Adhesion

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 18 augusti 2022; kontroller kräver 3 redigeringar .

Adhesion (från lat. adhaesio - "stickning") i fysiken är vidhäftningen av ytor av olika fasta och/eller flytande kroppar [1] . Adhesion beror på intermolekylära interaktioner ( Van der Waals , polär , ibland ömsesidig diffusion ) i ytskiktet och kännetecknas av det specifika arbete som krävs för att separera ytorna. I vissa fall kan vidhäftning visa sig vara starkare än kohesion , det vill säga vidhäftning inom ett homogent material, i sådana fall, när en rivkraft appliceras, uppstår ett sammanhängande brott , det vill säga ett gap i volymen av de mindre stark av kontaktmaterialen.

Ett specialfall av vidhäftning är autohesion - en koppling mellan homogena kondenserade kroppar under deras molekylära kontakt [2] . Med autohesion bevaras gränssnittet mellan kropparna; i detta avseende skiljer sig autohesion från kohesion, som syftar på sambandet mellan partiklar inom en kropp inom samma fas och kännetecknar styrkan hos kondenserade kroppar, det vill säga deras förmåga att stå emot yttre krafter [2] .

Vidhäftning påverkar avsevärt friktionens natur för kontaktytorna: till exempel när ytor samverkar med låg vidhäftning är friktionen minimal. Ett exempel är polytetrafluoreten ( Teflon ), som på grund av låg vidhäftning till de flesta material har låg friktionskoefficient. Vissa ämnen med ett skiktat kristallgitter ( grafit , molybdendisulfid , hexagonal bornitrid ), som kännetecknas av både låga vidhäftnings- och kohesionsvärden , används som fasta smörjmedel .

De mest kända vidhäftningseffekterna är kapilläritet , vätbarhet /icke-vätning, ytspänning , flytande menisk i en smal kapillär, statisk friktion av två absolut släta ytor. Kriteriet för vidhäftning kan i vissa fall vara tidpunkten för lossning av ett skikt av material av en viss storlek från ett annat material i ett laminärt fluidflöde.

Vidhäftning sker i processerna limning , lödning , svetsning , beläggning . Vidhäftningen av matrisen och fyllmedlet av kompositer (kompositmaterial) är också en av de viktigaste faktorerna som påverkar deras hållfasthet.

Inom biologin är celladhesion inte bara en koppling av celler till varandra, utan en sådan koppling som leder till bildandet av vissa korrekta typer av histologiska strukturer specifika för dessa celltyper. Specificiteten för celladhesion bestäms av närvaron av celladhesionsproteiner på cellytan - integriner , cadheriner , etc. Till exempel trombocytadhesion på basalmembranet och på kollagenfibrerna i den skadade kärlväggen.

Vid korrosionsskydd är beläggningsmaterialets vidhäftning mot ytan den viktigaste parametern som påverkar beläggningens hållbarhet . Vidhäftning - vidhäftning av lackmaterialet till ytan som ska målas, en av de viktigaste egenskaperna hos industriella beläggningar. Vidhäftningen av färger och lacker kan vara mekaniska, kemiska eller elektromagnetiska till sin natur och mäts genom separationskraften av färgen per ytenhet av substratet. God vidhäftning av lackmaterialet till ytan som ska målas kan endast säkerställas genom att ytan rengörs noggrant från smuts , fett , rost och andra föroreningar. För att säkerställa vidhäftning är det också nödvändigt att uppnå en given beläggningstjocklek, för vilken våtfilmtjockleksmätare används . Kriterier [3] har antagits och godkänts för att utvärdera vidhäftning/sammanhållning .

Adhesionsteorier

Adhesion är ett extremt komplext fenomen, vilket är anledningen till att det finns många teorier som tolkar detta fenomen från olika positioner. Följande teorier om vidhäftning är för närvarande kända:

Adsorptionsteori , enligt vilken fenomenet utförs som ett resultat av adsorptionen av limmet på porerna och sprickorna på ytan av substratet.
Den mekaniska teorin betraktar vidhäftning som ett resultat av manifestationen av krafter av intermolekylär interaktion mellan de kontaktande molekylerna hos limmet och substratet.
Den elektriska teorin identifierar "lim-substrat"-systemet med en kondensator och det elektriska dubbelskiktet , som uppstår när två olika ytor kommer i kontakt med kondensatorns foder.
Den elektroniska teorin betraktar vidhäftning som ett resultat av den molekylära interaktionen mellan ytor som är olika till sin natur.
Diffusionsteorin reducerar fenomenet till ömsesidig eller ensidig diffusion av lim- och substratmolekyler.
Den kemiska teorin förklarar vidhäftning inte genom fysikalisk, utan genom kemisk interaktion.

Fysisk beskrivning

Adhesion är ett reversibelt termodynamiskt kraftverk som syftar till att separera två olika (heterogena) faser som kommer i kontakt. Beskrivs av Dupre-ekvationen :

${Wa=\sigma _{13}+\sigma _{12}-\sigma _{23}}$

Där Wa är det reversibla adhesionsarbetet vid fasgränsen, σ 13 är ytenergin vid gränssnittet fast yt-gas (TG), σ 12 är ytenergin vid vätske-gas (LG) gränssnittet, σ 23 är ytenergi vid den fasta ytan - gasgränssnittsvätska (TL).

Arbetet med adhesion är relaterat till Gibbs energi :

${Wa=-\Delta G^{o))$

Ett negativt värde på ΔG° indikerar en minskning av vidhäftningsarbetet som ett resultat av bildandet av gränsytspänning.

Förändringar i Gibbs-energin i systemet under vidhäftningsprocessen:

${\Delta G_{1}^{o}=\sigma _{13}+\sigma _{12))$

${\Delta G_{2}^{o}=\sigma _{23))$

${\Delta G^{o}=\Delta G_{2}^{o}-\Delta G_{1}^{o))$

${\sigma _{23}-\sigma _{13}-\sigma _{12}=\Delta G^{o))$ .

Vidhäftning är oupplösligt kopplad till många ytfenomen som vätning . Om vidhäftning orsakar en bindning mellan en fast kropp och en vätska i kontakt med den, är vätning resultatet av en sådan bindning. Dupre-Youngs ekvation visar förhållandet mellan vidhäftning och vätning:

${\displaystyle {Wa=\sigma _{12}(1+\cos \theta )))$

där σ 12 är ytspänningen vid gränsytan mellan två faser (vätske-gas), cosθ är vätningsvinkeln , Wa är det reversibla vidhäftningsarbetet.

Styrkan hos vidhäftande kontakter beror inte bara på arbetet med separering av ytor, utan också på kontaktformen. Kontakter med en komplex form börjar lossna från kanterna [4] , separationsfronten sprider sig sedan till mitten av kontakten tills en viss kritisk konfiguration uppnås, vid vilken det sker en omedelbar kontaktförlust. Separationsprocessen för kontakter av olika former kan observeras i filmen [5] .

Se även

Anteckningar

↑ Gilyarov, 1986 , sid. elva.
↑ 1 2 Zimon A. D., Colloid Chemistry, 2015 , sid. 47.
↑ ISO 16276 Anti-korrosionsskydd av stålkonstruktioner med skyddande färgsystem. Bedömning av och acceptanskriterier för en beläggnings vidhäftning/kohesion (brotthållfasthet). – 2007.
↑ Valentin L. Popov, Roman Pohrt, Qiang Li. Styrka hos limkontakter: Inverkan av kontaktgeometri och materialgradienter // Friktion . — 2017-09-01. — Vol. 5 , iss. 3 . — S. 308–325 . — ISSN 2223-7704 2223-7690, 2223-7704 . - doi : 10.1007/s40544-017-0177-3 . Arkiverad 14 oktober 2020.
↑ Friktionsfysik. Vetenskaplig friktion: Vidhäftning av komplexa former (6 december 2017). Hämtad 30 december 2017. Arkiverad från originalet 7 maj 2021. (obestämd)

Litteratur

Deryagin B. V. , Krotova N. A., Smilga V. P. Vidhäftning av fasta ämnen. — M .: Nauka, 1973.
Freidin AS, Turusov RA Egenskaper och beräkning av limfogar. - M . : Kemi, 1990.
Berlin A. A., Basin V. E. Fundamentals of polymer adhesion. — M .: Kemi, 1974.
Zimon A.D. Kolloidkemi: Allmän kurs. - 6:e uppl. - M. : Krasand, 2015. - 342 sid. - ISBN 978-5-396-00641-6 .
Trizno M.S., Moskalev E.V. Lim och limning. - L .: Kemi, 1980.
Belov P. A., Lur'e S. A. Teorin om ideala adhesiva interaktioner. Mekanik för kompositmaterial och strukturer, 2007, volym 13, nr 4, s. 519
Biologisk encyklopedisk ordbok / Kap. ed. M. S. Gilyarov ; Redaktion: A. A. Baev , G. G. Vinberg , G. A. Zavarzin m.fl. - M . : Sov. Encyclopedia , 1986. - 831 sid. — 100 000 exemplar.

Länkar

Information från NEWCHEMISTRY.RU
Adhesion - artikel från Great Soviet Encyclopedia .

Ordböcker och uppslagsverk	Stor norsk Stor ryss Brockhaus och Efron runt världen Britannica (online)
I bibliografiska kataloger	GND : 4000493-4 J9U : 987007292821205171 LCCN : sh85000861 NKC : ph118255