manik sudut

Apa perbedaan antara energi bebas permukaan dan energi permukaan?Dalam analisis terakhir, ini adalah pertanyaan semantik semata.Energi bebas permukaan adalah energi bebas pada suatu ruang tertentu (permukaan material).Dalam pengertian termodinamika yang paling murni, energi bebas mengacu pada energi yang dapat digunakan untuk bekerja, menimbulkan efek, dan membuat sesuatu terjadi.Energi bebas permukaan berhubungan dengan energi yang dapat dilakukan pada permukaan material.
Bagi produsen dan siapa pun yang terlibat dalam adhesi, pembersihan, pengikatan, pelapisan, formulasi tinta dan cat, penyegelan, atau proses lain apa pun yang melibatkan interaksi permukaan dengan permukaan lain atau lingkungannya, energi bebas permukaan biasanya disingkat menjadi energi permukaan saja.
Permukaan sangat penting untuk semua proses yang disebutkan di atas, dan meskipun permukaan mempunyai dampak langsung terhadap kinerja produsen produk di semua industri, permukaan sering kali tidak diukur dan oleh karena itu tidak dikontrol.
Mengontrol permukaan di bidang manufaktur mengacu pada pengendalian energi permukaan bahan yang digunakan.
Permukaan terdiri dari molekul-molekul yang berinteraksi secara kimia satu sama lain dan molekul-molekul yang membentuk permukaan bahan lain yang bersentuhan dengannya.Untuk mengubah energi permukaan, harus dipahami bahwa molekul-molekul tersebut dapat dihilangkan dengan pembersihan dan pengolahan, diganti atau dimanipulasi untuk menghasilkan tingkat energi permukaan yang berbeda dan mencapai hasil yang diinginkan.Untuk mengontrol energi permukaan, energi tersebut harus diukur selama proses perubahan kimia permukaan untuk menentukan kapan dan seberapa besar energi tersebut.Dengan cara ini, jumlah energi permukaan yang dibutuhkan secara tepat dapat diperoleh pada waktu yang tepat selama proses adhesi atau pembersihan.
Untuk memahami bagaimana molekul bekerja membangun ikatan yang kuat dan membersihkan permukaan secara kimia, kita perlu memahami daya tarik yang menyatukan molekul-molekul dan membentuk total energi bebas permukaan yang tersedia.
Ketika kita berbicara tentang energi permukaan, kita berbicara tentang kemampuan permukaan tersebut untuk melakukan usaha.Secara harfiah, ini adalah kemampuan permukaan untuk menggerakkan molekul-pergerakan ini membutuhkan energi.Penting untuk diingat bahwa permukaan dan molekul yang menyusun permukaan tersebut adalah sama.Tanpa molekul, tidak ada permukaan.Jika tidak ada energi, molekul-molekul tersebut tidak dapat menyelesaikan kerja adsorpsi pada perekat, sehingga tidak terjadi ikatan.
Oleh karena itu, usaha berbanding lurus dengan energi.Lebih banyak pekerjaan membutuhkan lebih banyak energi.Terlebih lagi, jika Anda memiliki lebih banyak energi, pekerjaan Anda akan meningkat.Kemampuan suatu molekul untuk berfungsi berasal dari daya tariknya terhadap molekul lain.Gaya tarik-menarik ini berasal dari beberapa cara berbeda di mana molekul berinteraksi.
Pada dasarnya, molekul berinteraksi karena mereka memiliki molekul yang bermuatan positif dan negatif, dan mereka menarik muatan yang berlawanan antar molekul.Awan elektron mengapung di sekitar molekul.Karena elektron yang terus bergerak ini, molekul mempunyai muatan variabel dalam molekul dengan luas tertentu.Jika semua molekul mempunyai muatan yang seragam disekitarnya, tidak ada molekul yang akan saling tarik menarik.Bayangkan dua bantalan bola, masing-masing bantalan bola memiliki distribusi elektron yang seragam pada permukaannya.Keduanya tidak akan tarik menarik karena keduanya bermuatan negatif dan tidak ada muatan positif yang dapat tarik menarik.
Untungnya, di dunia nyata, awan elektronik ini terus bergerak, dan terdapat area dengan muatan positif atau negatif setiap saat.Jika Anda mempunyai dua molekul dengan elektron bermuatan acak di sekelilingnya pada suatu saat, maka keduanya akan mempunyai sedikit gaya tarik menarik di antara keduanya.Gaya yang dihasilkan oleh redistribusi acak muatan positif dan negatif pada awan elektron di sekitar molekul disebut gaya dispersi.
Kekuatan-kekuatan ini sangat lemah.Terlepas dari struktur atau komposisi molekul, terdapat gaya dispersi di antara semua molekul, yang berbanding terbalik dengan gaya polar yang dihasilkan oleh struktur molekul.
Misalnya, gaya dispersi adalah satu-satunya gaya yang ada di antara molekul nitrogen.Pada suhu kamar, nitrogen adalah sejenis gas, karena gaya pendispersinya terlalu lemah, ia tidak dapat menahan getaran termal bahkan pada suhu paling sedang, dan tidak dapat menyatukan molekul-molekul nitrogen.Hanya ketika kita menghilangkan hampir seluruh energi panas dengan mendinginkannya hingga di bawah -195°C barulah nitrogen menjadi cair.Setelah energi panas cukup berkurang, gaya dispersi yang lebih lemah dapat mengatasi getaran termal dan menarik molekul nitrogen untuk membentuk cairan.
Jika kita melihat air, ukuran dan massa molekulnya mirip dengan nitrogen, namun struktur dan komposisi molekul air berbeda dengan nitrogen.Karena air merupakan molekul yang sangat polar, maka molekul-molekul tersebut akan saling tarik menarik dengan sangat kuat, dan air akan tetap cair sampai suhu air naik melebihi 100°C.Pada suhu ini, energi panas mengalahkan energi molekuler. Dengan disatukannya gaya kutub, air menjadi gas.
Hal penting yang perlu dipahami adalah perbedaan kekuatan antara gaya dispersi dan gaya polar yang menarik molekul satu sama lain.Ketika kita berbicara tentang energi permukaan yang dihasilkan oleh gaya tarik-menarik ini, ingatlah hal ini.
Energi permukaan terdispersi merupakan bagian dari energi permukaan yang dihasilkan oleh dispersi awan elektron dalam molekul pada permukaan material.Energi permukaan total merupakan ekspresi tarik menarik molekul satu sama lain.Energi permukaan yang tersebar adalah bagian dari energi total, meskipun energi tersebut merupakan komponen lemah dan berfluktuasi.
Untuk bahan yang berbeda, energi permukaan terdispersinya berbeda.Polimer yang sangat aromatik (seperti polistiren) memiliki banyak cincin benzena dan komponen pendispersi energi permukaan yang relatif besar.Demikian pula, karena mengandung sejumlah besar heteroatom (seperti klorin), PVC juga memiliki komponen energi permukaan terdispersi yang relatif besar dalam total energi permukaannya.
Oleh karena itu, peran energi dispersi dalam proses pembuatannya bergantung pada bahan yang digunakan.Namun, karena gaya dispersi hampir tidak bergantung pada struktur molekul tertentu, cara untuk mengendalikannya sangat terbatas.
Interaksi pembelokan elektron yang tersebar berdasarkan fluktuasi tersebut bukanlah satu-satunya cara molekul berinteraksi satu sama lain.Karena ciri struktural tertentu yang menciptakan gaya tarik menarik antar molekul, molekul dapat berinteraksi dengan molekul lain.Ada banyak cara untuk mengklasifikasikan gaya-gaya lain ini, seperti interaksi asam-basa, di mana molekul berinteraksi melalui kemampuannya untuk menerima atau menyumbangkan elektron.
Beberapa molekul memiliki ciri struktur yang menghasilkan dipol permanen, yang berarti, selain dispersi acak elektron di sekitar molekul, beberapa bagian molekul selalu lebih positif atau negatif dibandingkan bagian lain.Dipol permanen ini lebih menarik dibandingkan interaksi dispersif.
Karena strukturnya, beberapa molekul memiliki daerah bermuatan permanen yang bermuatan positif atau negatif.Energi permukaan polar merupakan komponen energi permukaan yang disebabkan oleh gaya tarik-menarik muatan antar molekul.
Kita dapat dengan mudah memusatkan semua interaksi non-dispersif di bawah perlindungan interaksi kutub.
Sifat dispersi suatu molekul merupakan fungsi dari ukuran molekul, terutama jumlah elektron dan proton yang ada.Kita tidak memiliki banyak kendali atas jumlah elektron dan proton, sehingga membatasi kemampuan kita untuk mengontrol komponen dispersi energi permukaan.
Namun, komponen polar bergantung pada posisi proton dan elektron-bentuk molekul.Kita dapat mengubah distribusi elektron dan proton melalui metode pengobatan seperti pengobatan corona dan pengobatan plasma.Hal ini mirip dengan bagaimana kita mengubah bentuk tanah liat balok, namun kualitasnya akan selalu tetap sama.
Gaya kutub sangat penting karena merupakan bagian energi permukaan yang kita kendalikan saat kita melakukan perawatan permukaan.Daya tarik dipol-dipol adalah penyebab adhesi yang kuat antara sebagian besar perekat, cat dan tinta serta permukaan.Melalui pembersihan, perlakuan api, perlakuan korona, perlakuan plasma, atau bentuk perlakuan permukaan lainnya, kita dapat secara mendasar meningkatkan komponen polar energi permukaan, sehingga meningkatkan daya rekat.
Dengan menggunakan sisi lap IPA yang sama dua kali pada permukaan yang sama, hanya zat berenergi rendah yang dapat dimasukkan ke permukaan untuk secara tidak sengaja mengurangi komponen polar energi permukaan.Selain itu, permukaan mungkin mengalami perlakuan berlebihan, yang menyebabkan penguapan dan mengurangi energi permukaan.Ketika permukaan tidak dihasilkan sama sekali, komponen polar energi permukaan juga akan berubah.Permukaan penyimpanan yang bersih menarik molekul-molekul di lingkungan, termasuk bahan kemasan.Hal ini mengubah lanskap molekuler permukaan dan dapat mengurangi energi permukaan.
Kita sulit mengendalikan besarnya penyebaran.Gaya-gaya ini pada dasarnya tetap, dan tidak ada gunanya mencoba mengubah gaya dispersi sebagai cara untuk mengontrol kualitas permukaan guna mencapai daya rekat yang andal selama proses pembuatan.
Saat kita mendesain atau memodifikasi permukaan, kita merancang sifat komponen polar energi permukaan.Oleh karena itu, jika kita ingin mengembangkan proses perlakuan permukaan untuk mengontrol permukaan material, maka kita ingin mengontrol komposisi polar permukaan.
Energi bebas permukaan adalah jumlah seluruh gaya individu yang bekerja antar molekul.Ada beberapa rumus energi bebas permukaan.Jika kita memutuskan untuk memperlakukan semua gaya non-dispersif sebagai gaya kutub, perhitungan energi bebas permukaan menjadi sederhana.Rumusnya adalah:
Dalam pembuatan produk yang dapat diandalkan, perawatan permukaan, pembersihan dan persiapan, energi bebas permukaan sama dengan energi permukaan.
Karena persyaratan produksi yang terlibat dalam berbagai proses, seperti kinerja adhesi sambungan, daya rekat tinta yang tepat pada plastik, atau kinerja pelapisan lapisan “pembersihan otomatis” pada layar ponsel cerdas, semuanya bergantung pada kontrol. dari sifat permukaan.Oleh karena itu, sangat penting untuk memahami energi permukaan sebagai konsekuensi dari konsep manufaktur.
Energi permukaan berasal dari berbagai cara molekul menarik satu sama lain.Interaksi polar antar molekul adalah yang paling penting untuk proses adhesi dan pembersihan, karena interaksi tingkat molekuler ini adalah interaksi molekuler yang paling dapat kita kendalikan melalui perawatan permukaan, penggilingan, pengamplasan, pembersihan, penyeka, atau metode persiapan permukaan lainnya.
Pengetahuan tentang komposisi polaritas dan dispersi serta tegangan permukaan sangat penting untuk pengembangan perekat, tinta dan pelapis.Namun untuk produk yang diproduksi dengan menggunakan bahan perekat, tinta, cat dan pelapis, biasanya kita hanya perlu memperhatikan komponen polar energi permukaannya saja, karena komponen tersebutlah yang dipengaruhi oleh proses pembuatannya.
Mengukur energi permukaan total adalah proses yang relatif kompleks dan rawan kesalahan.Namun, sudut kontak suatu cairan seperti air hampir seluruhnya ditentukan oleh komponen polar energi permukaan.Oleh karena itu, dengan mengukur sudut yang dihasilkan oleh ketinggian setetes air di permukaan, kita dapat mengetahui dengan sangat akurat bagaimana komponen polar energi permukaan berubah.Umumnya semakin tinggi energi permukaan maka semakin kecil sudut yang disebabkan oleh tarikan tetesan air dan penyebaran atau pembasahannya.Energi permukaan yang rendah akan menyebabkan air menjadi butiran dan menyusut menjadi gelembung-gelembung kecil di permukaan, membentuk sudut kontak yang lebih besar.Konsistensi pengukuran sudut kontak ini berkaitan dengan energi permukaan dan kinerja adhesi, yang memberikan produsen cara yang andal dan berulang untuk memastikan kekuatan produk mereka.
Untuk mempelajari lebih lanjut tentang cara mengendalikan proses manufaktur untuk mencapai hasil yang lebih dapat diprediksi, unduh e-book gratis kami: Verifikasi adhesi yang dapat diprediksi dalam manufaktur melalui proses.E-book ini adalah panduan Anda untuk memantau proses menggunakan analisis prediktif, sebuah proses yang menghilangkan semua dugaan tentang menjaga kualitas permukaan selama proses pengikatan.