¿Cuándo se habla de SFE, cuándo de tensión superficial?
Los términos SFE y tensión superficial (SFT) son físicamente equivalentes. La SFE se suele utilizar para superficies sólidas y la SFT para superficies líquidas. Sin embargo, ocasionalmente también se habla de la SFT de un sólido.
La SFE tiene la unidad mJ/m2 (milijulios por metro cuadrado) como energía por superficie, por lo que también se utiliza con frecuencia la unidad equivalente mN/m (milinewton por metro), que se suele utilizar para la SFT. El símbolo de la fórmula es σ (sigma pequeño), más raramente γ (gamma pequeño).
La palabra «libre» indica que se trata de la parte de la energía que puede convertirse en trabajo mecánico, en contraste con la energía interna, que también contiene la entropía relacionada con el calor. En la práctica, el término «libre» suele omitirse.
¿Cuál es la relación entre la SFE y la humectabilidad?
Todo sistema se esfuerza por alcanzar un estado de energía libre lo más bajo posible. Por ello, los líquidos ocupan la menor superficie posible en un volumen determinado debido a la SFT; en la ingravidez forman gotas esféricas. Sin embargo, los sólidos no pueden minimizar su superficie por deformación, pero pueden formar una interfaz con un líquido para reducir la energía libre, es decir, pueden mojarse. Por lo tanto, la SFE de un sólido está estrechamente relacionada con su humectabilidad.
¿Cómo se puede influir en la SFE?
Se requiere una buena humectabilidad y una SFE correspondientemente alta, por ejemplo, al pegar, recubrir o imprimir. En otros ámbitos, como la protección contra la corrosión y la humedad, la humectabilidad debe reducirse. Un gran número de procesos técnicos preparan las superficies sólidas para el contacto con líquidos, la mayoría de los cuales alteran directa o indirectamente el SFE.
Aumentar el SFE es de vital importancia para las superficies de plástico. Los métodos más conocidos son el tratamiento con plasma, llama y corona, así como los procesos químicos con agentes oxidantes. La limpieza industrial elimina la contaminación de baja energía por grasas o aceites. La superficie muestra entonces un SFE más alto.
Un SFE bajo y una humectación correspondientemente baja se consiguen normalmente mediante el recubrimiento con sustancias de baja energía. Algunos ejemplos son los utensilios de cocina recubiertos de PTFE o el uso de aceites para la protección contra la corrosión.
¿Cómo se relacionan el SFE y el ángulo de contacto?
La medida de la humectabilidad es el ángulo de contacto (CA) θ (small theta), que suele determinarse ópticamente como el ángulo en la intersección del contorno de una gota con el plano de la superficie (= línea base). Según la ecuación de Young, el AC resulta de un equilibrio de fuerzas de tres componentes de tensión o energía, cada uno de los cuales se esfuerza por minimizar la superficie o interfaz: