Адгезия и гистерезис

Общим для адгезионных и гистерезисных процессов внешнего трения и износа является их вязкоупругая природа. Однако между ними имеется и отличие вязкоупругая природа адгезии, связанной с молекулярно-кинетическими процессами, проявляется на микроскопическом, а вязкоупругая природа гистерезиса — на макроскопическом уровнях. [c.362]

В силу гистерезиса смачивания адгезия также окажется неоднозначной величиной при любом способе ее нахождения по формулам типа (3.2.15) или (3.2.16)- [c.567]

Если сравнить прилипание пузырька воздуха и адгезию капли для одних и тех же систем, то газовая и жидкая фазы как бы меняются местами. Поэтому следует рассматривать гистерезис при замене фаз. [c.88]

Гистерезис вносит существенные поправки в величину работы адгезии. С учетом наступающего и отступающего краевых углов формула (1,10) приобретает следующий вид [c.92]

Статический гистерезис краевого угла. При адгезии пузырьков, так же как и при адгезии капель, наблюдается статический гистерезис. Статический гистерезис проявляется в изменении с течением времени краевого угла и площади контакта пузырька с поверхностью, т. е. как раз тех величин, которые в соответствии с формулой (IV, 1) определяют силу адгезии пузырька. [c.120]

Итак, важнейшей характеристикой адгезии пузырьков является краевой угол и площадь контакта их с твердой поверхностью. Как и при адгезии капель, при адгезии пузырьков имеет место статический и динамический гистерезис краевых углов. [c.124]

Итак, адгезия пузырька помимо работы может быть охарактеризована силой. Существуют расчетные и экспериментальные методы определения силы адгезии и силы, необходимой для отрыва пузырьков. Адгезия пузырьков, как и адгезия капель, может сопровождаться статическим и динамическим гистерезисом краевых углов. С наклонной поверхности может происходить как скатывание, так и скольжение пузырьков. [c.128]

Помимо радиуса площади контакта в соответствии с уравнением (IV, 1) адгезия зависит от краевого угла и его гистерезиса. Гистерезис способствует фиксации контура- закрепления и обусловливает рост краевого угла (рис. IV, 3, а). В других условиях гистерезис увеличивает площадь контакта (см. рис. IV, 3,6). Во [c.299]

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]

Сокращение площади контакта частиц происходит сначала сравнительно медленно. Затем сокращение площади контакта идет быстрее, а отрыв частиц осуществляется скачком. Величина гистерезиса не должна быть значительной, так как увеличение краевых углов до 90° в соответствии с уравнением (IV, ) приводит к росту сил адгезии, что может оказать противодействие отрыву частиц от пузырька. [c.303]

Если отрывающая сила достаточно велика, а сила адгезии больще когезии пузырька, то отрыв основной части пузырька от частицы может произойти с образованием остаточного пузырька. Термодинамический анализ показывает, что такой отрыв возможен, когда краевой угол превышает 90°, хотя флотационный процесс реализуется при существенно меньших краевых углах. Соотношение между когезией и адгезией зависит также от гистерезиса краевого угла. Гистерезис, как уже отмечалось, способствует образованию контура закрепления. В условиях гистерезиса возможен отрыв частиц при наличии остаточного пузырька, когда значения краевых углов меньше 90°. [c.303]

Гистерезис в процессе адгезии капель воды к твердой поверхности в среде нефти протекает тем быстрее, чем менее гидрофобна поверхность, т. е. чем тоньше нефтяная прослойка под каплей воды, а в случае адгезии капель нефти в водной среде — тем более гидрофильна поверхность [c.327]

При трении скольжения сопротивление, обусловленное адгезией, обычно больше сопротивления, которое может быть вызвано деформационными потерями. Однако в некоторых случаях потери на упругий гистерезис становятся важным фактором, например при сколь- [c.318]

Адгезия — это четко выраженное поверхностное свойство, в то время как гистерезис зависит от вязкоупругих свойств массы эластомера. [c.28]

Ниже будет показано, что приведенные рассуждения для случаев качения сферы и цилиндра имеют ограниченное применение, и оправдываются лишь при малых скоростях. С увеличением скорости до конечных величии асимметрия давления оказывает существенное влияние на характер качения, что может быть объяснено комбинацией динамических и вязкоупругих эффектов в эластичном теле. Коэффициент трения качения согласно уравнениям (4.7), (4.8), (4.15) и (4.16) в основном определяется гистерезисом эластомера, так как силы адгезии очень малы. Если же мало смещение шарика или цилиндра, тогда силами адгезии пренебрегать нельзя [1]. [c.64]

