कोण मनका

सतह मुक्त ऊर्जा और सतह ऊर्जा के बीच क्या अंतर है?अंतिम विश्लेषण में, यह एक विशुद्ध अर्थ संबंधी प्रश्न है।सतह मुक्त ऊर्जा एक विशिष्ट स्थान (भौतिक सतह) में मुक्त ऊर्जा है।थर्मोडायनामिक्स के शुद्धतम अर्थ में, मुक्त ऊर्जा उस ऊर्जा को संदर्भित करती है जिसका उपयोग काम करने, प्रभाव पैदा करने और कुछ घटित करने के लिए किया जा सकता है।सतह मुक्त ऊर्जा उस ऊर्जा से संबंधित है जो सामग्री की सतह पर की जा सकती है।
निर्माताओं और आसंजन, सफाई, बंधन, कोटिंग्स, स्याही और पेंट फॉर्मूलेशन, सीलिंग, या अन्य सतहों या उनके पर्यावरण के साथ सतहों की बातचीत से जुड़ी किसी भी अन्य प्रक्रिया में शामिल किसी भी व्यक्ति के लिए, सतह मुक्त ऊर्जा को आमतौर पर केवल सतह ऊर्जा तक छोटा कर दिया जाता है।
सतहें ऊपर सूचीबद्ध सभी प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण हैं, और भले ही उनका सभी उद्योगों में उत्पाद निर्माताओं के प्रदर्शन पर सीधा प्रभाव पड़ता हो, उन्हें अक्सर मापा नहीं जाता है और इसलिए नियंत्रित नहीं किया जाता है।
विनिर्माण में सतह को नियंत्रित करने से तात्पर्य प्रयुक्त सामग्रियों की सतह ऊर्जा को नियंत्रित करने से है।
सतह उन अणुओं से बनी होती है जो एक दूसरे के साथ रासायनिक रूप से संपर्क करते हैं और वे अणु जो अन्य सामग्रियों की सतह बनाते हैं जिनके साथ वे संपर्क में आते हैं।सतह ऊर्जा को बदलने के लिए, यह समझना चाहिए कि उन अणुओं को सफाई और उपचार द्वारा हटाया जा सकता है, प्रतिस्थापित किया जा सकता है या अन्यथा सतह ऊर्जा के विभिन्न स्तरों का उत्पादन करने और वांछित परिणाम प्राप्त करने के लिए हेरफेर किया जा सकता है।सतह ऊर्जा को नियंत्रित करने के लिए, इसे सतह रसायन विज्ञान को बदलने की पूरी प्रक्रिया के दौरान मापा जाना चाहिए ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि कब और कितना।इस तरह, आसंजन या सफाई प्रक्रिया के दौरान उचित समय पर आवश्यक सतह ऊर्जा की सटीक मात्रा प्राप्त की जा सकती है।
यह समझने के लिए कि अणु मजबूत बंधन बनाने और सतहों को रासायनिक रूप से साफ करने का काम कैसे करते हैं, हमें उस आकर्षण को समझने की जरूरत है जो अणुओं को एक साथ खींचता है और उपलब्ध सतह की कुल मुक्त ऊर्जा का गठन करता है।
जब हम सतह की ऊर्जा के बारे में बात करते हैं, तो हम उस सतह की कार्य करने की क्षमता के बारे में बात कर रहे होते हैं।वस्तुतः, यह अणुओं को स्थानांतरित करने की सतह की क्षमता है - इस आंदोलन के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है।यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि एक सतह और सतह को बनाने वाले अणु एक ही हैं।अणुओं के बिना कोई सतह नहीं है।यदि कोई ऊर्जा नहीं है, तो ये अणु चिपकने वाले पर सोखने का काम पूरा नहीं कर सकते हैं, इसलिए कोई बंधन नहीं है।
इसलिए, कार्य सीधे ऊर्जा के समानुपाती होता है।अधिक कार्य के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।इसके अलावा, यदि आपके पास अधिक ऊर्जा है, तो आपका काम बढ़ जाएगा।एक अणु की कार्य करने की क्षमता अन्य अणुओं के प्रति उसके आकर्षण से आती है।ये आकर्षक बल कई अलग-अलग तरीकों से आते हैं जिनमें अणु परस्पर क्रिया करते हैं।
मौलिक रूप से, अणु परस्पर क्रिया करते हैं क्योंकि उनमें सकारात्मक और नकारात्मक रूप से आवेशित अणु होते हैं, और वे अणुओं के बीच विपरीत आवेशों को आकर्षित करते हैं।अणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों का एक बादल तैरता रहता है।इन निरंतर गतिमान इलेक्ट्रॉनों के कारण, किसी दिए गए क्षेत्र के अणु में परिवर्तनशील आवेश होता है।यदि सभी अणुओं के चारों ओर एक समान आवेश हो, तो कोई भी अणु एक दूसरे को आकर्षित नहीं करेगा।दो बॉल बेयरिंग की कल्पना करें, प्रत्येक बॉल बेयरिंग की सतह पर इलेक्ट्रॉनों का एक समान वितरण होता है।कोई भी एक-दूसरे को आकर्षित नहीं करेगा क्योंकि उन दोनों पर ऋणात्मक आवेश है और कोई भी धनात्मक आवेश आकर्षित नहीं हो सकता।
सौभाग्य से, वास्तविक दुनिया में, ये इलेक्ट्रॉनिक बादल निरंतर गति में हैं, और किसी भी क्षण सकारात्मक या नकारात्मक चार्ज वाले क्षेत्र हैं।यदि आपके पास किसी भी समय दो अणु हैं जिनके चारों ओर बेतरतीब ढंग से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉन हैं, तो उनके बीच थोड़ा आकर्षण होगा।अणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉन बादल में धनात्मक और ऋणात्मक आवेशों के यादृच्छिक पुनर्वितरण से उत्पन्न बल को फैलाव बल कहा जाता है।
ये ताकतें बहुत कमजोर हैं.अणु की संरचना या संरचना के बावजूद, सभी अणुओं के बीच एक फैलाव बल होता है, जो अणु की संरचना द्वारा उत्पन्न ध्रुवीय बल के सीधे विपरीत होता है।
उदाहरण के लिए, फैलाव बल ही एकमात्र बल है जो नाइट्रोजन अणुओं के बीच मौजूद होता है।कमरे के तापमान पर, नाइट्रोजन एक प्रकार की गैस है, क्योंकि फैलाव बल बहुत कमजोर है, यह सबसे मध्यम तापमान पर भी थर्मल कंपन का विरोध नहीं कर सकता है, और यह नाइट्रोजन अणुओं को एक साथ नहीं रख सकता है।केवल तभी जब हम लगभग सारी ऊष्मा ऊर्जा को -195°C से नीचे ठंडा करके हटा देते हैं, नाइट्रोजन तरल हो जाती है।एक बार जब थर्मल ऊर्जा पर्याप्त रूप से कम हो जाती है, तो कमजोर फैलाव बल थर्मल कंपन पर काबू पा सकता है और तरल बनाने के लिए नाइट्रोजन अणुओं को एक साथ खींच सकता है।
यदि हम पानी को देखें, तो इसका आणविक आकार और द्रव्यमान नाइट्रोजन के समान है, लेकिन पानी के अणुओं की संरचना और संरचना नाइट्रोजन से भिन्न होती है।चूँकि पानी एक बहुत ही ध्रुवीय अणु है, अणु एक-दूसरे को बहुत मजबूती से आकर्षित करेंगे, और पानी तब तक तरल रहेगा जब तक पानी का तापमान 100°C से ऊपर नहीं बढ़ जाता।इस तापमान पर, ऊष्मा ऊर्जा आणविक पर हावी हो जाती है और ध्रुवीय बलों को एक साथ जोड़कर पानी गैस बन जाता है।
समझने का मुख्य बिंदु फैलाव बल और ध्रुवीय बल के बीच की ताकत में अंतर है जो अणुओं को एक दूसरे की ओर आकर्षित करता है।जब हम इन आकर्षक बलों द्वारा उत्पादित सतह ऊर्जा के बारे में बात करते हैं, तो कृपया इसे ध्यान में रखें।
बिखरी हुई सतह ऊर्जा सतह ऊर्जा का हिस्सा है, जो सामग्री की सतह पर अणुओं में इलेक्ट्रॉन बादलों के फैलाव से उत्पन्न होती है।कुल सतह ऊर्जा अणुओं के एक दूसरे के प्रति आकर्षण की एक आकर्षक अभिव्यक्ति है।बिखरी हुई सतह ऊर्जाएँ कुल ऊर्जा का हिस्सा हैं, भले ही वे कमजोर और उतार-चढ़ाव वाले घटक हों।
विभिन्न सामग्रियों के लिए, बिखरी हुई सतह ऊर्जा अलग-अलग होती है।अत्यधिक सुगंधित पॉलिमर (जैसे पॉलीस्टाइनिन) में कई बेंजीन रिंग और अपेक्षाकृत बड़े सतह ऊर्जा फैलाने वाले घटक होते हैं।इसी प्रकार, क्योंकि उनमें बड़ी संख्या में हेटरोएटम (जैसे क्लोरीन) होते हैं, पीवीसी में उनकी कुल सतह ऊर्जा में अपेक्षाकृत बड़ा फैला हुआ सतह ऊर्जा घटक भी होता है।
इसलिए, विनिर्माण प्रक्रिया में फैलाव ऊर्जा की भूमिका प्रयुक्त सामग्री पर निर्भर करती है।हालाँकि, चूंकि फैलाव बल मुश्किल से विशिष्ट आणविक संरचना पर निर्भर करता है, इसलिए उन्हें नियंत्रित करने का तरीका बहुत सीमित है।
इन उतार-चढ़ावों के आधार पर बिखरे हुए इलेक्ट्रॉन विक्षेपण की परस्पर क्रिया अणुओं के लिए एक-दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करने का एकमात्र तरीका नहीं है।कुछ संरचनात्मक विशेषताओं के कारण जो अणुओं के बीच अन्य आकर्षक बल पैदा करते हैं, अणु अन्य अणुओं के साथ बातचीत कर सकते हैं।इन अन्य बलों को वर्गीकृत करने के कई तरीके हैं, जैसे एसिड-बेस इंटरैक्शन, जहां अणु इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करने या दान करने की अपनी क्षमता के माध्यम से बातचीत करते हैं।
कुछ अणुओं में संरचनात्मक विशेषताएं होती हैं जो स्थायी द्विध्रुव उत्पन्न करती हैं, जिसका अर्थ है कि, अणु के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों के यादृच्छिक फैलाव के अलावा, अणु के कुछ हिस्से हमेशा दूसरों की तुलना में अधिक सकारात्मक या नकारात्मक होते हैं।ये स्थायी द्विध्रुव परिक्षेपी अंतःक्रियाओं की तुलना में अधिक आकर्षक होते हैं।
उनकी संरचना के कारण, कुछ अणुओं में स्थायी रूप से आवेशित क्षेत्र होते हैं जो या तो सकारात्मक या नकारात्मक रूप से आवेशित होते हैं।ध्रुवीय सतह ऊर्जा सतह ऊर्जा का एक घटक है, जो अणुओं के बीच इन आवेशों के आकर्षण के कारण होती है।
हम ध्रुवीय अंतःक्रियाओं के संरक्षण में सभी गैर-फैलाने वाली अंतःक्रियाओं को आसानी से केंद्रित कर सकते हैं।
किसी अणु का फैलाव गुण अणु के आकार पर निर्भर करता है, विशेषकर कितने इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन मौजूद हैं।इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन की संख्या पर हमारा अधिक नियंत्रण नहीं है, जो सतह ऊर्जा के फैलाव घटक को नियंत्रित करने की हमारी क्षमता को सीमित करता है।
हालाँकि, ध्रुवीय घटक प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की स्थिति-अणु के आकार पर निर्भर करता है।हम कोरोना उपचार और प्लाज्मा उपचार जैसी उपचार विधियों के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन के वितरण को बदल सकते हैं।यह वैसा ही है जैसे हम ब्लॉक मिट्टी का आकार बदल सकते हैं, लेकिन यह हमेशा समान गुणवत्ता बनाए रखेगी।
ध्रुवीय बल बहुत महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे सतह ऊर्जा का हिस्सा हैं जिसे हम सतह उपचार करते समय नियंत्रित करते हैं।द्विध्रुव-द्विध्रुव आकर्षण अधिकांश चिपकने वाले, पेंट और स्याही और सतहों के बीच मजबूत आसंजन का कारण है।सफाई, लौ उपचार, कोरोना उपचार, प्लाज्मा उपचार या सतह उपचार के किसी अन्य रूप के माध्यम से, हम मूल रूप से सतह ऊर्जा के ध्रुवीय घटक को बढ़ा सकते हैं, जिससे आसंजन में सुधार हो सकता है।
आईपीए के एक ही हिस्से को एक ही सतह पर दो बार उपयोग करने से, सतह की ऊर्जा के ध्रुवीय घटक को अनजाने में कम करने के लिए केवल कम ऊर्जा वाले पदार्थों को सतह पर पेश किया जा सकता है।इसके अलावा, सतह का अत्यधिक उपचार किया जा सकता है, जो अस्थिर हो जाता है और सतह की ऊर्जा को कम कर देता है।जब सतह का उत्पादन बिल्कुल नहीं होगा, तो सतह ऊर्जा का ध्रुवीय घटक भी बदल जाएगा।एक स्वच्छ भंडारण सतह पैकेजिंग सामग्री सहित पर्यावरण में अणुओं को आकर्षित करती है।इससे सतह का आणविक परिदृश्य बदल जाता है और सतह की ऊर्जा कम हो सकती है।
हम फैलाव के आकार को मुश्किल से नियंत्रित कर सकते हैं।ये बल मूल रूप से स्थिर होते हैं, और विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान विश्वसनीय आसंजन प्राप्त करने के लिए सतह की गुणवत्ता को नियंत्रित करने के साधन के रूप में फैलाव बल को बदलने की कोशिश करने का कोई महत्व नहीं है।
जब हम सतह को डिज़ाइन या संशोधित करते हैं, तो हम सतह ऊर्जा के ध्रुवीय घटक के गुणों को डिज़ाइन कर रहे होते हैं।इसलिए, यदि हम सामग्री की सतह को नियंत्रित करने के लिए सतह उपचार प्रक्रिया विकसित करना चाहते हैं, तो हम सतह की ध्रुवीय संरचना को नियंत्रित करना चाहते हैं।
सतह मुक्त ऊर्जा अणुओं के बीच कार्य करने वाले सभी व्यक्तिगत बलों का योग है।सतह मुक्त ऊर्जा के लिए कुछ सूत्र हैं।यदि हम सभी गैर-फैलाने वाली ताकतों को ध्रुवीय ताकतों के रूप में मानने का निर्णय लेते हैं, तो सतह मुक्त ऊर्जा की गणना सरल है।सूत्र है:
विश्वसनीय उत्पादों के निर्माण, सतह के उपचार, सफाई और तैयारी में, सतह मुक्त ऊर्जा सतह ऊर्जा के समान ही होती है।
विभिन्न प्रक्रियाओं में शामिल उत्पादन आवश्यकताओं के कारण, जैसे जोड़ का आसंजन प्रदर्शन, प्लास्टिक पर स्याही का उचित आसंजन या स्मार्टफोन स्क्रीन पर "स्वयं-सफाई" कोटिंग का कोटिंग प्रदर्शन, सभी नियंत्रण पर निर्भर करते हैं सतह के गुणों का.इसलिए, विनिर्माण अवधारणा के परिणाम के रूप में सतह ऊर्जा को समझना बहुत महत्वपूर्ण है।
सतही ऊर्जा विभिन्न तरीकों से आती है जिसमें अणु एक दूसरे को आकर्षित करते हैं।अणुओं के बीच ध्रुवीय अंतःक्रियाएं आसंजन और सफाई प्रक्रिया के लिए सबसे महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि ये आणविक-स्तर की अंतःक्रियाएं आणविक अंतःक्रियाएं हैं जिन्हें हम सतह के उपचार, पीसने, सैंडिंग, सफाई, पोंछने या किसी अन्य सतह तैयारी विधियों के माध्यम से सबसे अधिक नियंत्रित कर सकते हैं।
चिपकने वाले, स्याही और कोटिंग्स के विकास के लिए ध्रुवता और फैलाव संरचना और सतह तनाव का ज्ञान बहुत महत्वपूर्ण है।हालाँकि, चिपकने वाले पदार्थों, स्याही, पेंट और कोटिंग्स का उपयोग करके निर्मित उत्पादों के लिए, हमें आमतौर पर केवल सतह ऊर्जा के ध्रुवीय घटक पर ध्यान देने की आवश्यकता होती है, क्योंकि यह वह है जो विनिर्माण प्रक्रिया से प्रभावित होता है।
कुल सतह ऊर्जा को मापना एक अपेक्षाकृत जटिल और त्रुटि-प्रवण प्रक्रिया है।हालाँकि, पानी जैसे एकल तरल का संपर्क कोण लगभग पूरी तरह से सतह ऊर्जा के ध्रुवीय घटक द्वारा निर्धारित होता है।इसलिए, सतह पर पानी की एक बूंद की ऊंचाई से उत्पन्न कोण को मापकर, हम आश्चर्यजनक सटीकता के साथ जान सकते हैं कि सतह की ऊर्जा का ध्रुवीय घटक कैसे बदलता है।आम तौर पर, सतह की ऊर्जा जितनी अधिक होगी, पानी की बूंदों के इतने आकर्षित होने और फैलने या गीले होने के कारण बनने वाला कोण उतना ही छोटा होगा।कम सतह ऊर्जा के कारण पानी सिकुड़ जाएगा और सतह पर छोटे बुलबुले में बदल जाएगा, जिससे एक बड़ा संपर्क कोण बनेगा।इस संपर्क कोण माप की स्थिरता सतह ऊर्जा और इसलिए आसंजन प्रदर्शन से संबंधित है, जो निर्माताओं को अपने उत्पादों की ताकत सुनिश्चित करने के लिए एक विश्वसनीय और दोहराने योग्य तरीका प्रदान करती है।
अधिक पूर्वानुमानित परिणाम प्राप्त करने के लिए विनिर्माण प्रक्रिया को नियंत्रित करने के बारे में अधिक जानने के लिए, हमारी निःशुल्क ई-पुस्तक डाउनलोड करें: प्रक्रिया के माध्यम से विनिर्माण में पूर्वानुमानित आसंजन को सत्यापित करें।यह ई-पुस्तक भविष्य कहनेवाला विश्लेषण का उपयोग करके निगरानी प्रक्रिया के लिए आपकी मार्गदर्शिका है, एक ऐसी प्रक्रिया जो बॉन्डिंग प्रक्रिया के दौरान सतह की गुणवत्ता बनाए रखने के बारे में सभी अनुमानों को समाप्त कर देती है।