Quando si parla di SFE, quando di tensione superficiale?
I termini SFE e tensione superficiale (SFT) sono fisicamente equivalenti. SFE è di solito usato per le superfici solide e SFT per le superfici liquide. Occasionalmente, tuttavia, ci si riferisce anche alla SFT di un solido.
La SFE ha l’unità mJ/m2 (millijoule per metro quadrato) come energia per area, per cui l’unità equivalente mN/m (millinewton per metro), che è comunemente usata per la SFT, è anche spesso usata. Il simbolo della formula è σ (piccolo sigma), più raramente γ (piccola gamma).
La parola “libera” indica che questa è la parte di energia che può essere convertita in lavoro meccanico, in contrasto con l’energia interna, che contiene anche l’entropia legata al calore. In pratica, il termine “libero” è spesso omesso.
Qual è la connessione tra SFE e bagnabilità?
Ogni sistema cerca uno stato di energia libera che sia il più basso possibile. I liquidi hanno quindi la più piccola superficie possibile per un dato volume a causa della SFT; in assenza di peso formano goccioline sferiche. Tuttavia, i solidi non possono minimizzare la loro superficie per deformazione, ma possono formare un’interfaccia con un liquido per ridurre l’energia libera, cioè possono essere bagnati. Pertanto, l’SFE di un solido è strettamente legato alla sua bagnabilità.
Come si può influenzare l’SFE?
Una buona bagnabilità e una SFE corrispondentemente alta sono richieste, per esempio, quando si incollano, si rivestono o si stampano. In altre aree, come la protezione dalla corrosione e dall’umidità, la bagnabilità deve essere ridotta. Un gran numero di processi tecnici prepara le superfici solide al contatto con i liquidi – la maggior parte dei quali altera direttamente o indirettamente l’SFE.
L’aumento dell’SFE è di importanza centrale per le superfici plastiche. I metodi più noti sono il trattamento al plasma, alla fiamma e corona, così come i processi chimici con agenti ossidanti. La pulizia industriale rimuove la contaminazione a bassa energia da grassi o oli. La superficie mostra quindi un SFE più alto.
Un basso SFE e una corrispondente bassa bagnabilità si ottengono di solito rivestendo con sostanze a bassa energia. Esempi sono gli utensili da cucina rivestiti in PTFE o l’uso di oli per la protezione dalla corrosione.
Come sono correlati l’SFE e l’angolo di contatto?
La misura della bagnabilità è l’angolo di contatto (CA) θ (piccolo theta), che è solitamente determinato otticamente come l’angolo all’intersezione del contorno di una goccia con il piano della superficie (= linea di base). Secondo l’equazione di Young, il CA risulta da un equilibrio di forze di tre componenti di tensione o di energia, ognuna delle quali si sforza di minimizzare la superficie o l’interfaccia: