Шероховатость поверхности

Шероховатость поверхности

При измерении контактного угла исходят из предположения, что субстрат обладает идеально гладкой поверхностью. На самом же деле поверхность субстрата на микроскопическом уровне может быть очень грубой. Преимуществом грубой или шероховатой поверхности является увеличение площади для создания адгезионного соединения, однако есть и недостаток у такой поверхности — возможность захвата воздуха. Захват воздуха может значительно снизить эффективное пространство для склеивания, в результате чего произойдет ослабление связи. Составными элементами неровностей поверхности являются трещины и
Рис. 1.10.7. Механическое зацепление между адгезивом и субстратом на микроскопическом уровне
щели, поэтому одним из требований, предъявляемых к адгезиву, является его способность затекать в углубления на поверхности субстрата.
Высоковязкие адгезивы склонны захватывать воздух, поскольку из-за своей плотности они не могут затекать в трещины и щели, а могут только образовывать над ними «мосты». При отсутствии воздуха адгезив будет проникать в трещины и щели за счет действия капиллярных сил. Для легкого проникновения в них адгезив должен обладать высоким поверхностным натяжением, что указывает на высокое капиллярное притяжение. Для того, чтобы наглядно представить себе это явление, можно погрузить капилляры (трубки с очень малым диаметром отверстия) в жидкости с разным поверхностным натяжением, в результате чего обнаружится, что чем выше будет поверхностное натяжение жидкости, тем выше поднимется жидкость в капилляре.
Капиллярным силам противодействует давление воздуха, захваченного адгезивом, и силы сопротивления, возникшие из-за вязкости адгезива. Однако, поверхностное натяжение жидкости должно быть достаточно низким, для того, чтобы жидкость могла эффективно смачивать субстрат. Следовательно, поверхностное натяжение идеального адгезива должно быть чуть ниже поверхностной энергии твердого субстрата. При соблюдении этого условия, шероховатость поверхности может иметь положительное значение для улучшения прочности адгезии.
Площадь поверхности шероховатого субстрата выше, чем гладкого, на большей площади поверхности сможет образоваться большее число связей. Если неровности поверхности будут иметь определенное строение (морфологию), например, на поверхности субстрата будут присутствовать микроскопические поднутрения, то прочность адгезии может усилиться за счет микромеханического сцепления.