1.5.7. Определение энергии адгезии контактирующих сред путём оценки краевого угла смачивания
Метод основан на корреляционной связи между краевыми углами смачивания в системах металл - металлический оксид и изменением энергии Гиббса реакции, протекающей на поверхности раздела фаз [36;37].
Согласно этой теории энергию адгезии двух сред можно записать следующим образом:
где в - краевой угол смачивания; σlv- поверхностное натяжение на границе жидкость-газ.
Дальнейшие исследования в этом направлении, представленные в работах[103, 104], показали:
- поверхностная энергия вполне удовлетворительно может быть оценена по формуле
гдеЕ - модуль упругости вещества; fi-радиус атома ( ГУ"'- 10’12м).
Поверхностная энергия зависит только от свойств материала и не зависит от других характеристик (табл.1.1).
Таблица 1. 1
Поверхностная энергия материалов, рассчитанная разными способами
| Материал | Характеристики материала | Ea, Дж/м2 | ||
| Расчетная формула | ||||
| R, 101Ом | Е, 10-π, Па | (2.10) | (2.11) | |
| V | 1,31 | 1,77 | 1,36 | 1,20 |
| Cr | 1,25 | 2,87 | 2,30 | 2,34 |
| Ti | 1,46 | 1,03 | 0,82 | 0,97 |
| Mo | 1,36 | 3,3 | 2,64 | 2,39 |
| AI2O3 | 1,43 | 3 | 2,40 | 2,18 |
| Cu | 1,28 | 1,2 | 0,96 | 0,77 |
| Al | 1,43 | 0,7 | 0,56 | 0,53 |
Предлагаемый в этом методе определения энергии адгезии контактирующих сред подход, как отмечается в работе [60], базируется на
предположении, что химическая реакция изменяет свойства поверхности раздела следующим образом: если растворимость продукта реакции в жидкой фазе сравнительно мала, то образование в контактном слое третьего вещества фактически приводит к образованию гетерогенной твердой поверхности. Термин «гетерогенный» в данном случае означает химическую неоднородность поверхности, на которой присутствуют «вкрапления» продукта реакции, причем размер их достаточно мал (вплоть до молекулярного) по сравнению с капиллярной длиной
(g - ускорение свободного падения).
Для расчета краевого угла при смачивании гетерогенной поверхности можно воспользоваться уравнением Ребиндера-Касси-Бакстера:
где
- краевые углы на каждом из типов поверхности; χ ~ доля
площади, занимаемая исходным веществом. Величина χнепосредственно связана с константой равновесия, которая, в свою очередь, является функцией энергии Гиббса реакции.
Преимуществом данного подхода является отсутствие необходимости определять энергетический вклад индивидуального взаимодействия.