Wprowadzenie do zjawiska energii powierzchniowej

Podstawowe informacje dotyczące energii powierzchniowej

Wszystkie materiały mają takie właściwości, jak gęstość lub temperatura topnienia, które pomagają nam je scharakteryzować i rozróżnić. Energia powierzchniowa to kolejna z właściwości materiałów: jest to miara przyciągania cząsteczek materiału do siebie nawzajem i do cząsteczek innych materiałów. Energia powierzchniowa jest dobrym wskaźnikiem tego, jak łatwo lub trudno jest coś przykleić do danej powierzchni.

Zobacz, jak różne poziomy energii powierzchniowej mogą wpłynąć na to, czy przyklejenie czegoś do materiału będzie łatwe, czy też trudne.

Czym jest zwilżanie?

„Zwilżenie” lub „zwilżanie” występuje, gdy ciecz rozpływa się lub rozprzestrzenia się po nałożeniu jej na powierzchnię ciała stałego. Zwilżanie pozwala na kontakt kleju z powierzchnią klejonego materiału. W zależności od energii powierzchniowej materiału klej naturalnie ją zwilży i rozpłynie się po powierzchni lub będzie miał tendencję do skupiania się w krople. Zwilżenie to postawa stworzenia połączenia klejowego.

Dobre zwilżenie – rozpływanie wody
Słabe zwilżenie – skupianie się wody w kropelki

Zwilżanie materiałów o wyższej i niższej energii powierzchniowej

Materiały o wyższej energii powierzchniowej łatwiej zwilżyć, niż materiały o niższej energii powierzchniowej. Obejrzyj powyższe zdjęcia garnków. Jeśli patelnia ma wyższą energię powierzchniową, krople wody rozpłyną się na powierzchni, tworząc cienką warstwę. Jeśli patelnia ma niższą energię powierzchniową (patelnia z powierzchnią nieprzywierającą), woda skupi się w krople. Zostanie to omówione bardziej szczegółowo w następnych sekcjach.

Mierzenie energii powierzchniowej

To, jak łatwo lub trudno jest zwilżyć powierzchnię materiału klejem, zależy od energii powierzchniowej materiału. Energia powierzchniowa jest, jak można się spodziewać, wyrażona w jednostkach energii na powierzchnię. Zazwyczaj mierzy się w „dynach na cm”, gdzie 1 dyna/cm (mN/m) jest równa 1 mJ/m2.

Najczęściej energię powierzchniową mierzy się z użyciem wody. Po umieszczeniu kropli wody na powierzchni, w pewnym momencie skupi się ona w krople. Teoretycznie, jeśli energia powierzchniowa wynosi zero, kropla będzie idealną kulą. I odwrotnie, jeśli energia powierzchniowa jest nieskończenie wysoka, kropelka utworzy idealnie jednorodny, płaski film na powierzchni. Możemy zmierzyć kąt, który powstaje od stycznej przy krawędzi kropli. (W przypadku kuli kąt ten wynosiłby 0°; w przypadku filmu wynosiłby 180°.)

Jeśli zastanawiasz się:

Dlaczego do mierzenia energii powierzchniowej wykorzystuje się wodę?

Woda jest powszechnie stosowana do pomiaru energii powierzchniowej z kilku powodów. Co najważniejsze, jest ogólnie dostępna. Łatwo ją również oczyścić, jest stosunkowo niedroga, ma niską lepkość i bardzo szybko osiąga równowagę na powierzchni – zwykle w ciągu 60 sekund. Wyobraź sobie, że do pomiaru energii powierzchniowej używa się czegoś w rodzaju smoły. To mogłoby zająć setki lat!

Zapoznaj się z eksperymentem kropli smoły, najdłużej trwającym eksperymentem laboratoryjnym na świecie

Seria edukacyjna „Wiedza o klejeniu”

Seria edukacyjna „Wiedza o klejeniu” pełni rolę kompleksowego wprowadzenia do mechanizmów przyczepności oraz wykorzystania taśm i klejów podczas projektowania. Odwiedź stronę Wiedza o klejeniu, aby wyświetlić wszystkie artykuły lub wybierz poniżej poszczególne tematy.

Powiązane artykuły edukacyjne

Skontaktuj się z nami

Pozostajemy do Państwa dyspozycji.

Potrzebujesz pomocy w znalezieniu odpowiedniego rozwiązania do swojego projektu? Nawiążmy współpracę! Produkty 3M są nieustannie udoskonalane, by lepiej spełniać potrzeby klientów. Jeśli potrzebujesz znaleźć odpowiedni produkt do swojego zastosowania lub masz inne pytania dotyczące rozwiązań 3M, prosimy o kontakt pod numerem (22) 739 60 00.

ZAPYTAJ EKSPERTA 3M