Hvornår taler man om SFE, hvornår om overfladespænding?
Tegnene SFE og overfladespænding (SFT) er fysisk set ækvivalente. SFE anvendes normalt for faste overflader og SFT for væskeoverflader. Lejlighedsvis tales der dog også om SFT for et fast stof.
SFE har enheden mJ/m2 (millijoule pr. kvadratmeter) som energi pr. areal, hvorved den tilsvarende enhed mN/m (millinewton pr. meter), som almindeligvis anvendes for SFT, også ofte anvendes. Formelsymbolet er σ (lille sigma), sjældnere γ (lille gamma).
Ordet “fri” angiver, at det er den del af energien, der kan omdannes til mekanisk arbejde, i modsætning til den indre energi, som også indeholder den varmerelaterede entropi. I praksis udelades udtrykket “fri” ofte.
Hvad er sammenhængen mellem SFE og vådhed?
Et hvert system stræber efter en tilstand af fri energi, der er så lav som muligt. Væsker indtager derfor det mindst mulige overfladeareal ved et givet volumen på grund af SFT; i vægtløshed danner de sfæriske dråber. Faste stoffer kan imidlertid ikke minimere deres overflade ved deformation, men de kan danne en grænseflade med en væske for at reducere den frie energi, dvs. de kan blive vædet. Derfor er et fast stofs SFE tæt forbundet med dets vådbarhed.
Hvordan kan SFE påvirkes?
God vådbarhed og en tilsvarende høj SFE er påkrævet, f.eks. ved limning, overfladebehandling eller trykning. På andre områder, som f.eks. korrosions- og fugtbeskyttelse, skal vådbarheden reduceres. En lang række tekniske processer forbereder faste overflader til kontakt med væsker – de fleste af disse processer ændrer direkte eller indirekte SFE.
For plastoverflader er det af central betydning at øge SFE’en. De mest kendte metoder er plasma-, flamme- og koronabehandling samt kemiske processer med oxiderende midler. Industriel rengøring fjerner lavenergiforurening med fedtstoffer eller olier. Overfladen viser herefter en højere SFE.
En lav SFE og tilsvarende lav fugtighed opnås normalt ved overfladebehandling med lavenergistoffer. Eksempler er PTFE-belagte køkkenredskaber eller anvendelse af olier til korrosionsbeskyttelse.
Hvordan hænger SFE og kontaktvinklen sammen?
Målet for vådhed er kontaktvinklen (CA) θ (lille theta), som normalt bestemmes optisk som vinklen ved skæringspunktet mellem en dråbes kontur og overfladens plan (= basislinje). Ifølge Youngs ligning er CA et resultat af en kraftligevægt mellem tre spændings- eller energikomponenter, som hver især stræber efter at minimere overfladen eller grænsefladen: