leņķa lodītes

Kāda ir atšķirība starp virsmas brīvo enerģiju un virsmas enerģiju?Galu galā tas ir tīri semantisks jautājums.Virsmas brīvā enerģija ir brīvā enerģija noteiktā telpā (materiāla virsmā).Tīrākā termodinamikas nozīmē brīvā enerģija attiecas uz enerģiju, ko var izmantot, lai strādātu, radītu efektus un kaut kam notiktu.Virsmas brīvā enerģija ir saistīta ar enerģiju, ko var izdarīt uz materiāla virsmas.
Ražotājiem un ikvienam, kas iesaistīts adhēzijā, tīrīšanā, līmēšanas, pārklājumu, tintes un krāsu veidošanā, blīvēšanā vai citos procesos, kas saistīti ar virsmu mijiedarbību ar citām virsmām vai to vidi, virsmas brīvā enerģija parasti tiek saīsināta līdz tikai virsmas enerģijai.
Virsmas ir ļoti svarīgas visiem iepriekš uzskaitītajiem procesiem, un pat tad, ja tām ir tieša ietekme uz produktu ražotāju darbību visās nozarēs, tās bieži netiek mērītas un tāpēc netiek kontrolētas.
Virsmas kontrole ražošanā attiecas uz izmantoto materiālu virsmas enerģijas kontroli.
Virsma sastāv no molekulām, kas ķīmiski mijiedarbojas viena ar otru, un molekulām, kas veido citu materiālu virsmu, ar kurām tās saskaras.Lai mainītu virsmas enerģiju, ir jāsaprot, ka šīs molekulas var noņemt, tīrot un apstrādājot, aizstāt vai citādi manipulēt, lai iegūtu dažāda līmeņa virsmas enerģiju un sasniegtu vēlamos rezultātus.Lai kontrolētu virsmas enerģiju, tā jāmēra visā virsmas ķīmijas maiņas procesā, lai noteiktu, kad un cik daudz.Tādā veidā adhēzijas vai tīrīšanas procesa laikā var iegūt precīzu nepieciešamo virsmas enerģijas daudzumu.
Lai saprastu, kā molekulas veido spēcīgas saites un ķīmiski attīra virsmas, mums ir jāsaprot pievilcība, kas savelk molekulas kopā un veido pieejamās virsmas kopējo brīvo enerģiju.
Kad mēs runājam par virsmas enerģiju, mēs runājam par šīs virsmas spēju veikt darbu.Burtiski tā ir virsmas spēja pārvietot molekulas - šai kustībai ir nepieciešama enerģija.Ir svarīgi atcerēties, ka virsma un molekulas, kas veido virsmu, ir vienādas.Bez molekulām nav virsmas.Ja nav enerģijas, šīs molekulas nevar pabeigt adsorbcijas darbu uz līmes, tāpēc nav savienojuma.
Tāpēc darbs ir tieši proporcionāls enerģijai.Vairāk darba prasa vairāk enerģijas.Turklāt, ja jums ir vairāk enerģijas, jūsu darbs palielināsies.Molekulas spēja funkcionēt izriet no tās pievilcības citām molekulām.Šie pievilcīgie spēki rodas no vairākiem dažādiem molekulu mijiedarbības veidiem.
Būtībā molekulas mijiedarbojas, jo tām ir pozitīvi un negatīvi lādētas molekulas, un tās piesaista pretējus lādiņus starp molekulām.Ap molekulu peld elektronu mākonis.Šo pastāvīgi kustīgo elektronu dēļ molekulai ir mainīgs lādiņš noteiktā apgabala molekulā.Ja visām molekulām apkārt ir vienāds lādiņš, neviena molekula viena otru nepiesaistīs.Iedomājieties divus lodīšu gultņus, uz katra lodīšu gultņa virsmas ir vienmērīgs elektronu sadalījums.Neviens nepiesaistīs viens otru, jo viņiem abiem ir negatīvs lādiņš un nekādu pozitīvu lādiņu nevar piesaistīt.
Par laimi, reālajā pasaulē šie elektroniskie mākoņi atrodas pastāvīgā kustībā, un jebkurā brīdī ir zonas ar pozitīvu vai negatīvu lādiņu.Ja jums jebkurā brīdī ir divas molekulas ar nejauši uzlādētiem elektroniem, starp tām būs neliela pievilcība.Spēku, ko rada nejauša pozitīvo un negatīvo lādiņu pārdale elektronu mākonī ap molekulu, sauc par dispersijas spēku.
Šie spēki ir ļoti vāji.Neatkarīgi no molekulas struktūras vai sastāva starp visām molekulām pastāv dispersijas spēks, kas ir tieši pretējs polārajam spēkam, ko rada molekulas struktūra.
Piemēram, dispersijas spēks ir vienīgais spēks, kas pastāv starp slāpekļa molekulām.Istabas temperatūrā slāpeklis ir sava veida gāze, jo izkliedēšanas spēks ir pārāk vājš, tas nevar izturēt termiskās vibrācijas pat vismērenākajā temperatūrā un nevar saturēt slāpekļa molekulas.Tikai tad, kad noņemam gandrīz visu siltumenerģiju, atdzesējot to līdz -195°C, slāpeklis kļūst šķidrs.Kad siltumenerģija ir pietiekami samazināta, vājāks izkliedes spēks var pārvarēt termisko vibrāciju un savilkt slāpekļa molekulas kopā, veidojot šķidrumu.
Ja skatāmies uz ūdeni, tad tā molekulārais izmērs un masa ir līdzīga slāpekļa molekulām, taču ūdens molekulu struktūra un sastāvs atšķiras no slāpekļa molekulu struktūras un sastāva.Tā kā ūdens ir ļoti polāra molekula, molekulas ļoti spēcīgi piesaistīs viena otru, un ūdens paliks šķidrs, līdz ūdens temperatūra paaugstināsies virs 100°C.Šajā temperatūrā siltumenerģija pārvar molekulāro Saturot kopā polāros spēkus, ūdens kļūst par gāzi.
Galvenais, kas jāsaprot, ir izturības atšķirība starp dispersijas spēku un polāro spēku, kas piesaista molekulas viena otrai.Kad mēs runājam par virsmas enerģiju, ko rada šie pievilcīgie spēki, lūdzu, paturiet to prātā.
Izkliedētā virsmas enerģija ir daļa no virsmas enerģijas, ko rada elektronu mākoņu izkliedēšana molekulās uz materiāla virsmas.Kopējā virsmas enerģija ir pievilcīga izpausme molekulu piesaistei viena otrai.Izkliedētās virsmas enerģijas ir daļa no kopējās enerģijas, pat ja tās ir vājas un mainīgas sastāvdaļas.
Dažādiem materiāliem izkliedētā virsmas enerģija ir atšķirīga.Ļoti aromātiskiem polimēriem (piemēram, polistirolam) ir daudz benzola gredzenu un salīdzinoši lielas virsmas enerģiju izkliedējošas sastāvdaļas.Tāpat, tā kā PVC satur lielu skaitu heteroatomu (piemēram, hloru), PVC kopējā virsmas enerģijā ir arī relatīvi liela izkliedētā virsmas enerģijas sastāvdaļa.
Tāpēc dispersijas enerģijas loma ražošanas procesā ir atkarīga no izmantotajiem materiāliem.Tomēr, tā kā dispersijas spēks gandrīz nav atkarīgs no konkrētās molekulārās struktūras, veids, kā tos kontrolēt, ir ļoti ierobežots.
Izkliedētās elektronu novirzes mijiedarbība, kuras pamatā ir šīs svārstības, nav vienīgais veids, kā molekulas mijiedarbojas viena ar otru.Dažu strukturālu iezīmju dēļ, kas rada citus pievilcīgus spēkus starp molekulām, molekulas var mijiedarboties ar citām molekulām.Ir daudzi veidi, kā klasificēt šos citus spēkus, piemēram, skābju-bāzes mijiedarbību, kur molekulas mijiedarbojas ar spēju pieņemt vai ziedot elektronus.
Dažām molekulām ir strukturālas iezīmes, kas rada pastāvīgus dipolus, kas nozīmē, ka papildus nejaušai elektronu izkliedei ap molekulu dažas molekulas daļas vienmēr ir pozitīvākas vai negatīvākas nekā citas.Šie pastāvīgie dipoli ir pievilcīgāki nekā izkliedējošā mijiedarbība.
To struktūras dēļ dažām molekulām ir pastāvīgi uzlādēti reģioni, kas ir vai nu pozitīvi, vai negatīvi lādēti.Polārās virsmas enerģija ir virsmas enerģijas sastāvdaļa, ko izraisa šo lādiņu piesaiste starp molekulām.
Mēs varam viegli koncentrēt visas neizkliedējošās mijiedarbības polāro mijiedarbību aizsardzībā.
Molekulas dispersijas īpašības ir atkarīgas no molekulas lieluma, jo īpaši no tā, cik daudz elektronu un protonu ir klāt.Mums nav daudz kontroles pār elektronu un protonu skaitu, kas ierobežo mūsu spēju kontrolēt virsmas enerģijas dispersijas komponentu.
Tomēr polārais komponents ir atkarīgs no protonu un elektronu stāvokļa - molekulas formas.Mēs varam mainīt elektronu un protonu sadalījumu, izmantojot tādas ārstēšanas metodes kā korona apstrādi un plazmas apstrādi.Tas ir līdzīgi tam, kā mēs varam mainīt blokmāla formu, taču tas vienmēr saglabās tādu pašu kvalitāti.
Polārie spēki ir ļoti svarīgi, jo tie ir daļa no virsmas enerģijas, ko mēs kontrolējam, veicot virsmas apstrādi.Dipola-dipola pievilcība ir iemesls spēcīgai saķerei starp lielāko daļu līmvielu, krāsu un tintes un virsmu.Izmantojot tīrīšanu, apstrādi ar liesmu, apstrādi ar koronu, plazmu vai jebkuru citu virsmas apstrādi, mēs varam būtiski palielināt virsmas enerģijas polāro komponentu, tādējādi uzlabojot adhēziju.
Divreiz izmantojot vienu un to pašu IPA salvetes pusi uz vienas un tās pašas virsmas, uz virsmas var ievadīt tikai zemas enerģijas vielas, lai netīši samazinātu virsmas enerģijas polāro komponentu.Turklāt virsma var būt pārāk apstrādāta, kas iztvaiko un samazina virsmas enerģiju.Kad virsma netiek ražota vispār, mainīsies arī virsmas enerģijas polārā sastāvdaļa.Tīra uzglabāšanas virsma piesaista vidē esošās molekulas, tostarp iepakojuma materiālus.Tas maina virsmas molekulāro ainavu un var samazināt virsmas enerģiju.
Mēs gandrīz nevaram kontrolēt dispersijas lielumu.Šie spēki būtībā ir fiksēti, un nav lielas vērtības mēģinājumam mainīt izkliedes spēku kā līdzekli virsmas kvalitātes kontrolei, lai ražošanas procesā panāktu drošu saķeri.
Projektējot vai modificējot virsmu, mēs izstrādājam virsmas enerģijas polārā komponenta īpašības.Tāpēc, ja mēs vēlamies izstrādāt virsmas apstrādes procesu, lai kontrolētu materiāla virsmu, tad mēs vēlamies kontrolēt virsmas polāro sastāvu.
Virsmas brīvā enerģija ir visu atsevišķo spēku summa, kas darbojas starp molekulām.Ir dažas formulas virsmas brīvajai enerģijai.Ja mēs nolemjam visus nedispersīvos spēkus uzskatīt par polāriem spēkiem, virsmas brīvās enerģijas aprēķins ir vienkāršs.Formula ir:
Uzticamu izstrādājumu ražošanā, virsmas apstrādē, tīrīšanā un sagatavošanā virsmas brīvā enerģija ir tāda pati kā virsmas enerģija.
Sakarā ar ražošanas prasībām, kas saistītas ar dažādiem procesiem, piemēram, savienojuma adhēzijas veiktspēju, pareizu tintes saķeri ar plastmasu vai viedtālruņa ekrāna “pašattīrošā” pārklājuma pārklājuma veiktspēju, tas viss ir atkarīgs no vadības ierīces. virsmas īpašībām.Tāpēc ir ļoti svarīgi saprast virsmas enerģiju kā ražošanas koncepcijas sekas.
Virsmas enerģija nāk no dažādiem veidiem, kā molekulas piesaista viena otru.Molekulu polārā mijiedarbība ir vissvarīgākā adhēzijas un tīrīšanas procesā, jo šīs molekulārā līmeņa mijiedarbības ir molekulārās mijiedarbības, kuras mēs varam visvairāk kontrolēt, izmantojot virsmas apstrādi, slīpēšanu, slīpēšanu, tīrīšanu, noslaukot vai citas virsmas sagatavošanas metodes.
Zināšanas par polaritāti un dispersijas sastāvu un virsmas spraigumu ir ļoti svarīgas līmju, tintes un pārklājumu izstrādei.Tomēr produktiem, kas ražoti, izmantojot līmes, tintes, krāsas un pārklājumus, mums parasti ir jāpievērš uzmanība tikai virsmas enerģijas polārajai sastāvdaļai, jo to ietekmē ražošanas process.
Kopējās virsmas enerģijas mērīšana ir salīdzinoši sarežģīts un ar kļūdām pakļauts process.Tomēr viena šķidruma, piemēram, ūdens, saskares leņķi gandrīz pilnībā nosaka virsmas enerģijas polārā sastāvdaļa.Tāpēc, izmērot leņķi, ko rada ūdens piliena augstums uz virsmas, mēs varam ar pārsteidzošu precizitāti uzzināt, kā mainās virsmas enerģijas polārā sastāvdaļa.Parasti, jo augstāka ir virsmas enerģija, jo mazāks ir leņķis, ko izraisa ūdens pilienu piesaistīšana un izplatīšanās vai mitrināšana.Zema virsmas enerģija izraisīs ūdens pārtīšanu un saraušanos mazos burbuļos uz virsmas, veidojot lielāku saskares leņķi.Šī kontakta leņķa mērījuma konsekvence ir saistīta ar virsmas enerģiju un līdz ar to arī adhēzijas veiktspēju, kas nodrošina ražotājiem uzticamu un atkārtojamu veidu, kā nodrošināt savu izstrādājumu izturību.
Lai uzzinātu vairāk par ražošanas procesa kontroli, lai sasniegtu paredzamākus rezultātus, lejupielādējiet mūsu bezmaksas e-grāmatu: Pārbaudi paredzamo saķeri ražošanā, izmantojot procesu.Šī e-grāmata ir jūsu ceļvedis procesa uzraudzīšanai, izmantojot prognozējošo analīzi — procesu, kas novērš jebkādus minējumus par virsmas kvalitātes saglabāšanu visā līmēšanas procesā.