Artykuły branżowe

Do wyznaczenia swobodnej energii powierzchniowej wystarczy najczęściej wyznaczyć kąty zwilżania dla dwóch cieczy pomiarowych, przy czym swobodna energia powierzchniowa jest sumą dwóch składowych energii: D - dyspersyjnej P - polarnej. Swobodna energia powierzchniowa jest sumą dwóch składowych: LW - związanej oddziaływaniami dalekiego zasięgu: dyspersyjnymi, polarnymi indukcyjnymi oraz AB – na skutek oddziaływania kwasowo-zasadowego). [5]

Rys. 3. Model warstwy wierzchniej ciała stałego [5]. G – grubość, B – struktura, – utwardzenie (umocnienie) strefy środkowej, Sw – skażenia, σ – naprężenie własne warstwy wierzchniej; 1 – mikropęknięcie, 2 – szczelina, 3 – rzadzizna, 4 – pory, 5 – wyrwa, 6 – wtrącenie.

Rys. 4. Uproszczony model budowy warstwy wierzchniej [5].

Współcześnie zwraca się uwagę na energetyczne aspekty kształtowania warstwy wierzchniej, których to upatruje się źródła występowania niektórych zjawisk procesów. Uwzględniając opis termodynamiczny elektronowy, stan energetyczny warstwy wierzchniej można określić jako ilościową charakterystykę jej potencjału termodynamicznego będącego efektem poziomu energii, jaki zmagazynowany został elementarnych składnikach jej struktury (atomach, cząsteczkach łączących je wiązaniach) oraz wynikającego ukształtowania jej sieci krystalicznej. Konsekwencją takiego stanu rzeczy jest poszukiwanie optymalnego parametru charakteryzującego stan energetyczny warstwy wierzchniej, którego obserwacje pomiary umożliwiłyby sterowanie własnościami tej warstwy pod kątem jej odporności na zużywanie. Wydaje się, że parametrem, który obecnie najlepiej nadaje się do tego celu jest swobodna energia powierzchniowa. Wielkość ta określana jest co prawda bezpośrednio na powierzchni ciała stałego, ale jej wartość wynika m.in. ze struktury elektronowej warstwy wierzchniej, co pozwala na obserwację zmian jej stanu energetycznego.

Składowe energii swobodnej

Układy samoorganizujące się są zdolne do ewolucji, przy czym ewolucja sensie fizycznym jest dążeniem układu do osiągnięcia stanu najmniejszej energii swobodnej. Energia swobodna zawiera składowe pochodzące od deformacji elastycznych, od członów powierzchniowych, energii defektów, energii gradientowych, elektrycznych magnetycznych oraz składu chemicznego metalurgicznego [6]. Jednostką napięcia powierzchniowego jest niuton/cm lub dżul/cm2 (J/cm2). Napięcie powierzchniowe jest to praca, jaką należy wykonać, aby zwiększyć powierzchnię 1 m2. przypadku granicy faz ciał stało stałe - gaz, siły powierzchniowe nie mogą zmniejszyć powierzchni ciała stałego. Zachodzą wtedy procesy adsorpcji. Polegają one na pokrywaniu powierzchni ciała stałego przez inne drobiny otaczającej ciało stałe fazy (na rysunku zaznaczone jako „X”)