مهره زاویه ای

تفاوت بین انرژی آزاد سطح و انرژی سطح چیست؟در تحلیل نهایی، این یک سؤال صرفاً معنایی است.انرژی آزاد سطح انرژی آزاد در یک فضای خاص (سطح ماده) است.در معنای خالص ترمودینامیک، انرژی آزاد به انرژی اطلاق می شود که می توان از آن برای کار، ایجاد اثرات و ایجاد چیزی استفاده کرد.انرژی آزاد سطح مربوط به انرژی است که می توان روی سطح ماده انجام داد.
برای سازندگان و هر کسی که درگیر در چسبندگی، تمیز کردن، چسباندن، پوشش‌ها، جوهرها و فرمولاسیون رنگ، آب بندی، یا هر فرآیند دیگری که شامل تعامل سطوح با سطوح دیگر یا محیط آنها باشد، انرژی آزاد سطح معمولاً به انرژی سطحی کوتاه می‌شود.
سطوح برای تمام فرآیندهای ذکر شده در بالا حیاتی هستند و حتی اگر تأثیر مستقیمی بر عملکرد تولیدکنندگان محصول در همه صنایع داشته باشند، اغلب اندازه‌گیری نمی‌شوند و بنابراین کنترل نمی‌شوند.
کنترل سطح در تولید به کنترل انرژی سطحی مواد مورد استفاده اشاره دارد.
سطح از مولکول هایی تشکیل شده است که از نظر شیمیایی با یکدیگر تعامل دارند و مولکول هایی که سطح مواد دیگری را تشکیل می دهند که با آنها در تماس هستند.به منظور تغییر انرژی سطح، باید درک کرد که آن مولکول ها را می توان با تمیز کردن و تصفیه حذف کرد، جایگزین کرد یا به شکل دیگری دستکاری کرد تا سطوح مختلف انرژی سطح را تولید کند و به نتایج مطلوب دست یابد.به منظور کنترل انرژی سطح، باید در طول فرآیند تغییر شیمی سطح اندازه گیری شود تا مشخص شود چه زمانی و به چه میزان.به این ترتیب می توان مقدار دقیق انرژی سطحی لازم را در زمان مناسب در طول فرآیند چسبندگی یا تمیز کردن به دست آورد.
برای درک اینکه چگونه مولکول ها کار ساخت پیوندهای قوی و تمیز کردن سطوح شیمیایی را انجام می دهند، باید جاذبه ای را که مولکول ها را به هم می کشد و کل انرژی آزاد سطح موجود را تشکیل می دهد، درک کنیم.
وقتی از انرژی سطح صحبت می کنیم، در مورد توانایی آن سطح برای انجام کار صحبت می کنیم.به معنای واقعی کلمه، این توانایی سطح برای حرکت مولکول ها است - این حرکت به انرژی نیاز دارد.مهم است که به یاد داشته باشید که یک سطح و مولکول های تشکیل دهنده سطح یکسان هستند.بدون مولکول، هیچ سطحی وجود ندارد.اگر انرژی وجود نداشته باشد، این مولکول ها نمی توانند کار جذب روی چسب را کامل کنند، بنابراین هیچ پیوندی وجود ندارد.
بنابراین، کار با انرژی نسبت مستقیم دارد.کار بیشتر نیاز به انرژی بیشتری دارد.علاوه بر این، اگر انرژی بیشتری داشته باشید، کار شما افزایش می یابد.توانایی یک مولکول برای عملکرد ناشی از جذب آن به مولکول های دیگر است.این نیروهای جذاب از چندین روش مختلف برهمکنش مولکول ها ناشی می شوند.
اساساً، مولکول‌ها برهمکنش می‌کنند، زیرا دارای مولکول‌هایی با بار مثبت و منفی هستند و بارهای مخالف را بین مولکول‌ها جذب می‌کنند.ابری از الکترون در اطراف مولکول شناور است.به دلیل این الکترون‌ها که دائماً در حال حرکت هستند، مولکول دارای بار متغیری در یک مولکول یک ناحیه معین است.اگر همه مولکول ها دارای بار یکنواخت در اطراف خود باشند، هیچ مولکولی یکدیگر را جذب نمی کند.دو بلبرینگ را تصور کنید، هر یاتاقان توپی دارای توزیع یکنواخت الکترون در سطح خود است.هیچ کدام یکدیگر را جذب نمی کنند زیرا هر دو بار منفی دارند و بار مثبتی جذب نمی شود.
