Критическая поверхностная энергия
Критическая поверхностная энергия
Измерив контактный угол у ряда разных жидкостей на одном и том же твердом субстрате, и построив график
Рис. 1.10.5. График Zisman.a для определения величины критической поверхностной энергии твердого тела
зависимости косинуса контактного угла от заранее известных значений поверхностного натяжения используемых жидкостей, можно получить наклонную прямую, указывающую на линейное соотношение между этими величинами. Это линейное соотношение представлено на Рис. 1.10.5. Оно показывает, что наклонная прямая экстраполирована до пересечения с линией, в которой косинус контактного угла равен 1. Если cos q = 1, то q = 0. Ситуация, в которой контактный угол равен 0, и является условием идеального смачивания.
Величина поверхностного натяжения, при которой косинус контактного угла равен 1, называется критической поверхностной энергией твердого тела. Критическая поверхностная энергия твердого тела равна поверхностному натяжению жидкости, полностью растекшейся по твердой поверхности. Такая жидкость может быть реально существующей или гипотетической. Любая жидкость, поверхностное натяжение которой приближается к критической поверхностной энергии твердого тела, будет эффективно смачивать его поверхность.
Таким образом, жидкость с низкой пове-.
рхностной энергией будет легко растекаться по поверхности субстрата с высокой поверхностной энергией, поскольку поверхность субстрата будет замещена поверхностью с более низкой энергией.
Тефлон обладает очень низкой поверхностной энергией, поэтому сложно найти жидкость с низким поверхностным натяжением, которая могла бы эффективно смачивать поверхность этого материала. Другим материалом с низкой поверхностной энергией является силиконовая резина, и очень сложно найти
Таблица 1.10.1 Типичные значения поверхностной энергии
вещество, способное растекаться по поверхности этого материала.
С другой стороны, силиконовые полимеры в жидкой форме хорошо смачивают большинство поверхностей благодаря своей низкой поверхностной энергии. Эти полимеры успешно используются в оттискных материалах.
В Таблице 1.10.1 представлены значения поверхностных энергий ряда материалов. Для удобства поверх-.
2.
ностные энергии выражены в дж/м (н/м). Поверхностная энергия перфтордилауриловой кислоты такова, что по ее поверхности может растекаться только сжиженный инертный газ.
Клиническое значение.
Адгезив должен быть совместим с поверхностью, подлежащей соединению. Например, гидрофобные (не смачиваемые водой) полимеры не склеиваются с гидрофильными (смачиваемые водой) поверхностями.