ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Растекание из "Физико-химические основы смачивания и растекания" Следовательно, электрокапиллярная кривая ст = f(ф) имеет форму параболы, максимум которой отвечает потенциалу нулевого заряда. [c.113] Таким образом, поляризуя поверхность электрода на границе с раствором электролита, можно в широких пределах изменять поверхностное натяжение на границе электрод — раствор, что, в свою очередь, в соответствии с уравнением Юнга должно отразиться на значении равновесного краевого угла Во. [c.113] Зависимость. краевого угла от потенциала в таких системах характеризуется кривой (рис. III. 10), которая по своей форме аналогична электрокапиллярной кривой. [c.114] Приведенные данные показывают, что с помощью электрической поляризации можно значительно улучшить смачивание поверхности металлов водой, причем можно осуществить инверсию смачивания — переход от несмачивания к смачиванию и обратно. [c.114] Влияние поляризации на смачивание водными растворами электролитов изучалось не только при контакте с ртутью, но и с рядом других металлов — цинком, серебром, галлием, платиной и др. [173, 174]. В больщинстве систем максимум краевого угла достигается вблизи потенциала нулевого заряда металла — подложки. [c.114] При контакте жидкого металла с твердым диэлектриком поверхностное натяжение на границе подложка — металл не зависит от потенциала, так как создаваемое поле экранируется слоем жидкого металла. В этих условиях от потенциала зависит только поверхностное натяжение жидкого металла на границе с электролитом [175]. В соответствии с ходом электрокапиллярной кривой, это поверхностное натяжение уменьшается по мере сдвига потенциала от точки нулевого заряда. Чем сильнее этот сдвиг, тем лучше поверхность диэлектрика смачивается жидким металлом. Например, при катодной поляризации значительно улучшается смачивание сульфидов свинца и олова жидким свинцом в расплавах солей Na l и КС1 (176]. Рассмотренный метод рекомендован для улучшения пропитки керамики жидкими металлами [175]. [c.115] Другой важный случай — это контакт жидкого и твердого металлов в окружении электролита. В такой системе поверхностное натяжение на границе твердого тела со смачивающей жидкостью уже не зависит от потенциала этой поверхности. Поляризация может влиять на два других поверхностных натяжения — на границах твердый металл — электролит и жидкий металл — электролит. При изменении поляризации краевой угол будет изменяться в зависимости от взаимного расположения электрокапиллярных кривых металла подложки и жидкого металла (см. также IV. 8). В системах, в которых потенциалы нулевого заряда различаются весьма сильно, наилучшее смачивание должно достигаться вблизи нулевой точки материала подложки. В системах жидкий металл — твердый металл использование электрока-пиллярного эффекта позволяет улучшить технологию некоторых процессов, например нанесение легкоплавких покрытий на тугоплавкие металлы [175]. [c.115] В неравновесных системах, в которых смачивание носит химический (необратимый) характер, поляризация может влиять на смачивание более сложным образом. [c.115] Например, улучшение смачивания Рис. Ш. и. Зависимость краевого золота ртутью в среде дистиллиро- угла 0 при избирательном смачива-ванной воды при катодной поляри- нии в системе капля толуола — 1 н. [c.115] При анализе влияния поляризации на смачивание необходимо также учитывать, что при определенных условиях могут произойти химические изменения на поверхности подложки. Например, при достаточно продолжительной катодной поляризации некоторых металлов (кадмия, цинка), покрытых естественной окисной пленкой, наблюдается резкий переход от ограниченного смачивания ртутью окисленной поверхности к полному смачиванию чистой металлической поверхности, которая образуется после восстановления окисной пленки [178, 179]. [c.116] Рассмотрим влияние на смачивание некоторых других физических воздействий. После прохождения через магнитное поле с достаточно большой напряженностью вода значительно хуже смачивает многие твердые тела. Так, на гидрофобных материалах (парафин, каменный уголь, плексиглас) краевой угол натекания становится значительно больше, чем при контакте с обычной дистиллированной водой. Теплота смачивания при контакте с углем воды, прошедшей через магнитное поле, возрастает на 30%. Изменения смачивания, вызванные действием магнитного поля, нестабильны они исчезают через некоторое время (от нескольких часов до нескольких суток) [180]. [c.116] Причины влияния магнитного поля на смачивание твердых тел водой пока не выяснены, однако для практических целей этот прием в ряде случаев оказывается весьма полезным. [c.116] Существенное влияние при этом оказывают условия подготовки образцов. Приведенные данные получены на образцах, не защищенных от контакта с окружающим воздухом. Если же образцы полировались под слоем бензола и краевые углы глицерина определялись в условиях избирательного смачивания (также в контакте с бензолом), влияние у-облучения сказывалось на краевых углах значительно меньше. Действие облучения зависит также от природы твердого тела. Так, на металлах краевые углы после облучения не изменялись [181]. [c.117] Растеканием называется самопроизвольный процесс течения жидкости по твердой поверхности, который происходит за счет уменьшения свободной поверхностной энергии системы. При растекании (в условиях натекания) увеличивается поверхность раздела фаз твердое тело — жидкость. Напротив, при оттекании растекание приводит к уменьшению смоченной площади. [c.118] При анализе закономерностей растекания следует различать случаи ограниченного и полного смачивания. При ограниченном смачивании происходит постепенное изменение краевых углов от некоторого начального значения (при соприкосновении жидкости с твердым телом) до конечного значения, которое в пределе приближается к равновесному краевому углу 0q. Краевые углы 0д, зависящие от времени t контакта твердого тела с жидкостью, называются динамическими краевыми углами. Скорость растекания (или скорость смачивания) в таких системах можно характеризовать производной й 0д/Л При полном смачивании растекание удобнее характеризовать скоростью перемещения линии (периметра) смачивания по твердой поверхности или изменением смоченной площади. [c.118] Скорость растекания зависит от соотношения движущих сил и сил сопротивления. [c.118] Движущие силы определяются теми составляющими свободной энергии системы, которые уменьшаются при смачивании. Во всех случаях обязательно уменьшается свободная поверхностная энергия. Движущую силу растекания, возникающую вследствие уменьшения свободной поверхностной энергии, можно найти, пользуясь силовой трактовкой поверхностного натяжения (см. 1.2). [c.118] При смачивании шероховатой поверхности в уравнение (IV. 1) вместо угла 0о нужно вводить равновесный краевой угол 9ш, определяемый уравнением (П.6), а при смачивании неоднородных твердых тел — угол 0г [см. уравнение (П. 8)]. [c.119] В ряде случаев значительный вклад в создание движущей силы растекания вносят и другие факторы — уменьшение потенциальной энергии капли при понижении ее центра тяжести, изменение поверхностных натяжений вследствие химических и физико-хими-ческих взаимодействий между веществами, которые участвуют в смачивании, и т. д. [c.119] Вернуться к основной статье