Adesione fisica cosa consiste e esempi

IL Adesione fisica È l'unione tra due o più superfici dello stesso materiale o di materiale diverso quando si mettono in contatto. È prodotto dalla forza di attrazione di van der Waals e dalle interazioni elettrostatiche che esistono tra le molecole e gli atomi dei materiali.

Le forze di Van der Waals sono presenti in tutti i materiali, sono attraenti ed hanno origine da interazioni atomiche e molecolari. Le forze di Van der Waals sono dovute a dipoli indotti o permanenti creati nelle molecole dai campi elettrici delle molecole vicine; o dall'istantanea degli elettroni attorno ai nuclei atomici.

Tre M&M sono incollati [da FletcherJCM (https: // Commons.Wikimedia.org/wiki/file: m%26m%27S_ (2559890506).Jpg)]

Le interazioni elettrostatiche si basano sulla formazione di un doppio strato elettrico quando due materiali entrano in contatto. Questa interazione produce una forza di attrazione elettrostatica tra i due materiali, scambiando elettroni, chiamata Forza di Coulomb.

L'adesione fisica fa aderire il liquido alla superficie su cui poggia. Ad esempio, quando l'acqua viene posizionata su un bicchiere, una pellicola sottile e uniforme si forma sulla superficie a causa delle forze di adesione tra acqua e vetro. Queste forze agiscono tra molecole di vetro e molecole d'acqua e mantengono l'acqua sulla superficie del vetro.

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Cos'è l'adesione fisica?

L'adesione fisica è la proprietà superficiale dei materiali che consentono loro di rimanere uniti essendo in contatto. È direttamente correlato all'energia libera superficiale (ΔE) Nel caso dell'adesione solida - liquido.

Nel caso dell'adesione liquida - liquido o liquido - energia a gas, libero superficiale è chiamata tensione interfacciale o superficiale.

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L'energia libera della superficie è l'energia richiesta per generare un'unità superficiale del materiale. Dall'energia libera superficiale di due materiali, è possibile calcolare il lavoro di adesione (adesione).

Il lavoro di adesione è definito come la quantità di energia fornita a un sistema per rompere l'interfaccia e creare due nuove superfici.

Maggiore è il lavoro di adesione, maggiore è la resistenza alla separazione delle due superfici. Il lavoro di adesione misura la forza di attrazione tra due materiali diversi essendo in contatto.

Equazioni

L'energia senza energia di due materiali, 1 e 2, è uguale alla differenza tra energia libera dopo la separazione (γ_finale) e energia libera prima della separazione (γ_iniziale).

ΔE = W₁₂ = γ_finale - γ_iniziale = γ₁ + γ₂ - γ₁₂          [1]

γ₁ = Energia libera superficiale del materiale 1

γ₂ = Energia libera superficiale del materiale 2

L'importo W₁₂ È il lavoro di adesione che misura la forza dell'adesione dei materiali.

γ₁₂ = energia libera interfacciale

Quando l'adesione è tra un materiale solido e un materiale liquido, il lavoro di adesione è:

W_SL = γ_S + γ_Lv - γ_SL          [2]

γ_S = Energia libera superficiale del solido in equilibrio con il suo vapore

γ_Lv= Energia libera superficiale nell'equilibrio del vapore

W_SL = Lavoro di adesione tra materiale solido e liquido

γ₁₂ = energia libera interfacciale

L'equazione [2] è scritta in base alla pressione di equilibrio (π_bilancia) che misura la forza per unità di lunghezza delle molecole adsorbite nell'interfaccia.

π_bilancia = γ_S - γ_Sv          [3]

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γ_Sv= Energia libera superficiale del solido in equilibrio con vapore

W_SL = π_bilancia + γ_Sv + γ_Lv - γ_SL          [4]

Quando si sostituisce γ_Sv - γ_SL =   γ_Lv cos θ_C Nell'equazione [4] si ottiene

      W_SL = π_bilancia + γ_SL(1+cos θ_C )        [5]

θ_C È l'angolo di contatto in equilibrio tra una superficie solida, una goccia di liquido e vapore.

Angolo di contatto a tre fasi, liquido e solido gassoso. [Di Joris Gillis ~ Commonswiki (https: // Commons.Wikimedia.org/wiki/file: contact_angle.Svg)]

L'equazione [5] misura il lavoro di adesione tra una superficie solida e una superficie liquida a causa della forza di adesione tra le molecole di entrambe le superfici.

Esempi

Adesione dei pneumatici

L'adesione fisica è una caratteristica importante della valutazione dell'efficienza e della sicurezza dei pneumatici. Senza una buona adesione, i pneumatici non possono accelerare o fermare il veicolo o essere diretti da un luogo all'altro e la sicurezza del conducente può essere compromessa.

L'adesione del pneumatico è dovuta alla forza di attrito tra la superficie del pneumatico e la superficie della pavimentazione. Alta sicurezza ed efficienza dipenderanno dall'adesione su superfici diverse, sia ruvide che scivolose, e in diverse condizioni atmosferiche.

Per questo motivo ogni giorno ingegneria automobilistica progressi nell'ottenimento di progetti di pneumatici appropriati che consentono una buona adesione anche su superfici bagnate.

Adesione di piastre di vetro lucidata

Per contatto.

Le molecole d'acqua si legano alle molecole della piastra superiore e aderiscono anche alla piastra inferiore impedendo a entrambe le piastre di separarsi.

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Le molecole d'acqua hanno una forte coesione tra loro ma manifestano anche una forte adesione con molecole di vetro a causa di forze intermolecolari.

Aderenza di due piastre con un liquido [di Emmanuelle Rio SLR (https: // Commons.Wikimedia.org/wiki/file: adhesioncapillaire.Jpg)]

Adesione dentale

Un esempio di adesione fisica è una placca dentale attaccata a un dente che viene solitamente posizionato nei trattamenti dentali restaurativi. L'adesione si manifesta nell'interfaccia tra il materiale adesivo e la struttura del dente.

L'efficienza nel posizionamento di smalti e dentine nei tessuti dentali e nell'incorporazione di strutture artificiali come ceramiche e polimeri che sostituiscono la struttura dentale, dipenderà dal grado di adesione dei materiali utilizzati.

Adesione del cemento con strutture

Una buona adesione fisica del cemento in mattoni in mattoni, muratura, pietra o acciaio si manifesta in alta capacità di assorbire l'energia che deriva da sforzi normali e tangenziali alla superficie che collega il cemento con le strutture, cioè in un alto livello Capacità di resistere ai carichi.

Per ottenere una buona adesione, nell'unione del cemento con la struttura, è necessario che la superficie su cui verrà posizionata il cemento abbia un assorbimento sufficiente e che la superficie sia abbastanza ruvida. La mancanza di adesione si traduce in fessure e distacco del materiale aderente.

Riferimenti

1. Leggi, l h. Fondamenti di adesione. New York: Plenio Press, 1991, Pages. 1-150.
2. POCIUS, A V. Adesivi, capitolo27. [Aut. Libro] j e mark. Proprietà fisiche del manuale dei polimeri. New York: Springer, 2007, pagine. 479-486.
3. Isralachvili, j n. Forze intermolecolari e di superficie. San Diego, CA: Academic Press, 1992.
4. Relazione tra adesione e forze di attrito. Israrachvili, J N, Chen, You-Lung e Yoshizawa, H. 11, 1994, Journal of Adhesion Science and Technology, Vol. 8, p. 1231-1249.
5. Principi di colloide e chimica di superficie. Himenz, p c e rajagopalan, r. New York: Marcel Dekker, Inc. , 1997.