FIZIČNO SPOŠTOVANJE: KAJ JE TO IN PRIMERI - FIZIČNO - 2026

Fizični oprijema je vezava med dvema ali več površin istega materiala ali drugačnega materiala, ko stik. Nastane zaradi sile privlačnosti Van der Waals in elektrostatičnih interakcij med molekulami in atomi materialov.

Sile Van der Waalsa so prisotne v vseh materialih, so privlačne in izvirajo iz atomskih in molekularnih interakcij. Sile Van der Waalsa nastanejo zaradi induciranih ali trajnih dipolov, ki jih v molekulah ustvarijo električna polja sosednjih molekul; ali s trenutnimi dipoli elektronov okoli atomskega jedra.

Tri M&M so zlepljene

Elektrostatične interakcije temeljijo na tvorbi električnega dvojnega sloja, ko prideta v stik dva materiala. Ta interakcija ustvarja elektrostatično privlačno silo med obema materialoma z izmenjavo elektronov, imenovano Coulomb-sila.

Fizično oprijemanje povzroči, da se tekočina oprime površine, na kateri počiva. Na primer, ko se voda postavi na steklo, se na površini tvori tanek, enakomeren film zaradi adhezijskih sil med vodo in steklom. Te sile delujejo med molekulami stekla in molekulo vode, zadržujejo vodo na površini kozarca.

Kaj je fizično spoštovanje?

Fizična oprijemljivost je površinska lastnost materialov, ki jim omogoča, da ostanejo skupaj pri stiku. Neposredno je povezan s površinsko energijo (ΔE) za primerek trdne tekočine.

Pri adheziji tekočina-tekočina ali tekoči plin se površinska energija, ki je brez površine, imenuje medfazna ali površinska napetost.

Površinska energija je energija, ki je potrebna za ustvarjanje enote površine materiala. Iz površinske energije dveh materialov je mogoče izračunati delo oprijema (oprijemljivosti).

Adhezijsko delo je opredeljeno kot količina energije, ki se dovaja sistemu, da razbije vmesnik in ustvari dve novi površini.

Večji kot je oprijem, večja je odpornost ločevanja obeh površin. Adhezijsko delo meri silo med dvema različnima materialoma, ko sta v stiku.

Enačbe

Prosta energija ločevanja dveh materialov, 1 in 2, je enaka razliki med prosto energijo po ločitvi ( _končni γ ) in prosto energijo pred ločitvijo ( _začetna γ ).

ΔE = W ₁₂ = _končni γ - _začetni γ = γ ₁ + γ ₂ - γ ₁₂

γ ₁ = površinska energija materiala 1

γ ₂ = površinska energija materiala 2

Količina W ₁₂ je oprijemljivo delo, ki meri oprijemno trdnost materialov.

γ ₁₂ = medfazna prosta energija

Če je oprijem med trdnim in tekočim materialom, je oprijemljivo:

W _SL = γ _S + γ _LV - γ _SL

γ _S = površinska energija trdne snovi v ravnotežju z lastnimi hlapi

γ _LV = površinska energija tekočine v ravnotežju s hlapi

W _SL = adhezijsko delo med trdnim materialom in tekočino

γ ₁₂ = medfazna prosta energija

Enačba je zapisana kot funkcija ravnotežnega tlaka (π _equil ), ki meri silo na enoto dolžine molekul, adsorbiranih na vmesniku.

π _enako = γ _S - γ _SV

γ _SV = površinska energija trdne snovi v ravnovesju s hlapi

W _SL = π _enako + γ _SV + γ _LV - γ _SL

V enačbo, ki jo dobimo, zamenjamo γ _SV - γ _SL = γ _LV cos θ _C

W _SL = π _enako + γ _SL (1 + cos θ _C )

θ _C je ravnotežni kontaktni kot med trdno površino, kapljico tekočine in hlapi.

Trifazni kontaktni kot, trdna tekočina in plinast.

Enačba meri adhezijsko delo med trdno površino in tekočo površino zaradi adhezijske sile med molekulama obeh površin.

Primeri

Oprijem pnevmatik

Fizični oprijem je pomembna značilnost za oceno učinkovitosti in varnosti pnevmatik. Brez dobrega oprijema pnevmatike ne morejo pospeševati, zavirati vozila ali voziti z enega mesta na drugega, varnost voznika pa je lahko ogrožena.

Lepljenje pnevmatike je posledica sile trenja med površino pnevmatike in pločnikom. Visoka varnost in učinkovitost bosta odvisni od lepljenja na različne površine, tako grobe kot spolzke, in v različnih atmosferskih pogojih.

Zaradi tega vsak dan avtomobilski inženiring napreduje pri pridobivanju ustreznih modelov pnevmatik, ki omogočajo dobro oprijem tudi na mokrih površinah.

Lepljenje poliranih steklenih plošč

Ko prideta v stik dve polirani in navlaženi stekleni plošči, se pojavi fizični oprijem, ki ga opazimo pri naporu, ki ga je treba uporabiti za premagovanje ločitvene upornosti plošč.

Molekule vode se vežejo na molekule zgornje plošče in se prav tako držijo spodnje plošče ter preprečujejo, da se obe plošči ločita.

Molekule vode so med seboj močne kohezije, hkrati pa kažejo tudi močno oprijemljivost molekul stekla zaradi medmolekulskih sil.

Lepljenje dveh plošč s tekočino

Zobni oprijem

Primer telesne oprijemljivosti je zobna obloga, ki je nalepljena na zob, ki jo običajno namestimo v restavratorno zobozdravstveno zdravljenje. Adhezija se kaže na stičišču med lepilnim materialom in zobno strukturo.

Učinkovitost namestitve emajlov in dentinov v zobna tkiva ter pri vgradnji umetnih struktur, kot so keramika in polimeri, ki nadomeščajo zobno strukturo, bo odvisna od stopnje oprijema uporabljenih materialov.

Lepljenje cementa na konstrukcije

Dober fizični oprijem cementa na opečne, zidane, kamnite ali jeklene konstrukcije se kaže v visoki zmogljivosti za absorpcijo energije, ki prihaja iz normalnih in tangencialnih sil na površino, ki spaja cement s konstrukcijami, to je v velika zmogljivost za prenašanje bremen.

Da bi dosegli dobro oprijemljivost, ko cement doseže strukturo, je potrebno, da ima površina, na katero je treba postaviti cement, absorbirati dovolj in da je površina dovolj hrapava. Pomanjkanje oprijema pomeni razpoke in odcepljanje zlepljenega materiala.

Reference

1. Lee, L H. Osnove adhezije. New York: Plenium Press, 1991, str. 1-150.
2. Pocius, A V. Lepila, poglavje27. JE Mark. Priročnik o fizikalnih lastnostih polimerov. New York: Springer, 2007, str. 479–486.
3. Izraelachvili, J N. Medmolekularne in površinske sile. San Diego, Kalifornija: Academic Press, 1992.
4. Razmerje med silami oprijema in trenja. Israelachvili, JN, Chen, You-Lung in Yoshizawa, H. 11, 1994, Časopis za adhezijsko znanost in tehnologijo, letnik 8, str. 1231-1249.
5. Načela koloidne in površinske kemije. Hiemenz, PC in Rajagopalan, R. New York: Marcel Dekker, Inc., 1997.