კუთხის მძივი

რა განსხვავებაა ზედაპირის თავისუფალ ენერგიასა და ზედაპირულ ენერგიას შორის?საბოლოო ჯამში, ეს არის წმინდა სემანტიკური კითხვა.ზედაპირის თავისუფალი ენერგია არის თავისუფალი ენერგია კონკრეტულ სივრცეში (მატერიალურ ზედაპირზე).თერმოდინამიკის უწმინდესი გაგებით, თავისუფალი ენერგია ეხება ენერგიას, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სამუშაოდ, ეფექტების გამოწვევისა და რაღაცის გასაკეთებლად.ზედაპირის თავისუფალი ენერგია დაკავშირებულია იმ ენერგიასთან, რომელიც შეიძლება გაკეთდეს მასალის ზედაპირზე.
მწარმოებლებისთვის და ყველასთვის, ვინც ჩართულია ადჰეზირებაში, გაწმენდაში, შემაერთებელში, დაფარვაში, მელნისა და საღებავის ფორმულირებაში, დალუქვაში ან სხვა პროცესებში, რომელიც მოიცავს ზედაპირების ურთიერთქმედებას სხვა ზედაპირებთან ან მათ გარემოსთან, ზედაპირის თავისუფალი ენერგია ჩვეულებრივ მცირდება მხოლოდ ზედაპირულ ენერგიამდე.
ზედაპირები გადამწყვეტია ყველა ზემოთ ჩამოთვლილი პროცესისთვის და მაშინაც კი, თუ ისინი პირდაპირ გავლენას ახდენენ პროდუქტის მწარმოებლების მუშაობაზე ყველა ინდუსტრიაში, ისინი ხშირად არ იზომება და, შესაბამისად, არ კონტროლდება.
წარმოებაში ზედაპირის კონტროლი გულისხმობს გამოყენებული მასალების ზედაპირის ენერგიის კონტროლს.
ზედაპირი შედგება მოლეკულებისგან, რომლებიც ქიმიურად ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან და მოლეკულებისგან, რომლებიც ქმნიან სხვა მასალების ზედაპირს, რომლებთანაც ისინი შედიან კონტაქტში.ზედაპირის ენერგიის შესაცვლელად, უნდა გვესმოდეს, რომ ეს მოლეკულები შეიძლება ამოღებულ იქნეს გაწმენდით და დამუშავებით, ჩანაცვლება ან სხვაგვარად მანიპულირება, რათა გამოიმუშაოს ზედაპირის ენერგიის სხვადასხვა დონე და მიაღწიოს სასურველ შედეგებს.ზედაპირის ენერგიის გასაკონტროლებლად, ის უნდა გაიზომოს ზედაპირის ქიმიის შეცვლის პროცესში, რათა დადგინდეს როდის და რამდენით.ამ გზით, საჭირო ზედაპირის ენერგიის ზუსტი რაოდენობა შეიძლება მიღებულ იქნას შესაბამის დროს ადჰეზიის ან გაწმენდის პროცესში.
იმის გასაგებად, თუ როგორ ასრულებენ მოლეკულები ძლიერ ბმებთან და ზედაპირების ქიმიურად გაწმენდის საქმეს, უნდა გავიგოთ მიზიდულობა, რომელიც აერთიანებს მოლეკულებს და წარმოადგენს არსებული ზედაპირის მთლიან თავისუფალ ენერგიას.
როდესაც ვსაუბრობთ ზედაპირის ენერგიაზე, ჩვენ ვსაუბრობთ ამ ზედაპირის მუშაობის უნარზე.ფაქტიურად, ეს არის ზედაპირის მოლეკულების გადაადგილების უნარი - ეს მოძრაობა ენერგიას მოითხოვს.მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს, რომ ზედაპირი და მოლეკულები, რომლებიც ქმნიან ზედაპირს, იგივეა.მოლეკულების გარეშე, არ არსებობს ზედაპირი.თუ ენერგია არ არის, ეს მოლეკულები ვერ დაასრულებენ წებოვანზე ადსორბციის მუშაობას, ამიტომ არ არის შემაკავშირებელი.
მაშასადამე, მუშაობა ენერგიის პირდაპირპროპორციულია.მეტი სამუშაო მოითხოვს მეტ ენერგიას.უფრო მეტიც, თუ მეტი ენერგია გაქვთ, თქვენი სამუშაო გაიზრდება.მოლეკულის ფუნქციონირების უნარი მოდის სხვა მოლეკულებისადმი მისი მიზიდულობით.ეს მიმზიდველი ძალები მოლეკულების ურთიერთქმედების რამდენიმე განსხვავებული გზით მოდის.
ფუნდამენტურად, მოლეკულები ურთიერთქმედებენ, რადგან მათ აქვთ დადებითად და უარყოფითად დამუხტული მოლეკულები და ისინი იზიდავენ მოლეკულებს შორის საპირისპირო მუხტებს.ელექტრონების ღრუბელი ტრიალებს მოლეკულის გარშემო.ამ მუდმივად მოძრავი ელექტრონების გამო, მოლეკულას აქვს ცვლადი მუხტი მოცემული არეალის მოლეკულაში.თუ ყველა მოლეკულას აქვს ერთგვაროვანი მუხტი მათ გარშემო, არც ერთი მოლეკულა არ მიიზიდავს ერთმანეთს.წარმოიდგინეთ ორი ბურთიანი საკისარი, თითოეულ ბურთულს აქვს ელექტრონების ერთგვაროვანი განაწილება მის ზედაპირზე.არცერთი არ იზიდავს ერთმანეთს, რადგან ორივეს უარყოფითი მუხტი აქვს და დადებითი მუხტის მოზიდვა შეუძლებელია.
საბედნიეროდ, რეალურ სამყაროში ეს ელექტრონული ღრუბლები მუდმივ მოძრაობაშია და ნებისმიერ მომენტში არის უბნები დადებითი ან უარყოფითი მუხტით.თუ თქვენ გაქვთ ორი მოლეკულა შემთხვევით დამუხტული ელექტრონებით მათ გარშემო დროის ნებისმიერ მომენტში, მათ შორის მცირე მიზიდულობა ექნება.მოლეკულის გარშემო ელექტრონულ ღრუბელში დადებითი და უარყოფითი მუხტების შემთხვევითი გადანაწილების შედეგად წარმოქმნილ ძალას დისპერსიული ძალა ეწოდება.
ეს ძალები ძალიან სუსტია.მოლეკულის სტრუქტურისა და შემადგენლობის მიუხედავად, ყველა მოლეკულას შორის არსებობს დისპერსიული ძალა, რომელიც პირდაპირ ეწინააღმდეგება მოლეკულის სტრუქტურის მიერ წარმოქმნილ პოლარული ძალის.
მაგალითად, დისპერსიული ძალა არის ერთადერთი ძალა, რომელიც არსებობს აზოტის მოლეკულებს შორის.ოთახის ტემპერატურაზე აზოტი არის ერთგვარი აირი, რადგან დისპერსიული ძალა ძალიან სუსტია, ის ვერ უძლებს თერმულ ვიბრაციას ყველაზე ზომიერ ტემპერატურაზეც კი და ვერ აკავებს აზოტის მოლეკულებს.მხოლოდ მაშინ, როდესაც ჩვენ ვიღებთ თითქმის მთელ სითბოს ენერგიას -195°C-მდე გაგრილებით, აზოტი ხდება თხევადი.მას შემდეგ, რაც თერმული ენერგია საკმარისად შემცირდება, უფრო სუსტ დისპერსიულ ძალას შეუძლია გადალახოს თერმული ვიბრაცია და გაიყვანოს აზოტის მოლეკულები ერთად სითხის შესაქმნელად.
თუ წყალს შევხედავთ, მისი მოლეკულური ზომა და მასა აზოტის მსგავსია, მაგრამ წყლის მოლეკულების სტრუქტურა და შემადგენლობა განსხვავდება აზოტისგან.ვინაიდან წყალი ძალიან პოლარული მოლეკულაა, მოლეკულები ძალიან ძლიერად მიიზიდავენ ერთმანეთს და წყალი თხევად დარჩება მანამ, სანამ წყლის ტემპერატურა 100°C-ზე არ აიწევს.ამ ტემპერატურაზე სითბური ენერგია სძლევს მოლეკულურს, პოლარული ძალებით, წყალი იქცევა გაზად.
გასაგებად მთავარი წერტილი არის სიძლიერის განსხვავება დისპერსიულ ძალასა და პოლარულ ძალას შორის, რომელიც იზიდავს მოლეკულებს ერთმანეთთან.როდესაც ვსაუბრობთ ამ მიმზიდველი ძალების მიერ წარმოქმნილ ზედაპირულ ენერგიაზე, გთხოვთ გაითვალისწინოთ ეს.
დისპერსიული ზედაპირის ენერგია არის ზედაპირის ენერგიის ნაწილი, რომელიც წარმოიქმნება მასალის ზედაპირზე მოლეკულებში ელექტრონული ღრუბლების დისპერსიით.მთლიანი ზედაპირის ენერგია არის მოლეკულების ერთმანეთისადმი მიზიდულობის მიმზიდველი გამოხატულება.დისპერსიული ზედაპირის ენერგიები მთლიანი ენერგიის ნაწილია, მაშინაც კი, თუ ისინი სუსტი და მერყევი კომპონენტებია.
სხვადასხვა მასალისთვის, დისპერსიული ზედაპირის ენერგია განსხვავებულია.ძლიერ არომატულ პოლიმერებს (როგორიცაა პოლისტირონი) აქვთ მრავალი ბენზოლის რგოლი და შედარებით დიდი ზედაპირის ენერგიის დისპერსიული კომპონენტები.ანალოგიურად, იმის გამო, რომ ისინი შეიცავს ჰეტეროატომების დიდ რაოდენობას (როგორიცაა ქლორი), PVC ასევე აქვს შედარებით დიდი დისპერსიული ზედაპირის ენერგიის კომპონენტი მათ მთლიან ზედაპირულ ენერგიაში.
ამიტომ, დისპერსიული ენერგიის როლი წარმოების პროცესში დამოკიდებულია გამოყენებულ მასალებზე.თუმცა, ვინაიდან დისპერსიული ძალა ძნელად არის დამოკიდებული კონკრეტულ მოლეკულურ სტრუქტურაზე, მათი კონტროლის გზა ძალიან შეზღუდულია.
ამ რყევებზე დაფუძნებული გაფანტული ელექტრონების გადახრის ურთიერთქმედება არ არის მოლეკულების ერთმანეთთან ურთიერთობის ერთადერთი გზა.გარკვეული სტრუქტურული მახასიათებლების გამო, რომლებიც ქმნიან სხვა მიმზიდველ ძალებს მოლეკულებს შორის, მოლეკულებს შეუძლიათ ურთიერთქმედება სხვა მოლეკულებთან.ამ სხვა ძალების კლასიფიკაციის მრავალი გზა არსებობს, როგორიცაა მჟავა-ტუტოვანი ურთიერთქმედება, სადაც მოლეკულები ურთიერთქმედებენ ელექტრონების მიღების ან დონაციის უნარის მეშვეობით.
ზოგიერთ მოლეკულას აქვს სტრუქტურული მახასიათებლები, რომლებიც წარმოქმნიან მუდმივ დიპოლებს, რაც ნიშნავს, რომ მოლეკულის გარშემო ელექტრონების შემთხვევითი დისპერსიის გარდა, მოლეკულის ზოგიერთი ნაწილი ყოველთვის უფრო დადებითი ან უარყოფითია, ვიდრე სხვები.ეს მუდმივი დიპოლები უფრო მიმზიდველია, ვიდრე დისპერსიული ურთიერთქმედებები.
მათი სტრუქტურის გამო, ზოგიერთ მოლეკულას აქვს მუდმივად დამუხტული რეგიონები, რომლებიც დადებითად ან უარყოფითად არის დამუხტული.პოლარული ზედაპირის ენერგია არის ზედაპირის ენერგიის კომპონენტი, რომელიც გამოწვეულია მოლეკულებს შორის ამ მუხტების მიზიდვით.
ჩვენ შეგვიძლია მარტივად მოვახდინოთ ყველა არადისპერსიული ურთიერთქმედების კონცენტრირება პოლარული ურთიერთქმედებების დაცვის ქვეშ.
მოლეკულის დისპერსიული თვისებები დამოკიდებულია მოლეკულის ზომაზე, განსაკუთრებით იმაზე, თუ რამდენი ელექტრონი და პროტონი არსებობს.ჩვენ არ გვაქვს დიდი კონტროლი ელექტრონებისა და პროტონების რაოდენობაზე, რაც ზღუდავს ჩვენს უნარს გავაკონტროლოთ ზედაპირის ენერგიის დისპერსიული კომპონენტი.
თუმცა, პოლარული კომპონენტი დამოკიდებულია პროტონებისა და ელექტრონების პოზიციაზე - მოლეკულის ფორმაზე.ჩვენ შეგვიძლია შევცვალოთ ელექტრონებისა და პროტონების განაწილება მკურნალობის მეთოდებით, როგორიცაა კორონა მკურნალობა და პლაზმური მკურნალობა.ეს ჰგავს იმას, თუ როგორ შეგვიძლია შევცვალოთ თიხის ფორმა, მაგრამ ის ყოველთვის ინარჩუნებს იგივე ხარისხს.
პოლარული ძალები ძალიან მნიშვნელოვანია, რადგან ისინი ზედაპირული ენერგიის ნაწილია, რომელსაც ჩვენ ვაკონტროლებთ ზედაპირული დამუშავების დროს.დიპოლ-დიპოლური მიზიდულობა არის ძლიერი ადჰეზიის მიზეზი ადჰეზივების უმეტესობას, საღებავებსა და მელნებსა და ზედაპირებს შორის.გაწმენდის, ცეცხლის დამუშავების, კორონა დამუშავების, პლაზმური დამუშავების ან ზედაპირის დამუშავების ნებისმიერი სხვა ფორმის საშუალებით, ჩვენ შეგვიძლია ფუნდამენტურად გავზარდოთ ზედაპირის ენერგიის პოლარული კომპონენტი, რითაც გავაუმჯობესოთ ადჰეზია.
IPA საწმენდის ერთი და იმავე მხარის ორჯერ ერთსა და იმავე ზედაპირზე გამოყენებით, მხოლოდ დაბალი ენერგიის ნივთიერებები შეიძლება შევიდეს ზედაპირზე, რათა უნებურად შეამცირონ ზედაპირის ენერგიის პოლარული კომპონენტი.გარდა ამისა, ზედაპირი შეიძლება იყოს ზედმეტად დამუშავებული, რაც აორთქლდება და ამცირებს ზედაპირის ენერგიას.როდესაც ზედაპირი საერთოდ არ წარმოიქმნება, ზედაპირის ენერგიის პოლარული კომპონენტიც შეიცვლება.სუფთა შესანახი ზედაპირი იზიდავს მოლეკულებს გარემოში, შესაფუთი მასალების ჩათვლით.ეს ცვლის ზედაპირის მოლეკულურ ლანდშაფტს და შეიძლება შეამციროს ზედაპირის ენერგია.
ჩვენ ძლივს ვაკონტროლებთ დისპერსიის ზომას.ეს ძალები ძირითადად ფიქსირდება და მცირე მნიშვნელობა აქვს დისპერსიული ძალის შეცვლას, როგორც ზედაპირის ხარისხის კონტროლის საშუალებას წარმოების პროცესში საიმედო ადჰეზიის მისაღწევად.
როდესაც ჩვენ ვქმნით ან ვცვლით ზედაპირს, ჩვენ ვგეგმავთ ზედაპირის ენერგიის პოლარული კომპონენტის თვისებებს.ამიტომ, თუ ჩვენ გვინდა განვავითაროთ ზედაპირის დამუშავების პროცესი მასალის ზედაპირის გასაკონტროლებლად, მაშინ გვინდა გავაკონტროლოთ ზედაპირის პოლარული შემადგენლობა.
ზედაპირის თავისუფალი ენერგია არის ყველა ინდივიდუალური ძალის ჯამი, რომელიც მოქმედებს მოლეკულებს შორის.არსებობს რამდენიმე ფორმულა ზედაპირის თავისუფალი ენერგიისთვის.თუ გადავწყვეტთ ყველა არადისპერსიული ძალების პოლარულ ძალებად მივიჩნიოთ, ზედაპირის თავისუფალი ენერგიის გამოთვლა მარტივია.ფორმულა არის:
საიმედო პროდუქტების წარმოებისას, ზედაპირის დამუშავების, გაწმენდისა და მომზადებისას, ზედაპირის თავისუფალი ენერგია იგივეა, რაც ზედაპირის ენერგია.
სხვადასხვა პროცესებში ჩართული წარმოების მოთხოვნებიდან გამომდინარე, როგორიცაა სახსრის ადჰეზიური მოქმედება, მელნის სათანადო შეწებება პლასტმასზე ან სმარტფონის ეკრანზე „თვითწმენდის“ საფარის დაფარვის შესრულება, ყველაფერი დამოკიდებულია კონტროლზე. ზედაპირის თვისებები.აქედან გამომდინარე, ძალიან მნიშვნელოვანია ზედაპირის ენერგიის გაგება, როგორც წარმოების კონცეფციის შედეგი.
ზედაპირის ენერგია მოდის მოლეკულების ერთმანეთის მიზიდვის სხვადასხვა გზებიდან.მოლეკულებს შორის პოლარული ურთიერთქმედება ყველაზე მნიშვნელოვანია ადჰეზიისა და გაწმენდის პროცესისთვის, რადგან ეს მოლეკულური ურთიერთქმედებები არის მოლეკულური ურთიერთქმედებები, რომელთა კონტროლი ყველაზე მეტად შეგვიძლია ზედაპირული დამუშავების, დაფქვის, ქვიშის, გაწმენდის, გაწმენდის ან ზედაპირის მომზადების ნებისმიერი სხვა მეთოდით.
პოლარობის და დისპერსიული შემადგენლობისა და ზედაპირული დაძაბულობის ცოდნა ძალზე მნიშვნელოვანია წებოვანი, მელნისა და საფარების შესაქმნელად.თუმცა, ადჰეზივების, მელნის, საღებავებისა და საიზოლაციო საშუალებების გამოყენებით წარმოებული პროდუქტებისთვის, ჩვეულებრივ, მხოლოდ ზედაპირის ენერგიის პოლარულ კომპონენტს უნდა მივაქციოთ ყურადღება, რადგან მასზე გავლენას ახდენს წარმოების პროცესი.
მთლიანი ზედაპირის ენერგიის გაზომვა შედარებით რთული და შეცდომებისადმი მიდრეკილი პროცესია.თუმცა, წყლის მსგავსი ერთი სითხის კონტაქტის კუთხე თითქმის მთლიანად განისაზღვრება ზედაპირის ენერგიის პოლარული კომპონენტით.ამიტომ, ზედაპირზე წყლის წვეთი სიმაღლით წარმოქმნილი კუთხის გაზომვით, საოცარი სიზუსტით შეგვიძლია ვიცოდეთ, როგორ იცვლება ზედაპირის ენერგიის პოლარული კომპონენტი.ზოგადად, რაც უფრო მაღალია ზედაპირის ენერგია, მით უფრო მცირეა კუთხე, რომელიც გამოწვეულია წყლის წვეთების ასე მიზიდვით და გავრცელებით ან დასველებით.ზედაპირის დაბალი ენერგია გამოიწვევს წყლის მძივს და შეკუმშვას ზედაპირზე პატარა ბუშტებად, რაც ქმნის უფრო დიდ კონტაქტურ კუთხეს.ამ კონტაქტის კუთხის გაზომვის თანმიმდევრულობა დაკავშირებულია ზედაპირის ენერგიასთან და, შესაბამისად, ადჰეზიურ ეფექტთან, რაც მწარმოებლებს აძლევს საიმედო და განმეორებად გზას მათი პროდუქციის სიძლიერის უზრუნველსაყოფად.
იმისათვის, რომ შეიტყოთ მეტი წარმოების პროცესის კონტროლის შესახებ უფრო პროგნოზირებადი შედეგების მისაღწევად, ჩამოტვირთეთ ჩვენი უფასო ელექტრონული წიგნი: შეამოწმეთ პროგნოზირებადი ადჰეზია წარმოებაში პროცესის განმავლობაში.ეს ელექტრონული წიგნი არის თქვენი სახელმძღვანელო პროცესის მონიტორინგისთვის პროგნოზირებადი ანალიტიკის გამოყენებით, პროცესი, რომელიც გამორიცხავს ყველა ვარაუდს ზედაპირის ხარისხის შენარჩუნების შესახებ შემაკავშირებელ პროცესის განმავლობაში.