Из уравнения (4.55) следует, что в условиях скольжения со смазкой должен существовать эксцентриситет для возникновения гистерезисной составляющей силы трения. Накопление энергии эластичным телом впереди индентора и есть проявление эффекта гистерезиса. На первый взгляд кажется, что существует противоречие при малых скоростях трения (см. рис. 4.17, а), при которых эксцентриситет равен нулю, а измеренный коэффициент трения примерно 0,1 (см. табл. 4.1). Это можно объяснить тем, что при малых скоростях скольжения (рис. 4.17, о) гистерезисная составляющая силы трения стремится к нулю, а сопротивление движению обусловлено адгезией., несмотря на наличие смазки. Фактически при очень малых скоростях скольжения происходит выдавливание смазки в результате ее сжатия (см. гл. 6), вследствие чего снижаются антифрикционные свойства оставшейся пленки смазки, а адгезионная составляющая становится значительной. [c.73]

Как адгезия, так и гистерезис вносят свой вклад в общую силу трения при скольжении эластомера по жесткому контртелу (см. гл. 2). В большинстве случаев преобладает адгезионная компонента силы трения, которая, как показано в предыдущей главе, обусловлена молекулярно-кинетическими скачкообразными процессами. При трении со смазкой эта составляющая, однако, имеет очень низкие значения. Можно считать, что основные молекулярные взаимодействия, обычно определяющие ее возникновение, эффективно подавляются пленкой смазки в зоне контакта. В этих случаях гистерезисная компонента обусловливает силы сцепления. [c.206]

В противоположность адгезии вязкоупругую природу гистерезиса легко объяснить с физической точки зрения. При скорости скольжения, равной нулю, симметричное распределение давления вокруг регулярного выступа, внедренного в вязкоупругую плоскость, не [c.215]

Вязкоупругая природа адгезии и гистерезиса была рассмотрена в гл. 8 и 9, был также сделан вывод о том, что коэффициент трения почти во всех условиях имеет одну и ту же природу. Из уравнений (10.8) и (10.26) следует, что износ также обусловлен вязкоупругими свойствами. На рис. 10.9 представлена зависимость истираемости а от скорости скольжения для ненаполненных резин на основе различных каучуков [9]. Из представленных данных видно, что [c.237]

Точность изготовления деталей барабана и его тщательная балансировка необходимы для того, чтобы обеспечить нормальную работу прибора в широком диапазоне скоростей. В области высоких скоростей скольжения получаются интересные данные по влиянию гистерезиса и износа, а также фрикционной температуры. В области малых скоростей скольжения можно оценить роль адгезии. При необходимости можно сделать внутреннюю поверхность барабана из эластомера, а вместо резинового блока поместить любой отдельный выступ и оценить его трение. [c.247]

Основной причиной гистерезиса смачивания, в особенности водой, является постоянное присутствие на твердых поверхностях адсорбированных посторонних веществ. К ним прежде всего относится воздух, к которому жидкости практически не проявляют адгезии. Сорбированная воздушная пленка на твердой поверхности препятствует смачиванию ее жидкостью. После взаимодействия с жидкостью происходит полное или частичное удаление пленки воздуха и замена ее смачивающей жидкостью, в результате чего смачивание улучшается и уменьшается краевой угол при оттекании. [c.17]

Еще сложнее прогнозировать влияние температуры при химическом смачивании. Обычно и при химическом смачивании повышение температуры вызывает уменьшение краевых углов, например при контакте жидкого свинца с железом [3], сплава олова с германием с твердым германием (рис. П1. 8) [162], жидкого алюминия с ситаллами и кварцевым стеклом [163] и т. д. Существенная особенность влияния температуры (по сравнению с физическим смачиванием) заключается в том, что углы изменяются необратимо, т. е, при охлаждении они не принимают прежних значений [3]. Можно, следовательно, говорить о температурном гистерезисе краевых углов в системах, в которых адгезия жидкости обеспечивается главным образом силами химического взаимодействия. [c.110]

