Quand parle-t-on de SFE, quand de tension de surface ?
Les termes SFE et tension de surface (SFT) sont physiquement équivalents. La SFE est généralement utilisée pour les surfaces solides et la SFT pour les surfaces liquides. Occasionnellement, cependant, il est également fait référence à la SFT d’un solide.
La SFE a l’unité mJ/m2 (millijoule par mètre carré) comme énergie par surface, moyennant quoi l’unité équivalente mN/m (millinewton par mètre), qui est couramment utilisée pour la SFT, est également fréquemment utilisée. Le symbole de la formule est σ (petit sigma), plus rarement γ (petit gamma).
Le terme « libre » indique qu’il s’agit de la partie de l’énergie qui peut être convertie en travail mécanique, contrairement à l’énergie interne, qui contient également l’entropie liée à la chaleur. Dans la pratique, le terme « libre » est souvent omis.
Quel est le lien entre l’EFS et la mouillabilité ?
Tout système s’efforce d’atteindre un état d’énergie libre aussi bas que possible. Les liquides prennent donc la plus petite surface possible à un volume donné en raison de la SFT ; en apesanteur, ils forment des gouttelettes sphériques. Cependant, les solides ne peuvent pas minimiser leur surface par déformation, mais ils peuvent former une interface avec un liquide pour réduire l’énergie libre, c’est-à-dire qu’ils peuvent être mouillés. Par conséquent, le SFE d’un solide est étroitement lié à sa mouillabilité.
Comment peut-on influencer le SFE ?
Une bonne mouillabilité et un SFE élevé correspondant sont requis, par exemple, lors du collage, du revêtement ou de l’impression. Dans d’autres domaines, comme la protection contre la corrosion et l’humidité, la mouillabilité doit être réduite. Un grand nombre de procédés techniques préparent les surfaces solides pour le contact avec les liquides – la plupart d’entre eux modifient directement ou indirectement le SFE.
L’augmentation du SFE est d’une importance centrale pour les surfaces plastiques. Les méthodes les plus connues sont le traitement par plasma, flamme et corona, ainsi que les procédés chimiques avec des agents oxydants. Le nettoyage industriel permet d’éliminer la contamination à faible énergie par des graisses ou des huiles. La surface présente alors un SFE plus élevé.
Un faible SFE et un faible mouillage correspondant sont généralement obtenus par un revêtement avec des substances à faible énergie. Des exemples sont les ustensiles de cuisine revêtus de PTFE ou l’utilisation d’huiles pour la protection contre la corrosion.
Comment le SFE et l’angle de contact sont-ils liés ?
La mesure de la mouillabilité est l’angle de contact (CA) θ (petit thêta), qui est généralement déterminé optiquement comme l’angle à l’intersection du contour d’une goutte avec le plan de la surface (= ligne de base). Selon l’équation de Young, le CA résulte d’un équilibre de force de trois composantes de tension ou d’énergie, dont chacune s’efforce de minimiser la surface ou l’interface :
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