Смачивание влияние шероховатости поверхности

На смачивание твердых тел жидкостями большое влияние оказывает состояние поверхности твердого тела, в частности ее микрогеометрия (шероховатость). Поверхность реальных тверды [c.100]

На величину смачивания влияют шероховатость поверхности и наличие на ней различных дефектов, химическая природа поверхности, температура и внешняя среда [146]. В работе М. С. Аслановой [147] показано, что гидрофильная поверхность стекла хорошо смачивается водой и химический состав стекла оказывает определенное влияние на величину краевого угла смачивания. Данные, полученные М. С. Аслановой, хорошо коррелируются с работами Ф. Мозера [148], как это иллюстрируется результатами исследований обоих авторов, приведенными в табл. 34. [c.192]

Венцель первый указал путь, позволяющий учитывать влияние шероховатости поверхности на ее смачивание жидкостью. Для этого входящие в расчетное уравнение (уравнение Юнга) поверхностные натяжения аг, а и Ст1, з следует умножить на так называемый фактор шероховатости, т. е. на отношение фактической поверхности раздела к поверхности твердого тела, если бы она была гладкой . В результате вместо уравнения Юнга надо написать [c.160]

На смачивание твердого тела может влиять шероховатость поверхности, причем чем больше шероховатость, тем резче проявляются свойства поверхности, обуславливающие притяжение или отталкивание воды. Подобное влияние можно объяснить тем, что при 0 < 90° (для гладкой поверхности) жидкость проникает в углубления поверхности подобно тому, как она всасывается в смачиваемые ею капилляры. Понятно, что это улучшает смачивание шероховатой поверхности. Если 0 > 90°, то жидкость но [c.159]

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]

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]

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

Таким образом, коэффициент Ra по сравнению с Ра позволяет более точно учесть влияние шероховатости поверхности на смачивание. [c.218]

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]

На. миграцию очень мелких капель дисперсий вода — масло могли также оказывать влияние электростатические силы. Хотя значения угла смачивания не играют большой роли, шероховатость поверхности — серьезный фактор, влияющий на адгезию поверхности. [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]

Поверхность реальных твердых тел никогда не бывает идеально гладкой плоскостью, а покрыта многочисленными неровностями различной формы. Размеры неровностей изменяются в очень широких пределах — от нескольких межатомных расстояний до десятков микрон, а в отдельных случаях — до нескольких миллиметров. Влияние шероховатости на смачивание изучено наиболее подробно для поверхностей с неровностями (выступами, впадинами), средняя глубина или высота которых составляет от десятых долей до нескольких десятков микрон. [c.53]

Итак, проблемы, возникающие при формировании адгезионного контакта, весьма разнообразны. С одной стороны — это вопросы смачивания и растекания, связанные с термодинамикой адгезии и частично рассмотренные в гл. II. Однако применение термодинамических параметров к реальной системе адгезив — субстрат осложнено рядом обстоятельств. Во-первых, любая твердая поверхность обладает микрошероховатостью. Процессы смачивания и растекания в реальных условиях развиваются во времени, и шероховатость поверхности оказывает влияние на кинетику этих процессов. Во-вторых, важнейшим фактором, определяющим кинетику этих процессов, являются реологические свойства адгезива. [c.145]

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]

Для определения пределов коррозионной выносливости применяют гладкие образцы круглого или прямоугольного профиля по ГОСТ 25.502—79 с параметром шероховатости поверхности рабочей части образца 0,32—0,16 мкм по ГОСТ 2789—73. При проведении испытаний следует учитывать ряд факторов, влияющих на коррозионно-усталостную прочность. Так, предел усталости в коррозионной среде снижается с увеличением общего числа циклов (базы испытаний), в то время как на воздухе эта величина от числа циклов не зависит. Коррозионно-усталостная прочность зависит также от частоты циклов нагружения удлинение трещины, отнесенное к одному циклу, растет с уменьшением частоты. На результаты испытаний оказывает влияние не только состав коррозионной среды, но и условия ее воздействия на образец (перемешивание, периодичность смачивания, контакт коррозионной среды с воздухом и т. д.). [c.42]

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]

Смачивание поверхности, связанное с минимальной плотностью орошения, в роторных аппаратах подробно не исследовано. На процесс смачивания влияют поверхностные натяжения на границах твердое тело — жидкость — пар оказывают влияние следы загрязнений поверхности, характер возмущений при начальном распределении жидкости, число оборотов ротора, плотность орошения. Лучшее смачивание наблюдается при меньших удельных тепловых потоках, при повышенных температурах входа жидкости. Добавка поверхностно-активных веществ улучшает смачивание. Аналогично влияет шероховатость поверхности. [c.172]

Величины поверхностного натяжения и угла смачивания сильно зависят от адсорбции посторонних веществ на поверхности стекла и жидкости, непостоянства состава и шероховатости поверхности стекла. С увеличением диаметра трубки влияние изменения поверхностного натяжения и угла смачивания на погрешность измерения уменьшается. Роль изменения коэффициента преломления по длине трубки манометра на общую погрешность измерения значительно снижается с уменьшением толщины стенок трубок. Влияние изменения плотности жидкости по длине трубки на погрешность измерения манометров особенно заметно в случае масляных манометров. Коэффициенты линейного расширения масла и ртути равны соответственно 1-10" и 1,8-10 град , поэтому разность в температуре (на 1°) двух колен манометра длиной 200 мм дает в случае масляного наполнения ошибку измерения в 0,2 мм VI в случае ртутного наполнения 0,04 мм. [c.22]

Поскольку на характер взаимодействия капель с гранулами основное влияние оказывают начальная температура частиц и соотношение размеров гранулы и капли, то можно полагать, что главным фактором, регулирующим указанное взаимодействие, является теплоемкость гранулы и количество аккумулированного ею тепла (влияние смачиваемости и шероховатости поверхности не изучалось). Следует особенно подчеркнуть, что первый тепловой импульс, получаемый каплей, определяет условия смачивания ею поверхности гранулы и, следовательно, гидродинамический режим растекания. [c.59]

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]

Влияние микрорельефа связано с тем, что фактическая площадь шероховатой поверхности больше площади идеально гладкого твердого тела (см. II. 2). Поэтому термодинамическое условие полного смачивания твердой поверхности имеет вид [c.129]

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

На полноту смачивания поверхности клеем влияют форма и размер углублений и выступов на ней, вязкость клея, продолжительность и давление склеивания [294—296]. Любая поверхность имеет определенную шероховатость, зависящую от способа обработки. Наи-. более часто встречается и наиболее благоприятна для полного смачивания призматическая форма углублений (выступов). Мелкие углубления на поверхности заполняются клеем под влиянием капиллярного давления и давления, прилагаемого при нанесении клея и запрессовке. При этом находящийся в капиллярных углублениях (порах) воздух сжимается и препятствует их заполнению клеем. Критерием смачивания служит сумма угла наклона ф углубления и краевого угла 0 смачивания (рис. VI.2). Капиллярное давление превосходит давление воздуха, и смачивание происходит, если ф -I-- -0<я рад [297, с. 43]. Чем больше угол ф, тем меньше глубина к проникновения клея в углубление поверхности. Зависимость глубины /г заполнения клеем неровностей конической формы от прилагаемого давления р, начального давления рв воздуха в углублениях и поверх- [c.205]

Механическая обработка склеиваемых поверхностей с целью придания им шероховатости приводит к увеличению прочности соединения только в том случае, если краевой угол смачивания менее 90, так как в противном случае клей не заполняет образующиеся поры. Немалое влияние на склеивание оказывает микроструктура склеиваемых поверхностей например, аморфные термопласты склеиваются легче, чем кристаллические. [c.46]

Из приведенного выражения видно, что при омачивании жидкостью твердого тела шероховатость поверхности улучшает смачивание (угол Оэф уменьшается), а при несмачивании >— ухудшает (угол эф увеличивается). Условие х = оказывается достаточным, чтобы смачивание перешло в растекание. Это используется, например, в процессах пайки и склеивания, когда лутем зачистки наждаком поверхности не только достигается удаление загрязнений, но и наводится шероховатость. Вместе с тем экспериментальные исследования показывают, что влияние шероховатости поверхности на смачивание более сложно, чем это следует из приведенного приближенного рассмот- [c.101]

На смачивание твердых тел жидкостями большое влияние оказывает состояние поверхности твердого тела, в частности ее микрогеометрия (шероховатость). Поверхность реальных твердых тел не бывает идеально гладкой. На рис. 111-13, а приведена микропрофилограмма участка поверхности цинка, снятая на микропрофилографе с алмазной киглой (увеличение по вертикали ЮООх, по горизонтали—160х), а на рис, 111-13, б—схематизированная расшифровка участка АВ этой профилограммы. Приближенно рельеф поверхности можно рассматривать как совокупность микроканавок глубиной Н и шириной с1 H=(el 2)tgx, где X — угол меж,цу идеализированной плоской поверхностью и боковой стороной канавки. При наличии шероховатости реальная поверхность твердого тела 5 больше идеализированной поверх- [c.122]

Шероховатость поверхности положительно сказывается па смачивании гидрофильных тел (0 уменьшается) и в большинстве случаев отрицательно — ма смачивании гидрофобных [7, с. 2131. Процессы растекания усложняются в случае высоковязких жидкостей — растворов и расплавов полимеров. Угол 0 в этом случае, как правило, высок (близок к 90°) и нередко создается ложное представление, что жидкость плохо смачивает поверхность. Не учитывается тот факт, что равновесное состояние краевого угла у таких жидкостей устанавливается медленно, иногда в течение нескольких суток. Кроме того, угол, образующийся при растекании, может легко изменяться под влиянием механических воздействий. По 1мнению Аппена [9, с. 20], растеканию в вязком режиме, равно как и оттеканию (восстановлению принудительно деформированной капли в первоначальное состояние), противодействует некоторая механическая сила /, представляющая не что иное, как усилие деформации образца. Устанавливается не истинное термодинамическое равновесие, а ложное, заторлюи ен-ное [c.32]

В данной работе было обнаружено явление повышения контактного угла смачивания Зп и РЬ после затвердевания, что, возможно, связано с переходом припоя из жидкого в твердое состояние. Заметное влияние иа кинетику смачивания и растекания припоев ПОС61, 5п и РЬ по меди оказывает шероховатость поверхности. При грубой обработке наждачным полотном поверхности меди, скорость уменьшения фиксируемого контактного угла смачивания меньше, чем на поверхности, подвергнутой травлению, несколько меньше и контактный угол и площадь растекания. На грубо обработанной поверхности вдоль рисок происходит интенсивное растекание легкоплавкой эвтектики 5п—РЬ—2п—Си (блестящей каймы), что, вероятно, связано с капиллярным эффектом. Такое растекание уместно назвать капиллярным. Контактный наблюдаемый угол при капиллярном растекании П0С61 по меди больше, чем при растекании этого припоя на относительно ровной (травленой) поверхности. Смачивание и растекание припоя П0С61 по меди с флюсом Прима III происходит медленнее и с большим контактным углом по полированной поверхности, чем по травленой или грубо зачищенной. [c.84]

Подготовка поверхности металлов. Строение кристаллической реи1етки, степень шероховатости, наличие оксидов на поверхности металла и ряд других факторов оказывают значительное влияние на прочность соединений. Снятие поверхностного слоя приводит обычно к активации поверхности, уменьшению угла смачивания и повышению площади контакта склеиваемых материалов. Кроме того, при наличии шероховатой поверхности образование микротрещин в пленке клея при нагружении [56] протекает при более высоких значениях напряжений, чем в случае соединений с гладкой поверхностью, так как при этом изменяется доступность к поверхности субстрата. Все эти факторы обусловливают зависимость прочности от степени шероховатости (табл. 5.4). В результате механической обработки поверхности субстрата угол смачивания снижается примерно вдвое, а прочность возрастает в пять раз. Эффективность этого метода сохраняется, если клеевые соединения работают при температурах ниже Тс пленки клея. При более высоких температурах вследствие резкого ухудшения когезионных свойств клея влияние степени шероховатости поверхности на прочность соединений незначительно. [c.121]

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]

Следует, однако, отметить, что фактическая прочность хороших клеевых соединений, как правило, составляет только около одной десятой идеального значения [53], что трудно объяснить неполным смачиванием соединяемых поверхностей клеем. На клеевые соединения могут действовать как нормальные, так и срезающие силы. Если срезающая сила приложена к одной из склеенных поверхностей, может наблюдаться отслаивание , т. е. образование трещины, которая затем расходится во все стороны. Подобный эффект может иметь место и в отсутствие срезающей силы просто вследствие наличия в поверхностном слое дефектов и захваченных пузырьков воздуха. Зисман [46] полагает, что на шероховатых поверхностях клеи дают более прочные соединения потому, что дефекты поверхностного слоя, удерживающие захваченные пузырьки воздуха, не лежат в одной плоскости и затрудняют распространение трещин. Влияние шероховатости на копланар-ность пузырьков газа показано на рис. Х-17. Примером может служить адгезия льда к различным твердым телам (в обычных условиях адгезия льда минимальна). К металлам лед прилипает прочно, причем отрыв происходит по самому льду. На тефлоне лед удерживается значительно хуже, что, по-видимому, обусловлено плохой смачиваемостью тефлона водой, вследствие чего на поверхности раздела лед — полимер образуются пузырьки воздуха. Концентрация напряжений на этих пузырьках и приводит к распространению трещин по поверхности раздела фаз. Если, однако, провести предварительно обезгаживание воды, подвергнув ее нескольким циклам замораживания и оттаивания, то вода проникает в шероховатости лучше и адгезия становится довольно прочной [54]. Адгезия льда к металлам и полимерам рассматривается также в работах [55—57]. При сдвиге на поверхности раздела лед — подложка может проявляться также ползучесть льда [58]. [c.362]

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]

Из термодинамики необратимых процессов следует [245], что при квазистационарном течении внешняя сила /ж, действующая на единицу объема слоя, равна х = —дР1дх, где Р = Рпв + Рг — свободная энергия системы / пв — свободная поверхностная энергия р1 — другие компоненты свободной энергии, связанные с влиянием силы тяжести и других внешних факторов. Будем учитывать только изменение свободной поверхностной энергии. Тогда движущая сила растекания Да определяется уравнением (IV. 2). В общем случае при полном смачивании шероховатой твердой поверхности Аа = /С (Отг — СГтж) — СГшг- [c.131]

Влияние на адгезию и смачивание атомно-молекулярной шероховатости. В связи с тем, что адгезия расплавов определяется физико-химическим взаимодействием, на смачивание жидкости влияет не только шероховатость поверхности (см. 29), но и микрошероховатость, т. е. атомно-молекулярная шероховатость Влияние на смачивание атомно-молекулярной шероховатости можно иллюстрировать на примере моно- и поликристаллов а=А120з. Измерения краевого угла проводили в двух случаях на обычной поверхности (Во) й на поверхности, редуцированной путем обработки при температуре 200°С (0р). В последнем случае удаляли адсорбированную влагу. [c.281]

Существенным недостатком исследований, в данной области являлось то, что авторы выясняли влияние материалов на гидродинамику и маооопередачу (теплопередачу) без учета физических констант контактных устройств (тарелки, насадки) [I, 2, 7], либо изучали физические константы (шероховатость, твердость материала, краевой угол смачивания твердой поверхности жидкостью), не связывая их с работой маюсообменных аппаратов [3—10]. [c.96]

На смачивание твердого тела оказывает определенное влияние шероховатость его поверхности. В случае гидрофильной поверхности шероховатость повышает гидрофильпость, а в случае гидрофобной — наоборот. С целью исключения влияния микрорельефа,поверхности на краевые углы 0 необходимо, чтобы она была максимально гладкой [43]. Даже тастые плоские поверхности монокристаллов имеют дефекты, т. е. они шероховаты, однако характеристаки их смачивания не отличаются от показателей, полученных для поверхностей прессованных порошков тех же веществ. Некоторое влияние на величину краевого угла смачивания может оказывать впитывание воды порами таблетки красителя. Однако за 20—30 с фиксируемого контакта капли с поверхностью таблетки получаются хорошо воспроизводимые результаты. Кроме того, величина пористости таблетки в подобных условиях практически не сказывается на величине краевых углов смачивания [78, 79]. [c.116]

Приведенные данные в целом согласуются с выводами, полученными на основе термодинамического анализа влияния шероховатости. Вместе с тем экспериментальные значения макрокраевых углов не всегда удовлетворительно согласуются с уравнением (П. 6). Одна из причин этих расхождений заключается в следующем. На реальной твердой поверхности может быть сеть сообщающихся друг с другом микроканавок. Поместим на такую поверхность каплю, объем которой соизмерим с общим объемом канавок, пересекающих периметр смачивания. Если жидкость смачивает материал подложки (0о < 90°), то жидкость под действием капиллярных сил будет вытекать из капли вдоль канавок (см. 1.3). При неизменной площади основания капли ее объем уменьшится в результате уменьшится и макрокраевой угол 0ш, который в данном случае является краевым углом оттекания 0от (см. рис. П. 1,6). Напротив, при 0 > 90° капиллярные силы втягивают жидкость вдоль канавок в направлении от периметра смачивания к центру основания капли, что приводит к увеличению макрокраевого угла натекания 0нт- [c.57]

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]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология