Русская Википедия:Адгезия

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Файл:Drops I.jpg
Когезия вынуждает воду формировать капли, поверхностное натяжение делает их почти сферическими, а адгезия держит их на поверхности другого вещества
Файл:Роса на бутоне розы.jpg
Капли росы на лепестках розы как пример адгезии

Адге́зия (от Шаблон:Lang-la — «прилипание») в физике — сцепление поверхностей разнородных твёрдых и/или жидких телШаблон:Sfn. Адгезия обусловлена межмолекулярными взаимодействиями (Ван-дер-Ваальсовыми, полярными, иногда — взаимной диффузией) в поверхностном слое и характеризуется удельной работой, необходимой для разделения поверхностей. В некоторых случаях адгезия может оказаться сильнее, чем когезия, то есть сцепление внутри однородного материала, в таких случаях при приложении разрывающего усилия происходит когезионный разрыв, то есть разрыв в объёме менее прочного из соприкасающихся материалов.

Определение с меньшей достоверностью и с большей ясностью: Адге́зия - это способность „прилипать и удерживаться.“

Частным случаем адгезии является аутогезия — связь между однородными конденсированными телами при их молекулярном контактеШаблон:Sfn. При аутогезии сохраняется граница раздела между телами; этим аутогезия отличается от когезии, относящейся к связи между частицами внутри тела в пределах одной фазы и характеризующей прочность конденсированных тел, то есть их способность противодействовать внешнему усилиюШаблон:Sfn.

Адгезия существенно влияет на природу трения соприкасающихся поверхностей: так, при взаимодействии поверхностей с низкой адгезией трение минимально. В качестве примера можно привести политетрафторэтилен (тефлон), который в силу низкой адгезии с большинством материалов обладает низким коэффициентом трения. Некоторые вещества со слоистой кристаллической решёткой (графит, дисульфид молибдена, гексагональный Нитрид бора), характеризующиеся одновременно низкими значениями адгезии и когезии, применяются в качестве твёрдых смазок.

Наиболее известные адгезионные эффекты — капиллярность, смачиваемость/несмачиваемость, поверхностное натяжение, мениск жидкости в узком капилляре, трение покоя двух абсолютно гладких поверхностей. Критерием адгезии в некоторых случаях может быть время отрыва слоя материала определенного размера от другого материала в ламинарном потоке жидкости.

Адгезия имеет место в процессах склеивания, пайки, сварки, нанесения покрытий. Адгезия матрицы и наполнителя композитов (композиционных материалов) является также одним из важнейших факторов, влияющих на их прочность.

В биологии клеточная адгезия — не просто соединение клеток между собой, а такое их соединение, которое приводит к формированию определённых правильных типов гистологических структур, специфичных для данных типов клеток. Специфичность клеточной адгезии определяется наличием на поверхности клеток белков клеточной адгезии — интегринов, кадгеринов и др. Например, адгезия тромбоцитов на базальной мембране и на коллагеновых волокнах повреждённой сосудистой стенки.

В антикоррозионной защите адгезия лакокрасочного материала к поверхности — наиболее важный параметр, влияющий на долговечность покрытия. Адгезия — прилипание лакокрасочного материала к окрашиваемой поверхности, одна из основных характеристик промышленных ЛКМ. Адгезия лакокрасочных материалов может иметь механическую, химическую или электромагнитную природу и измеряется силой отрыва лакокрасочного покрытия на единицу площади подложки. Хорошая адгезия лакокрасочного материала к окрашиваемой поверхности может быть обеспечена лишь при тщательной очистке поверхности от грязи, жира, ржавчины и прочих загрязнений. Прочность адгезионного/когезионного отрыва лакокрасочного покрытия от защищаемой поверхности зависит от его толщины, для измерения которой используются тощиномеры мокрого и сухого слоя . Для оценки адгезии/когезии ЛКМ приняты и утверждены критерии[1].

Теории адгезии

Шаблон:Нет ссылок в разделе Адгезия представляет собой крайне сложное явление, с чем связано существование множества теорий, трактующих это явление с различных позиций. В настоящее время известны следующие теории адгезии:

  • Адсорбционная теория, согласно которой явление осуществляется в результате адсорбции адгезива на порах и трещинах поверхности субстрата.
  • Механическая теория рассматривает адгезию как результат проявления сил межмолекулярного взаимодействия между контактирующими молекулами адгезива и субстрата.
  • Электрическая теория отождествляет систему «адгезив — субстрат» с конденсатором, а двойной электрический слой, возникающий при контакте двух разнородных поверхностей, — с обкладкой конденсатора.
  • Электронная теория рассматривает адгезию как результат молекулярного взаимодействия поверхностей, различных по своей природе.
  • Диффузионная теория сводит явление к взаимной или односторонней диффузии молекул адгезива и субстрата.
  • Химическая теория объясняет адгезию не физическим, а химическим взаимодействием.

Физическое описание

Адгезия представляет собой обратимую термодинамическую работу сил, направленных на разделение приведённых в контакт двух разнородных (гетерогенных) фаз. Описывается уравнением Дюпре:

<math>{Wa = \sigma_{13} + \sigma_{12} - \sigma_{23}}</math>

Где Wa — обратимая работа адгезии на границе раздела фаз, σ13 — поверхностная энергия на границе твёрдая поверхность-газ (ТГ), σ12 — поверхностная энергия на границе жидкость-газ (ЖГ), σ23 — поверхностная энергия на границе твёрдая поверхность-жидкость (ТЖ).

Работа адгезии связана с энергией Гиббса:

<math>{Wa = -\Delta G^o}</math>

Отрицательное значение ΔG° указывает на снижение работы адгезии в результате образования межфазного натяжения.

Изменения энергии Гиббса системы в процессе адгезии:

<math>{\Delta G^o_1 = \sigma_{13} + \sigma_{12}}</math>

<math>{\Delta G^o_2 = \sigma_{23}}</math>

<math>{\Delta G^o = \Delta G^o_2 - \Delta G^o_1}</math>

<math>{\sigma_{23} - \sigma_{13} - \sigma_{12} = \Delta G^o}</math>.

Адгезия неразрывно связана со многими поверхностными явлениями, такими как смачивание. Если адгезия обуславливает связь между твёрдым телом и контактирующей с ним жидкостью, то смачивание является результатом подобной связи. Уравнение Дюпре—Юнга показывает отношение между адгезией и смачиванием:

<math>{Wa = \sigma_{12}(1 + \cos\theta)}</math>

где σ12 — поверхностное натяжение на границе раздела двух фаз (жидкость-газ), cosθ — краевой угол смачивания, Wa — обратимая работа адгезии.

Прочность адгезионных контактов зависит не только от слабых взаимодействий на границе поверхностей, но и от формы контакта. Контакты сложной формы начинают отрываться с краёв[2], фронт отрыва затем распространяется к центру контакта вплоть до достижения некоторой критической конфигурации, при которой происходит мгновенная потеря контакта[3].

См. также

Примечания

Шаблон:Примечания

Литература

Шаблон:Родственные проекты

Ссылки

Внешние ссылки

  1. ↑ Шаблон:Книга
  2. ↑ Шаблон:Статья
  3. ↑ Шаблон:Cite web

Шаблон:Выбор языка

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Адгезия&oldid=8909636