ВСТУП
Багато процесів на практиці пов'язані з розтіканням рідини по твердій поверхні, однак, незважаючи на виняткову важливість, ці процеси досі недостатньо вивчені і зрозумілі, що обумовлено в основному наступними причинами:
Всі міжфазні ефекти вельми чутливі до домішок і фізичному стану поверхні таким, як шорсткості або дислокації, якщо мова йде про кристалах. Цим можна пояснити, чому деякі основоположні експерименти (як, наприклад, розтікання малої краплі по гладкій твердій поверхні) лише недавно проведені в повному обсязі.
міжфазної поверхні тверде тіло-рідина досліджувати істотно складніше, ніж, скажімо, поверхня тверде тіло-вакуум. Практично всі експериментальні методи, що використовують електронні пучки, стають непридатними для рідин. Кілька чутливих методів, тим не менш, можна використовувати спеціально для дослідження поверхні (флуоресценція, ЕПР і т. д.), але вони часто мають лише обмежену область застосування. Подібні обмеження стосуються й електрохімічним методам.
1. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ЯВИЩ змочування і розтікання
.1 Крайові кути і поверхнева енергія при термодинамічній рівновазі
Якщо маленька крапля рідини знаходиться на плоскій поверхні твердого тіла, можливі два різних випадку, що відповідають рівноваги: ??незавершена змочування (рис. 1 а і б) з кінцевим значенням крайового кута? е або повне змочування (? е=0) (рис. 1, в). Індекс «е» у? означає, що ми розглядаємо рівноважне значення крайового кута? . При неповному змочуванні покрита рідиною область поверхні обмежена деякою лінією контакту? , Яка в даному випадку є колом.
Рис. 1. Маленька крапля в рівновазі на горизонтальній підкладці.
Рис. а і б відповідають неповного смачиванию; тенденція до змочування сильніше у випадку б, ніж в а. Рис. в відповідає повному смачиванию. - пар, L - рідка фаза, S - тверда фаза.
Ситуація поблизу лінії контакту більш детально зображена на рис. 2. Профіль краплі має форму клина, а лінія? перпендикулярна до площини малюнка. На цій лінії знаходяться в контакті три фази: тверда (S), рідка (L) і рівноважний пар (V). Кожна з поверхонь розділу фаз володіє певною вільної енергією, що припадає на одиницю площі? sl,? sv та? lv (остання для простоти позначається просто?).
Рис. 2. Зсув рідкого клина (лінії трифазного контакту?) На величину dx. Енергія в такому процесі не змінюється, що приводить до рівняння Юнга (1.1)
Ці параметри адекватно описують поверхневу енергію в далекій області (далеко від?). Поблизу? структура профілю краплі значно ускладнюється і залежить від детального опису системи (приклади можливих ускладнень форми профілю наведено на рис. 3). Існує якась перехідна зона навколо умовного положення лінії? , В якій і спостерігаються зазначені відхилення профілю від простої форми. Тим не менш, можна зв'язати? e зі значеннями енергій? ij в далекій області не знаючи нічого про структуру перехідної зони. Це стало одним з багатьох відкриттів англійського вченого Томаса Юнга.
Рис. 3. Види структури перехідної зони поблизу лінії трифазного контакту.
а - Ефект сил тяжіння Ван-дер-Ваальса. При? е << 1 форм...
