Вопрос смачивания поверхности стал вдвойне интересным с момента появления смартфонов с сенсорным экраном. Нам очень удобно иметь такой экран, на котором не будут скапливаться капельки воды. И если с водой всё более или менее просто, то в случае жира далеко не каждый материал способен не поддаваться налипанию жира.
Поведение жидкости или загрязнителя на экране гаджета во многом определяется именно способностью к смачиванию. Вопрос смачивания одним компонентом другого актуален в случаях, когда речь идёт про разработку покрытий и красок.
Почему же одни поверхности смачиваются отлично, а другие буквально отталкивают жидкость?
Что такое смачивание?
Начать разбираться стоит с определения термина смачивание. Многие думают, что смачивание - это всего лишь увлажнения тряпки под потоком воды. Всё верно, смачивание происходит и в этом случае. Но как вам такое, что смачивать друг друга могут и разнородные жидкости?
Термин уместен всегда, когда есть взаимодействие одного тела с другим на молекулярном уровне. Ну а такое взаимодействие, как водится, есть всегда.
Разные тела имеют различные способности к смачиванию друг друга. Важнее всего тут понимать процесс на микроуровне.
Как происходит смачивание на физическом уровне?
Если бы вы посмотрели на ту самую смачиваемую водой тряпку из примера выше в микроскоп, то увидели бы очень занятную картину.
Помещенная на поверхность тряпки капля воды сначала сохраняла бы естественную для жидкости форму, затем начала бы растекаться по поверхности тряпки, как будто растягиваемая во все стороны невидимыми силами, а потом впиталась внутрь тряпки и проникла в поры и несплошности структуры.
Сначала капля сохраняет свою форму в виде шара. Она может так выглядеть благодаря тому, что взаимодействие частичек внутри капли большее, чем внешнее воздействие тряпки. Но сила притяжения частичек жидкости тряпкой оказывается большей, чем внутреннее взаимодействие внутри капли и капля начинает растекаться по поверхности.
Выглядит это примерно как женотерминатор из третий части фильмы после примагничивания к трубе.
Когда толщина слоя капли воды становится равной одной частичке, молекулы жидкости начинают проникать в структуру тряпки посредством внутренних взаимодействий и диффузионных сил. Происходит смачивание.
Есть и интересный момент. Для того, чтобы капля смогла проникать в поверхность или диффундировать, нужно, чтобы сначала она смогла растечься по этой поверхности. Она должна сначала смочить образец, а только после этого сможет быть впитана. Или же, внутренние силы взаимодействия самой капли не позволят ей проникать в глубь образца.
Теперь, зная механизм и увидев его своими глазами, довольно просто можно ответить и на поставленный в заголовке вопрос.
Почему одно смачивается хорошо, а другое плохо?
Способность к смачиванию определяется возможностью поверхностного слоя "пересилить" взаимодействия между частичками внутри капли, которые заставляют её сохраняться в форме шара или в подобной форме.
Если сила воздействия со стороны поверхности, на которую попала капля жидкости, пересиливает взаимодействия внутри капли и заставляют её расплющиваться по поверхности, то такая поверхность смачивается хорошо.
Капля растекается по поверхности и получается тонкий ровный слой, который параллельно ещё и диффундирует в структуру. Посмотрите, как поведет себя капля воды на поверхности не отшлифованного дерева.
Те поверхности, где сила притяжения со стороны смачиваемой поверхности не способна растянуть каплю, а значит и разорвать силы притяжения внутри капли, смачиваются плохо.
Капля так и остается в виде капли. Вы наверняка видели и такое на практике. Попробуйте покрасить гуашевой краской пластиковый стаканчик и увидите, как краска будет собираться в виде капель на поверхности и как будто бы не впитываться.
Соответственно, когда мы разрабатываем гаджеты и планируем сделать гидрофобное и олеофобное покрытие, чтобы жир не налипал на экран, а капли с него скатывались, нам нужно исходить из этой логики.
------------
Обязательно оцените статью лайком, напишите комментарий и подпишитесь на проект! Это очень важно для развития канала.
-------------
Советую также прочитать на нашем канале:
-----
