表面自由能

表面自由能(技术)可以被视为一个固体的表面张力。最典型的超临界流体单元是mN / m,或其等价,达因/厘米。表面自由能的材料来自分子在固体表面的相互作用。

原子在表面没有相同数量的相邻原子在他们一边导致过度的力量在固体表面。这个力的强度依赖于原子间的作用力的强度的固体。例如,在金属原子与极强的金属债券联系在一起。金属的表面自由能因此通常很高。然后,另一方面,债券在高分子材料通常是弱使超临界流体聚合物的低。

表面自由能决定了固体行为与其他材料。从热力学的角度来看,高表面自由能的材料不稳定,需要最小化。许多金属,如铝,会立即在接触空气(或其他含氧大气)种植自然薄氧化层上表面自由能最小化。

大部分的表面自由能理论基础的理解分子在固液界面的相互作用。

年轻的状态方程

,γ_sv表面自由能,γ_sl是液体和固体之间的界面张力,γ吗_lv液体的表面张力,θ_Y是一个表面上的接触角。这些,表面张力液体和接触角可以很容易地测量。固体和液体之间的界面张力是房地产,引起了很多争论在过去两个世纪。

目前,最常用的是基于界面张力关系,由Girifalco和良好的。

,φ= 1。这是最常用的基础技术理论仍然今天。

欧文,比对方,Rabel Kaelble OWRK法

OWRK法是最常用的表面自由能。它在固液分离的交互界面为色散和极地。的界面张力的数量是由各种界面交互依赖的特性测量液体和固体表面被Fowkes呈现。他假定固体的表面自由能和表面张力的液体是一种独立的交互和色散等极地,氢(氢键相关),感应,酸碱组件。OWRK法,多组分的方法是接受但分为色散和极地的交互,。然后极性相互作用包含所有其他交互(除了上面提到的色散)。

吴法

吴同意欧文等人和表面自由能分为色散和极地组件。然而,他使用一种调和平均数的界面交互而不是几何。界面张力可以写成

范Oss -乔杜里(vOCG)理论

最新的理论是由范Oss,乔杜里,好。他们的交互分为远程交互包括伦敦、基朔,德拜交互。该组件被称为Lifshitz-van范德华组件(γLW),相当于色散OWRK理论的一部分。另一部分包含短程相互作用叫做酸碱组件(γAB)分为酸性(γ+)和基本(γ)构成。

这一理论,有时也被称为是第二个最常用的酸碱理论,表面自由能理论。尤其是有人利用看蛋白质的相互作用和疏水固体(和其他生物聚合物)。

最常见的方式来计算表面自由能是通过接触角测量。与已知的纯液体表面张力用于测量。表面自由能是最典型的测量通过液滴的测量也可以使用张力计的力。

表面自由能与光学表面张力计测量

最常见的方式测量表面自由能是通过液滴与光学表面张力计测量。

根据表面自由能方法利用两个或三个纯液体探针用于测量。吴OWRK和含有两个未知数(色散和极地地区的坚实的技术,所以两种液体与已知表面张力组件需要解决方程。酸碱理论(vOCG)有三个未知,因此三个液体时需要使用。

液体是极地,另一个应该是完全分散。极性液体,水是最通常使用的但乙二醇和甘油也是可能的。完全分散液,di-iodomethane或α-bromonaphthalene选择。这是因为两个提供相对较高的表面张力值尽管被完全分散。高表面张力导致可衡量的最表面接触角。己烷等烃类不适合由于表面张力很低约18 mN / m。在案例中,通常使用三种液体,第三个是乙二醇或其他极性液体。

表面自由能测量张力计和力量

像力张力计也可以用于测量固体表面的接触角,可以使用与这些测量接触角的数据接收。然而,值得注意的是,随着力张力计测量前进和后退接触角。出于这个原因,它是不可能比较表面自由能获得的信息有不同的方法。它还不同的接触角值用于计算。一些使用先进的价值而其他计算平均前进和后退的值。

使用张力计的力的一个优点是,表面自由能是整个面积的平均值被浸到测量液体。

表面自由能的计算更薄的纤维和粉末等非常规样品也是可能的。

所有的表面自由能理论依靠年轻的方程是有效的。杨氏方程,然而,使很多假设液体,表面,他们彼此交互。液体的纯度相对容易担保,但固体表面应完全光滑和化学均匀的要求都是困难。

尤其是表面粗糙度的影响广泛讨论的接触角测量值已经在某种程度上几乎所有的表面是粗糙的。文策尔方程给出了有关测量接触角和实际接触角表面粗糙度的因素。结合接触角和表面粗糙度的测量可以用来测量粗糙度修正接触角,然后用于计算粗糙度值修正表面自由能。通过这种方法,粗糙度的影响可以从表面自由能带走的结果。这是特别有用,当不同类型的表面处理及其影响接触角值。