1. Серия обучающих материалов об адгезии, подготовленных компанией 3M. Общие представления о поверхностной энергии
Склейка и Сборка

Общее представление о поверхностной энергии

Основные понятия, связанные с поверхностной энергией

Все материалы имеют определенные свойства, например, плотность или температуру плавления. Их значения характеризуют отличия материалов друг от друга. Поверхностная энергия — это тоже свойство материалов: она является мерой притяжения молекул данного материала друг к другу, а также мерой их притяжения к молекулам другого материала. По величине поверхностной энергии можно судить о том, насколько легко или сложно приклеить что-то к данной поверхности.

Посмотрите, как величина поверхностной энергии определяет

Что такое смачивание?

«Смачивание» — это растекание или распределение жидкости, нанесенной на поверхность твердого материала. Благодаря смачиванию обеспечивается тесный контакт клея с поверхностью склеиваемого материала. В зависимости от величины поверхностной энергии данного материала клей будет либо естественным образом смачивать поверхность материала, растекаясь по ней, либо будет стремиться к образованию капель. Смачивание является необходимым условием формирования клеевого соединения.

  • Пример хорошего смачивания — растекание воды

    Хорошее смачивание — вода растекается

  • Пример плохого смачивания — вода собирается в капли

    Плохое смачивание — вода собирается в капли

Смачивание поверхностей материалов с высокой и низкой поверхностной энергией

Для материалов с высокой поверхностной энергией процесс смачивания происходит легче, чем для материалов с низкой поверхностной энергией. Посмотрите на изображения сковородок. Если у сковороды высокая поверхностная энергия, то капли воды будут растекаться по поверхности, образуя тонкую пленку. Если у сковороды низкая поверхностная энергия (возможно, за счет нанесения антипригарного покрытия), то капли воды будут собираться вместе, увеличиваясь в размерах. В следующих разделах мы рассмотрим данное явление более подробно.

Измерение поверхностной энергии

  • Поверхностная энергия выражается в единицах энергии, приходящейся на единицу площади. 1 дин/см = 1 мДж/м2.

    В зависимости от величины поверхностной энергии клей будет либо легко смачивать материал, либо смачивание окажется невозможным. Как можно предположить, поверхностная энергия выражается в единицах энергии, приходящейся на единицу площади. Ее также можно выразить в единицах силы (например, в динах, обозначаемых «дин»), действующей на единицу длины (например, 1 см); при этом 1 дин/см равняется 1 мДж/м2.
     

    Чаще всего поверхностную энергию измеряют с помощью воды. Если каплю воды поместить на поверхность, то капля примет определенную форму. Теоретически, если поверхностная энергия равна нулю, капля будет представлять собой идеальную сферу. В противоположном случае, если поверхностная энергия бесконечно велика, капля образует идеальную тонкую пленку равномерной толщины. Во всех промежуточных случаях можно измерить контактный угол, который капля образует с поверхностью материала. (Для сферы этот угол составляет 0°; для пленки — 180°).


У вас может возникнуть вопрос:

Почему для измерения поверхностной энергии используют воду?

  • Существует несколько причин, по которым для измерения поверхностной энергии чаще всего берут воду. Самое важное: вода всегда доступна. Кроме того, ее легко очистить, она получается относительно дешевой, имеет малую вязкость и очень быстро приходит в равновесное состояние на поверхности — как правило, в течение 60 секунд. Представьте себе использование вещества типа пека (нефтяной смолы) для измерения поверхностной энергии. На это может потребоваться несколько сотен лет!

    Ознакомьтесь с опытом с капающим пеком. Это самый длительный в мире лабораторный эксперимент


Свяжитесь с нами
Мы всегда готовы помочь.

Нужна помощь в подборе подходящего продукта для вашего проекта? Свяжитесь с нами, если вам нужен продукт, совет по применению, техническая информация или вы хотите пообщаться с техническим специалистом 3M. Или позвоните нам по телефону 8 800 250 84 74.

Нужна помощь в подборе подходящего продукта для вашего проекта? Свяжитесь с нами, если вам нужен продукт, совет по применению, техническая информация или вы хотите пообщаться с техническим специалистом 3M. Или позвоните нам по телефону 8 800 250 84 74.

Присоединяйтесь!
Изменить местоположение
Россия - Русский