигает 100А и с трудом удаляется даже при нагревании в вакууме при 400-500°С /56/. Больщинство веществ, в том числе металлы, хорошо окисляются даже при контакте с воздухом, и образующиеся окислы резко меняют смачиваемость. На смачивание влияет также шероховатость поверхности, усиливая соответствующую фильность последней. На краевой угол смачивания влияют условия образования поверхности. Так, краевой угол смачивания водой поверхности стеариновой кислоты составляет при охлаждении расплава кислоты в воздухе 85 , тогда как при охлаждении на стекле лишь 47°. На основании всех этих особенностей даже утверждается /43/, что прогноз парафиностойкости поверхности с позиций обычных методов оценки фильности невозможен. [c.101]

Флотацию таких веществ можно осуществлять лишь с помощью специальных реагентов. Краевой угол может быть различен для разных образцов одного и того же вещества. Он зависит от состояния поверхности образца (характера излома, степени шероховатости) и от среды (жидкой или газообразной), в контакте с которой был образец до определения 0. Сорбировавшиеся и оставшиеся на поверхности образца молекулы этой среды влияют на значение 6. [c.327]

Этот метод имеет два недостатка. Во-первых, таким способом непосредственно измеряют V или изменения у, а не я. В результате любой температурный дрейф или случайные примеси приводят к изменениям что может быть ошибочно приписано изменению поверхностного давления. Во-вторых, в то время как для чистых жидкостей обеспечить нулевой краевой угол обычно не так уж трудно, при изучении поверхностей, покрытых пленками, это не всегда удается, поскольку поверхностно-активное вещество, образующее пленку, может адсорбироваться на пластинке. Уменьшению краевого угла может способствовать шероховатость пластинки. Литературу по методическим воп юсам использования метода пластинки Вильгельми можно найти в обзоре Гэйнса 37]. Однако установка для измерений с помощью пластинки Вильгельми относительно проста и дешева и может давать столь же точные результаты, как и описываемые ниже пленочные весы. [c.96]

Во-вторых, эффекты гистерезиса определенно связаны с шероховатостью поверхностей. В работе Деттра и Джонсона [47] обобщены собственные и литературньге данные по гистерезису краевого угла. На рис. УП-Э приведены типичные данные этих авторов для воды на политетрафторэтилене. Обратите внимание, что только угол натекания здесь ведет себя так, как требует уравнение (УП-31). Однако в системах с 0<9О° угол натекания также возрастает с г, что противоречит уравнению (У11-31). Когда вследствие захвата воздуха поверхность начинает вести себя как составная, угол натекания резко возрастает. [c.280]

Приведенный расчет справедлив для шаровидного зародыша, который образуется в объеме раствора или на поверхности электрода при полном его смачивании жидким электролитом, когда краевой угол смачивания а 0 (рис. 15.1, а). Если смачивание неполное (рис. 15.1,6), то из-за уменьшения контактной поверхности электрод/электролит работа образования зародыша заметно уменьшается. Она уменьшается также, если на поверхности имеются шероховатости, микротрещины и т. д. Таким образом, уравнение (15.8) выражает тол1.ко преле.п.но возможное значение [работы [c.299]

Особенности смачивания шероховатых поверхностей. Смачивание шероховатых поверхностей цо сравнению с гладкими имеет ряд особенностей 46i-465 особенности проявляются в изменении на шероховатых поверхностях основных показателей, характеризующих адгезию и смачивание, к числу которых относятся краевой угол, работа адгезии и критическое поверхностное натяжение. Причиной изменения указанных показателей является наличие выступов на шероховатой поверхности и отличие площади контакта жидкости на шероховатой поверхности по сравнению с гладкой [c.212]

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]

На рис. VII, 6 показано влияние отношения у = 0жг/сгтг на краевой угол. Причем кривая 1 соответствует гладкой поверхности, а кривая 2— поверхности, подвергшейся деформации. При одних и тех же отношениях сгжг/сттг краевой угол на деформира-ванной поверхности больше, чем в тех же условиях на гладкой поверхности. Деформацию смачиваемой поверхности характеризуют помимо высоты выступа шероховатости еще и углом а (см. рис. VII, 5). Используя уравнение (VII, 30), можно определить косинус суммы углов (9 а) по следующей формуле [c.222]

Шероховатость смачиваемой поверхности оказывает влияние на краевой угол (см. 32). Краевой угол капли алкилдифенилметана на стальной поверхности , обработанной по 9-, 8- и 7-му классам чистоты, имеет следующие значения 24,3 24,1 и 22,3°, т. е. с увеличением шероховатости значения краевого угла на гидрофильной поверхности снижаются, что соответствует ранее рассмотренным представлениям (см. стр. 213). [c.340]

Смачивание бумаги зависит от шероховатости ее поверхности. Ш1ияние шероховатости проклеенной бумаги на краевой угол характеризуется следующими данными (шероховатость определяли по времени просасывания фиксированного объема воздуха между двумя листами бумаги — чем больше время просасывания воздуха, тем значительнее шероховатость бумаги) [c.359]

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]