энергией склеенных поверхностей и энергиями каждой из этих поверхностей в отдельности (Рис. 1.10.10).
Таким образом, работа адгезии на единицу площади поверхности можно рассчитать по формуле:
Это равенство называется уравнением Дюпре. Оно означает, что работа адгезии (W ) является суммой свободных поверхностных энергий твердого тела (у ) и жидкости (y
) за вычетом энергии на поверхности раздела между жидкостью и твердым телом (y
).
Из уравнения Юнга |cosq
— следует,.
Ysv - Ysi = Ysi
Таким образом, работа адгезии может быть записана в виде уравнения:.
Адгезия будет максимальной при полном (идеальном) смачивании, т.е. в случае, когда cosq = 1, следовательно,.
Поверхностное натяжение жидкого углеводорода.
.
составляет приблизительно 30 мДж/м . Если предположить, что силы притяжения убывают до нуля на расстоянии 3 х 10~
метров, то сила, требуемая для того, чтобы отделить жидкость от твердой поверхности равна работе адгезии, деленной на расстояние, и равна 200 М Па.
Фактически, эта величина значительно выше
Рис. 1.10.10. Отделение жидкости от твердой поверхности с образованием двух новых поверхностей
Рис. 1.10.11. Две пластины удерживаются вместе слоем вязкой жидкости между ними
любой, определенной в практических условиях. Например, две стеклянных пластины, удерживаемые находящейся между ними жидкостью, трудно отделить друг от друга путем отрыва, однако их легко разделить сдвигая одну пластину по отношению к другой, поскольку сопротивление сдвигу определяется только вязкостью находящейся между ними жидкости.
Таким образом, для жидкого адгезива недостаточно смачивать поверхность субстрата и обеспечивать химическую связь между ними. Он должен также противостоять действию растягивающих и сдвигающих усилий, которые могут вызвать разрушение внутри самого адгезива. Повышение вязкости может увеличить сопротивление сдвигу, и на этом основан принцип действия односторонних клейких лент.
Когда две круглые пластины соединены вместе находящейся между ними вязкой жидкостью (Рис. 1.10.11), то при попытке их разделить соотношение между силой, которая потребуется для их разделения, и вязкостью жидкости можно выразить следующим образом:.
4 3.
F =3/2 (nr|R
4
/ri
3
)(oiT./5t),.
где г| — это вязкость, R — радиус пластин, h — толщина адгезива.
Не рассматривая каким образом было выведено это уравнение, отметим, что в основе его было принято допущение, заключающееся в добавлении дополнительного количества жидкости для заполнения увеличивающегося пространства между двумя пластинами по мере их отдаления друг от друга при разделении. Это уравнение показывает, что сила зависит от вязкости и толщины слоя адгезива. Чем выше вязкость адгезива, и чем меньше его толщина, тем более высоким должно быть усилие, требуемое для разделения двух пластин. Это выражение также показывает, что требуемое усилие зависит от скорости отделения одной пластины от другой.
При высоких скоростях разделения пластин возникающее сопротивление будет намного большим, чем при низких. Адгезионная связь не способна сопротивляться длительному воздействию низких нагрузок, поскольку в конце концов она разрушится из-за вязкого течения. Следовательно, лучшее сопротивление сдвигу может оказывать жидкость, которая превращается в твердое вещество, поскольку это существенно повышает ее устойчивость к сдвигу.