خوشبختانه در دنیای واقعی، این ابرهای الکترونیکی در حرکت دائمی هستند و هر لحظه مناطقی با بار مثبت یا منفی وجود دارند.اگر در هر نقطه از زمان دو مولکول با الکترون‌های باردار تصادفی در اطراف آنها داشته باشید، جاذبه کمی بین خود خواهند داشت.نیروی ایجاد شده از توزیع مجدد تصادفی بارهای مثبت و منفی در ابر الکترونی اطراف مولکول، نیروی پراکندگی نامیده می شود.
این نیروها بسیار ضعیف هستند.صرف نظر از ساختار یا ترکیب مولکول، یک نیروی پراکندگی بین همه مولکول ها وجود دارد که دقیقاً مخالف نیروی قطبی ایجاد شده توسط ساختار مولکول است.
به عنوان مثال، نیروی پراکندگی تنها نیرویی است که بین مولکول های نیتروژن وجود دارد.در دمای اتاق، نیتروژن نوعی گاز است، زیرا نیروی پراکنده بسیار ضعیف است، نمی تواند در برابر لرزش حرارتی حتی در متوسط ​​ترین دما مقاومت کند و نمی تواند مولکول های نیتروژن را در کنار هم نگه دارد.تنها زمانی که تقریباً تمام انرژی گرمایی را با خنک کردن آن تا زیر 195- درجه سانتیگراد حذف کنیم، نیتروژن مایع می شود.هنگامی که انرژی حرارتی به اندازه کافی کاهش یافت، نیروی پراکندگی ضعیف‌تر می‌تواند بر ارتعاش حرارتی غلبه کند و مولکول‌های نیتروژن را به هم بکشد تا مایعی تشکیل شود.
اگر به آب نگاه کنیم، اندازه و جرم مولکولی آن شبیه نیتروژن است، اما ساختار و ترکیب مولکول های آب با نیتروژن متفاوت است.از آنجایی که آب یک مولکول بسیار قطبی است، مولکول ها به شدت یکدیگر را جذب می کنند و آب تا زمانی که دمای آب به بالای 100 درجه سانتی گراد برسد، مایع باقی می ماند.در این دما، انرژی گرمایی بر مولکولی غلبه می کند، با نگه داشتن نیروهای قطبی در کنار هم، آب به گاز تبدیل می شود.
نکته کلیدی برای درک تفاوت قدرت بین نیروی پراکندگی و نیروی قطبی است که مولکول ها را به یکدیگر جذب می کند.وقتی در مورد انرژی سطحی تولید شده توسط این نیروهای جذاب صحبت می کنیم، لطفاً این را در نظر داشته باشید.
انرژی سطحی پراکنده بخشی از انرژی سطحی است که از پراکندگی ابرهای الکترونی در مولکول های روی سطح ماده ایجاد می شود.انرژی کل سطح بیان جذابی از جاذبه مولکول ها به یکدیگر است.انرژی های سطحی پراکنده بخشی از کل انرژی هستند، حتی اگر اجزای ضعیف و نوسانی باشند.
برای مواد مختلف، انرژی سطح پراکنده متفاوت است.پلیمرهای بسیار معطر (مانند پلی استایرن) دارای حلقه‌های بنزن زیادی و اجزای نسبتاً بزرگی هستند که انرژی را پخش می‌کنند.به طور مشابه، چون PVC حاوی تعداد زیادی هترواتم (مانند کلر) است، همچنین دارای یک جزء انرژی سطحی پراکنده نسبتاً بزرگ در کل انرژی سطح خود است.
بنابراین نقش انرژی پراکندگی در فرآیند ساخت به مواد مورد استفاده بستگی دارد.با این حال، از آنجایی که نیروی پراکندگی به سختی به ساختار مولکولی خاص بستگی دارد، راه کنترل آنها بسیار محدود است.
برهمکنش انحراف الکترون های پراکنده بر اساس این نوسانات تنها راه برهمکنش مولکول ها با یکدیگر نیست.به دلیل ویژگی‌های ساختاری خاصی که نیروهای جذاب دیگری را بین مولکول‌ها ایجاد می‌کند، مولکول‌ها می‌توانند با مولکول‌های دیگر تعامل داشته باشند.راه‌های زیادی برای طبقه‌بندی این نیروها وجود دارد، مانند برهم‌کنش‌های اسید-باز، که در آن مولکول‌ها از طریق توانایی خود در پذیرش یا اهدای الکترون برهمکنش می‌کنند.
برخی از مولکول ها دارای ویژگی های ساختاری هستند که دوقطبی های دائمی تولید می کنند، به این معنی که علاوه بر پراکندگی تصادفی الکترون ها در اطراف مولکول، برخی از قسمت های مولکول همیشه مثبت یا منفی تر از سایرین هستند.این دوقطبی های دائمی جذاب تر از فعل و انفعالات پراکنده هستند.
برخی از مولکول ها به دلیل ساختارشان دارای نواحی باردار دائمی هستند که دارای بار مثبت یا منفی هستند.انرژی سطح قطبی جزء انرژی سطحی است که در اثر جذب این بارها بین مولکول ها ایجاد می شود.
ما به راحتی می‌توانیم تمام فعل و انفعالات غیر پراکنده را تحت حفاظت برهمکنش‌های قطبی متمرکز کنیم.
خواص پراکندگی یک مولکول تابعی از اندازه مولکول است، به ویژه تعداد الکترون ها و پروتون های موجود در آن.ما کنترل زیادی روی تعداد الکترون ها و پروتون ها نداریم، که توانایی ما را برای کنترل جزء پراکندگی انرژی سطحی محدود می کند.
با این حال، جزء قطبی به موقعیت پروتون ها و الکترون ها - شکل مولکول - بستگی دارد.ما می توانیم توزیع الکترون ها و پروتون ها را از طریق روش های درمانی مانند درمان کرونا و درمان پلاسما تغییر دهیم.این شبیه روشی است که می توانیم شکل بلوک رس را تغییر دهیم، اما همیشه همان کیفیت را حفظ می کند.
نیروهای قطبی بسیار مهم هستند زیرا بخشی از انرژی سطحی هستند که هنگام انجام عملیات سطح کنترل می کنیم.جاذبه دوقطبی-دوقطبی عامل چسبندگی قوی بین بیشتر چسب ها، رنگ ها و جوهرها و سطوح است.از طریق تمیز کردن، درمان شعله، درمان کرونا، درمان پلاسما یا هر شکل دیگر از درمان سطح، ما می توانیم به طور اساسی جزء قطبی انرژی سطح را افزایش دهیم و در نتیجه چسبندگی را بهبود بخشیم.
با استفاده از یک طرف پاک کننده IPA دو بار روی یک سطح، فقط مواد کم انرژی می توانند به سطح وارد شوند تا به طور ناخواسته جزء قطبی انرژی سطح کاهش یابد.علاوه بر این، سطح ممکن است بیش از حد درمان شود، که باعث تبخیر و کاهش انرژی سطح می شود.وقتی سطح اصلا تولید نشود، جزء قطبی انرژی سطح نیز تغییر می کند.یک سطح نگهداری تمیز، مولکول های موجود در محیط از جمله مواد بسته بندی را جذب می کند.این چشم انداز مولکولی سطح را تغییر می دهد و ممکن است انرژی سطح را کاهش دهد.
ما به سختی می توانیم اندازه پراکندگی را کنترل کنیم.این نیروها اساساً ثابت هستند و تلاش برای تغییر نیروی پراکندگی به عنوان وسیله ای برای کنترل کیفیت سطح برای دستیابی به چسبندگی قابل اعتماد در طول فرآیند ساخت، ارزش کمی دارد.
هنگامی که سطح را طراحی یا اصلاح می کنیم، در حال طراحی ویژگی های جزء قطبی انرژی سطح هستیم.بنابراین، اگر می‌خواهیم یک فرآیند تصفیه سطحی برای کنترل سطح ماده ایجاد کنیم، می‌خواهیم ترکیب قطبی سطح را کنترل کنیم.
انرژی آزاد سطحی مجموع تمام نیروهای فردی است که بین مولکول ها عمل می کنند.چند فرمول برای انرژی آزاد سطح وجود دارد.اگر تصمیم بگیریم تمام نیروهای غیر پراکنده را به عنوان نیروهای قطبی در نظر بگیریم، محاسبه انرژی آزاد سطح ساده است.فرمول این است:
در ساخت محصولات قابل اعتماد، تصفیه سطح، تمیز کردن و آماده سازی، انرژی آزاد سطح همان انرژی سطح است.
با توجه به الزامات تولید درگیر در فرآیندهای مختلف، مانند عملکرد چسبندگی اتصال، چسبندگی مناسب جوهر روی پلاستیک یا عملکرد پوشش پوشش "خود تمیز شونده" روی صفحه نمایش تلفن هوشمند، همه به کنترل بستگی دارد. از خواص سطحبنابراین، درک انرژی سطحی به عنوان پیامد مفهوم ساخت بسیار مهم است.
انرژی سطحی از راه های مختلفی که مولکول ها یکدیگر را جذب می کنند به دست می آید.برهمکنش های قطبی بین مولکول ها برای فرآیند چسبندگی و تمیز کردن مهم ترین هستند، زیرا این برهمکنش های سطح مولکولی، برهمکنش های مولکولی هستند که ما می توانیم از طریق عملیات سطحی، سنگ زنی، سنباده زدن، تمیز کردن، پاک کردن یا هر روش آماده سازی سطح دیگری کنترل کنیم.
آگاهی از ترکیب قطبیت و پراکندگی و کشش سطحی برای توسعه چسب ها، جوهرها و پوشش ها بسیار مهم است.با این حال، برای محصولاتی که با استفاده از چسب، جوهر، رنگ و پوشش تولید می‌شوند، معمولاً فقط باید به مؤلفه قطبی انرژی سطح توجه کنیم، زیرا این جزء است که تحت تأثیر فرآیند تولید قرار می‌گیرد.
اندازه گیری انرژی کل سطح یک فرآیند نسبتاً پیچیده و مستعد خطا است.با این حال، زاویه تماس یک مایع منفرد مانند آب تقریباً به طور کامل توسط مؤلفه قطبی انرژی سطح تعیین می شود.بنابراین، با اندازه گیری زاویه تولید شده از ارتفاع یک قطره آب روی سطح، می توان با دقت شگفت انگیزی متوجه شد که جزء قطبی انرژی سطح چگونه تغییر می کند.به طور کلی، هرچه انرژی سطح بالاتر باشد، زاویه ای که قطرات آب به این اندازه جذب و پخش یا خیس می شوند، کوچکتر می شود.انرژی کم سطح باعث می شود که آب به صورت مهره ای منقبض شود و به حباب های کوچک روی سطح تبدیل شود و زاویه تماس بزرگ تری را تشکیل دهد.سازگاری این اندازه‌گیری زاویه تماس با انرژی سطح و در نتیجه عملکرد چسبندگی مرتبط است که روشی قابل اعتماد و تکرارپذیر برای اطمینان از استحکام محصولات خود به تولیدکنندگان ارائه می‌دهد.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد کنترل فرآیند تولید برای دستیابی به نتایج قابل پیش بینی بیشتر، کتاب الکترونیکی رایگان ما را دانلود کنید: بررسی چسبندگی قابل پیش بینی در تولید در طول فرآیند.این کتاب الکترونیکی راهنمای شما برای نظارت بر فرآیند با استفاده از تجزیه و تحلیل پیش‌بینی‌کننده است، فرآیندی که تمام حدس‌ها را در مورد حفظ کیفیت سطح در طول فرآیند اتصال حذف می‌کند.