На поверхности неорганических твердых веществ часто встречаются свойственные этим веществам нарушения структуры. Они вызываются присутствием на указанной поверхности иснов, загрязняющих данное вещество. Получить чистую поверхность весьма трудно и считать реальную поверхность гладкой можно в очень редких случаях. Адам (641 показал влияние шероховатости поверхности на величину контактного угла и продемонстрировал, что при передвижении капли по поверхности она имеет по фронту движения значительно больший контактный угол, чем с тыльной части. Он приписал наличие гистерезиса контактного угла вязкостному сопротивлению движению кромки жидкости на твердой поверхности. Поэтому термодинамические соотношения адгезии практически могут быть приложимы только к жидкостям, у которых имеется точное соответствие между чистой работой, затраченной на образование новой поверхности, и приростом свободной энергии, согласно уравнению (74). [c.63]

В случае гладкой поверхности появление волн отделения приводит к износу полимера посредством скатывания его поверхностного слоя, тогда как в случае шероховатой поверхности имеет место преимущественно абразивный износ [13.5]. В случае гистере-зисного механизма внешнего трения (т. е. при наличии механических потерь) при деформации шероховатостей наблюдается усталостный износ полимеров. Следует отметить, что последний вид износа не является интенсивным как абразивный и изделие из полимера сохраняет работоспособность в течение длительного времени. Абразивный износ является весьма интенсивным, и полимер быстро теряет свою работоспособность. Когда полимер перемещается по грубой шероховатой поверхности, то адгезия и гистерезис приводят соответственно к абразивному и усталостному износу. Для эластомеров с повышенными твердостью и сопротивлением раздиру волны отделения и износ посредством скатывания не имеют места. На температурных и временных зависимостях максимумы силы трения соответствуют минимумам износа (или истирания) полимеров. [c.362]

В конце процесса растекания все величины, характеризующие этот процесс ( р, Wц и 1Уэ), изменяются, что связано с проявлением гистерезиса. Гистерезис наблюдается также при растекании капель водных растворов тетрадецилтриметиленаммонийбромида (ТТАБ), когда поверхность насыщается этим веществом работа адгезии растет с увеличением температуры для наступающего [c.142]

Потери на упругий гистерезис. Наряду с сопротивлением, которое возникает при скольжении в результате адгезии и процарапывания более мягкого материала, имеется другой источник трения, вызываемый потерями на гистерезис при упругой деформации. Эти потери возникают вследствие различия. между энергией, требующейся для упругой деформации, и энергией, сохраняющейся в упруго-деформированном объеме. Потери на гистерезис такого типа ничтожно малы при трении металлов, но могут быть довольно значительными при трении пластмасс. Этот тип сопротивления наилучшим образом продемонстрирован в работах Тейбора который показал, что трение качения оезины возникает в первую очередь в результате потерь на упругий гистерезис. Для полимеров трение качения гораздо больше, чем для металлов, что обусловлено более высокими потерями на гистерезис при упругой деформации полимеров. Так, Флом показал, что трение качения стали по стали значительно меньше, чем трение качения политетрафторэтилена по стали. Он сравнил также коэффициент трения качения стали на ряде полимеров с механическими потерями этих полимеров в зависимости от температуры. Было установлено хорошее согласие между трением качения и потерями на упругий гистерезис для полиметилметакрилата, политетрафторэтилена, полиэтилена, найлона, поливинилхлорида, поливинилацетата и полистирола. [c.318]

Бауэрс и Зисман наблюдали аналогичные различия в трении скольжения стали (при комнатной температуре) на трех образцах полиэтилена высокой плотности и двух образцах низкой плотности. Было установлено, что коэффициент трения jx при нагрузке 1000 Г и скорости скольжения 0,01 см/сек на образцах с наименьшей плотностью в 3 раза больше коэффициента, получающегося на образцах с наибольшей плотностью. Замечено также увеличение трения по мере уменьшения степени кристалличности, увеличения разветвленности или снижения твердости полимера. Другое важное наблюдение заключалось в том, что при трении скольжения стали по политетрафторэтилену составлял всего одну треть от i , получающегося при трении стали по сополимеру тетрафторэтилена с гексафторпропиленом. Так как поверхностная энергия сополимера еще меньше, чем поверхностная энергия политетрафторэтилена , должна быть меньше и удельная адгезия. Для каждого полимера были измерены предел прочности при сдвиге и предел текучести, величины отношений S P оказались примерно равными. В условиях проведения эксперимента (нагрузка 1000 Г, диаметр ползуна 12,7 мм) различие в членах, обусловленных процарапыванием более мягкого материала, должны быть незначительными, даже несмотря на то, что сополимер несколько мягче. Поэтому такой результат не может быть объяснен адгезионной теорией трения. Очень вероятно, что сополимер характеризуется большими потерями на упругий гистерезис. Эти потери могут быть связаны с первым максимумом для полимера в области его стеклования. Так, было показано , что при возрастании содержания в сополимере гексафторпропилена выраженность [c.319]

Глава 1 представляет собой детальный исторический обзор развития представлений о трении и смазке, начиная с ранних исследований до настоящих дней. В главе 2 рассмотрены основополагающие принципы трения. Глава 3 посвящена способам измерения текстуры поверхности. Главы 4, 8, 9 и 10 касаются проблем гистерезиса и адгезии и механизма износа легкодеформируемых поверхностей. Теории и экспериментальные данные указывают па вязкоупругую природу трения эластомеров. Главы 5, 6 и 7 касаются взаимодействия поверхностей в условиях смазки, делается упор на эласто-гидро-динамическое взаимодействие, имеющее место при трении эластомеров по грубым подложкам. В главе И обсуждаются некоторые методы испытаний, применяемых в различных лабораториях. Хотя весь текст представлен в систематизированном виде, главы во многом независимы и могут изучаться самостоятельно. В книге сделана попытка изложить простым языком сложные теоретические представления о поведении материалов при сухом трении и со смазкой и иллюстрировать это примерами из повседневной жизни. [c.5]

Адгезия и гистерезис на макроскопическом уровне обус.тювлены вязкоупругими свойствами эластомера. Если определить комплексный модуль Е вязкоупругого тела, как отношение напряжения к деформации, то на основе теории вязкоупругости можно показать, что [c.29]

Следует различать качение и скольжение шины. При скольжении происходит сильный разогрев шины в сухих условиях, существенный вклад в общий коэффициент трения при этом вносят адгезия и гистерезис. Частота деформации при скольжении шины (она определяется как скорость скольжения, деленная на среднее расстояние Я, между выступами макротекстуры дорожной поверхности) всегда меньше частоты, при которой появляется гистерезисный пик, поэтому вклад гистерезиса в силу трения достаточно велик, а коэффициент адгезионного трения при этом мал. При качении имеет место обратная ситуация (см. рис. 4.25 и 4.26). В данном случае зона контакта в целом не движется относительно дороги за исключением изгиба и перемещений отдельных элементов рисунка протектора, когда они приспосабливаются к плоской поверхности дороги и подвергаются нагрузке. Продольные и поперечные сдвиговые напряжения для свободно катящейся шины показаны на рис. 8.18. Продольные сдвиговые напряжения 5 положительны (направлены влево по ходу движения автомобиля) в передней части зоны контакта и отрицательны в задней части контакта. Более того, площадь под кривой, соответствующая отрицательным напряжениям, превышает площадь под кривой, соответствующую положительным напряжениям. Различие в усилиях [c.201]

Механизм гистерезиса пояснен графически на рис. 2.8, он рассматривается как объемное явление, которое проявляется в зоне скольжения. В связи с тем, что гистерезис обусловлен вязкоупругими свойствами полимеров, для его проявления в отличие от адгезии должна существовать определенная скорость скольжения между эластомером и контртелом. Величина гистерезисной компоненты силы трения в данном случае зависит от характера макрошероховатости поверхности контртела и скорости скольжения, а также от вязкоупругих свойств эластомера и температуры. Макрошероховатость в идеализированном виде может быть представлена набором сферических, цилиндрических и конических (или квадратных пирамид) выступов, которые будут характеризовать геометрию данной поверхности (например, шлифовальной шкурки или дорожного покрытия). Такой подход позволяет провести точный анализ для поверхностей с определенной геометрической формой выступов (см. гл. 4). В этой главе обобщаются зависимости, описывающие гистерезисную компоненту трения с учетом формы выступов, и рассматривается беспорядочная комбинация типичных геометрических форм на данной поверхности. [c.206]

В подобных подходах не принимается во внимание ряд тонких термодинамических эффектов (см., например, [2,17]), однако в полуколичественном аспекте они, безусловно, полезны при исследовании общих закономерностей адгезии жидкостей. Учет всех или даже большинства термодинамических параметров при рассмотрении проблем адгезии в настоящее время весьма затруднен. Некоторые из них, подобные, скажем, развитости рельефа поверхности твердого субстрата, гистерезиса смачивания и др. [18], не имеют для мономерных адгезивов такого значения, как в случае адгезии вязких растворов или расплавов полимеров. Однако пренебрежение отдельными факторами заведомо обедняет анализ. Так, нельзя не учитывать скачкообразного изменения 0 [19] при структурировании мономерной капли в процессе склеивания. Важно также иметь в виду, что проявление мономерами поверхностной активности способно обусловить адсорбционное снижение прочности твердых тел по Ребиндеру. Наибольщее воздействие активные жидкости оказывают на упругодеформируемые субстраты, к числу которых принадлежит большинство полимеров, соединяемых мономерными адгезивами. В этом случае исходное уравнение (1) должно быть дополнено членом (х/У )созф (или k/R при ф = 0), где ф — угол наклона капли радиусом R на линии ее трехфазного контакта, а к — обусловленное дально-действующими поверхностными силами [3, с. 372] линейное натяжение [20], теория которого развита в [21] более общий подход [22, с. 92] основан на механике сплошных сред с учетом баланса количества и момента движения соответственно дву- и одномерного континуумов. [c.11]

Кроме того, гистерезис смачивания обусловливается сорбированными на твердых поверхностях пленками поверхностно-активных соединений, в особенности жирных веществ, чрезвычайно легко осаждающихся на поверхностях даже при кратковременном взаимодействии с атмосферным воздухом. Жидкая пленка даже мономо-лекулярной толщины и неплотной упаковки препятствует непосредственному взаимодействию смачивающей жидкости с твердой поверхностью и тем самым понижает работу адгезии. Однако после достаточно длительного соприкосновения с жидкостью эти пленки полностью или частично удаляются, в результате чего работа адгезии повышается, а краевой угол уменьшается. [c.17]

Другое объяснение гистерезиса заключается в том, что работа адгезии между твёрдым телом и жидкостью имеет д-личные значения для сухой поверхности и смачнвасдцейся даже в течение весьма короткого времени. В том или ином виде этого взгл, да придерживается большинство авторов. [c.240]

На основании имеющихся данных можно заключить, что чем чище поверхность, тем меньше гистерезис смачивания. Весьма возможно, что большой краевой угол натекания (слабая адгезия между жидкостью и твёрдым телом) обусловливается присутствием плёнки, препятствующей плотному прилиданью жидкости к твёрдой поверхности после соприкосновения с жидкостью эта плёнка полностью или частично удаляется, в результате чего соприкосновение между [c.240]

Длительное намачивание в воде органических веществ, включая лакир ванные и окрашенные поверхности и даже парафин, вызывает понижение краевого угла но, по наблюдениям автора, не устраняет гистерезиса. Многие вещества, после кристаллизации в соприкосновении с водой, смачиваются ею лучше, чем после кристаллизации в воздухе. Дево приписывает это ориентации гидрофильных групп наружу, но гораздо вероятнее, что это обусловлено застреванием молекул воды в поверхностных слоях, что повышает адгезию между поверхностью и водой. Такое проникновение жидкости в поверхностные слои, сопровождающееся изменением краевого угла, весьма распространённое явление. Количественно оно зависит от пористости поверхности и от [c.245]

Измерение краевых углов. Гистерезис. Лэнгмюр высказал предположение, что гистерезис краевых углов, в особенности воды, обусловлен присутствием- поверхностного слоя молекул, с гидрофильным и гидрофобным концами, переворачивающихся при оттекании воды. В нормальных условиях такие молекулы (капример, жирных кислот) должны ориентироваться своими полярными концами к твёрдому телу таким образом, поверхность, на которую жидкость натекает, является гидрофобной. Если при оттекании жидкости эти слои переориентируются (что было бы вполне естественно, так как оттекающая вода притягивает их полярные группы), то оголяемая поверхность становится более гилрофильгой, чем смоченная, так что краевой угол оттекания должен быть меньше. Гистерезис краевых углов воды на стекле или кварце действительно, повидимому, весьма мал, если не отсутствует вовсе, когда поверхность соверщенно свободна от следов жира он невелик также для углеводородных жидкостей, для которых работа адгезии почти одинакова на углеводородной и полярной поверхностях. [c.522]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология