Când se vorbește de SFE, când de tensiune de suprafață?
Termenii SFE și tensiune de suprafață (SFT) sunt echivalenți din punct de vedere fizic. SFE este utilizat de obicei pentru suprafețele solide, iar SFT pentru suprafețele lichide. Ocazional, cu toate acestea, se face referire și la SFT a unui solid.
SFE are ca unitate mJ/m2 (milijoule pe metru pătrat) ca energie pe suprafață, prin care se folosește frecvent și unitatea echivalentă mN/m (milinewton pe metru), care este folosită de obicei pentru SFT. Simbolul formulei este σ (sigma mică), mai rar γ (gamma mică).
Cuvântul „liber” indică faptul că aceasta este partea de energie care poate fi transformată în lucru mecanic, spre deosebire de energia internă, care conține și entropia legată de căldură. În practică, termenul „liber” este adesea omis.
Care este legătura dintre SFE și umectabilitate?
Care sistem tinde să obțină o stare de energie liberă cât mai scăzută. Prin urmare, lichidele ocupă cea mai mică suprafață posibilă la un volum dat datorită SFT; în imponderabilitate ele formează picături sferice. Cu toate acestea, solidele nu își pot minimiza suprafața prin deformare, dar pot forma o interfață cu un lichid pentru a reduce energia liberă, adică pot fi umezite. Prin urmare, SFE al unui solid este strâns legat de umectabilitatea sa.
Cum poate fi influențat SFE?
Este necesară o bună umectabilitate și un SFE corespunzător ridicat, de exemplu, la lipire, acoperire sau imprimare. În alte domenii, cum ar fi protecția împotriva coroziunii și a umezelii, umezibilitatea trebuie să fie redusă. Un număr mare de procese tehnice pregătesc suprafețele solide pentru contactul cu lichidele – majoritatea dintre acestea modificând direct sau indirect SFE.
Creșterea SFE este de o importanță centrală pentru suprafețele din plastic. Cele mai cunoscute metode sunt plasma, flacăra și tratamentul corona, precum și procesele chimice cu agenți oxidanți. Curățarea industrială îndepărtează contaminarea cu energie redusă cu grăsimi sau uleiuri. Suprafața prezintă apoi un SFE mai mare.
Un SFE scăzut și, în mod corespunzător, o umezire scăzută se obțin de obicei prin acoperirea cu substanțe cu energie scăzută. Exemple sunt ustensilele de gătit acoperite cu PTFE sau utilizarea uleiurilor pentru protecția împotriva coroziunii.
Cum sunt legate SFE și unghiul de contact?
Măsura umezelii este unghiul de contact (CA) θ (theta mică), care este de obicei determinat optic ca fiind unghiul la intersecția conturului unei picături cu planul suprafeței (= linia de bază). Conform ecuației lui Young, CA rezultă dintr-un echilibru de forțe a trei componente de tensiune sau energie, fiecare dintre ele încercând să minimizeze suprafața sau interfața:
.