物理的付着は、接触したときに、同じ材料または異なる材料の2つの以上の表面との間の結合です。これは、ファンデルワールス引力と、分子と材料の原子間に存在する静電相互作用によって生成されます。
ファンデルワールス力はすべての材料に存在し、魅力的であり、原子と分子の相互作用に由来します。ファンデルワールス力は、隣接する分子の電場によって分子内に作成された誘導または永久双極子によるものです。または原子核の周りの電子の瞬間双極子によって。
3つのM&Mを接着
静電相互作用は、2つの材料が接触したときの電気二重層の形成に基づいています。この相互作用により、クーロン力と呼ばれる電子を交換することにより、2つの材料間に静電引力が発生します。
物理的な付着は、液体が置かれている表面に液体を付着させます。たとえば、水をガラスの上に置くと、水とガラスの間の付着力により、表面に薄い均一な膜が形成されます。これらの力はガラス分子と水分子の間に作用し、ガラスの表面に水を保持します。
肉体的付着とは何ですか？
物理的付着とは、材料が接触したときに一緒にとどまることを可能にする材料の表面特性です。これは、固液接着の場合の表面自由エネルギー（ΔE）に直接関連しています。
液体-液体または液体-気体の付着の場合、表面自由エネルギーは界面または表面張力と呼ばれます。
表面自由エネルギーは、材料の表面積の単位を生成するために必要なエネルギーです。2つの材料の表面自由エネルギーから、付着の仕事（付着）を計算できます。
接着作業は、インターフェースを破壊して2つの新しい表面を作成するためにシステムに供給されるエネルギー量として定義されます。
接着力が大きいほど、2つの表面の分離に対する抵抗が大きくなります。接着作業は、接触したときの2つの異なる材料間の引力を測定します。
方程式
2つの材料1と2の分離の自由エネルギーは、分離後の自由エネルギー（最終 γ ）と分離前の自由エネルギー（初期 γ ）の差に等しくなります。
ΔE= W 12 = 最終 γ - 初期 γ=γ 1 +γ 2 - γ 12
γ 1 =は、材料1の表面自由エネルギー
γ 2 =材料2の表面自由エネルギー
量W 12は、材料の接着強度を測定する接着作業です。
γ 12 =界面自由エネルギー
接着が固体材料と液体材料の間にある場合、接着作業は次のようになります。
W SL =γ S +γ LV - γ SL
γ S =独自の蒸気と平衡にある固体の表面自由エネルギー
γ LV =蒸気と平衡にある液体の表面自由エネルギー
W SL =固体材料と液体の間の接着仕事
γ 12 =界面自由エネルギー
方程式は、界面に吸着された分子の単位長さあたりの力を測定する平衡圧力（πequil）の関数として記述されます。
π EQUIL =γ S - γ SV
γ SV =蒸気と平衡状態にある固体の表面自由エネルギー
W SL =π EQUIL +γ SV +γ LV - γ SL
代わりにγ SV - γ SL = γ LVのcosθ C我々が入手式
W SL =π EQUIL +γ SL（1 + COSθ C）
θ Cは、固体表面、液体の液滴、および蒸気との間の平衡接触角です。
三相接触角、固体液体および気体。
この方程式は、固体表面と液体表面の間の接着力を測定します。これは、両面の分子間の接着力によるものです。
例
タイヤグリップ
物理的なグリップは、タイヤの効率と安全性を評価するための重要な特性です。良好なグリップがなければ、タイヤは加速したり、車両にブレーキをかけたり、ある場所から別の場所にステアリングしたりすることができず、ドライバーの安全性が損なわれる可能性があります。
タイヤの付着は、タイヤ表面と舗装表面の間の摩擦力によるものです。高い安全性と効率は、荒れた表面と滑りやすい表面の両方、および異なる大気条件での付着に依存します。
このため、自動車工学は、濡れた路面でも良好な接着を可能にする適切なタイヤ設計を得ることに日々進歩しています。
磨かれたガラス板の接着
2つの研磨され湿らせたガラスプレートが接触すると、プレートの分離抵抗を克服するために適用する必要のある作業で観察される物理的な接着が発生します。
水分子は上部プレートの分子に結合し、同様に下部プレートに付着して、両方のプレートが分離するのを防ぎます。
水分子は互いに強い凝集力を持っていますが、分子間力によりガラス分子との強い接着力も示しています。
液体による2つのプレートの接着
歯科癒着
物理的付着の例としては、通常修復歯科治療で使用される歯に付着した歯垢があります。粘着性は、粘着性材料と歯牙構造の間の界面に現れます。
エナメル質と象牙質の歯組織への配置、およびセラミックやポリマーなどの人工構造物を歯科構造物に組み込む効率は、使用する材料の付着の度合いによって異なります。
構造物へのセメントの付着
レンガ、石材、石または鋼構造物へのセメントの良好な物理的接着は、垂直方向および接線方向の力から生じるエネルギーを、構造物とセメントを接合する表面に吸収する高い能力で表されます。負荷に耐える大容量。
良好な付着力を得るためには、セメントが構造物と接触するとき、セメントが配置される表面が十分に吸収され、表面が十分に粗いことが必要です。付着の欠如は、クラックおよび付着した材料の剥離をもたらす。
参考文献
- リー、L H.接着の基礎。ニューヨーク：Plenium Press、1991、pp。1〜150。
- Pocius、A V.接着剤、第27章。JEマーク。ポリマーの物理特性ハンドブック。ニューヨーク：スプリンガー、2007、pp。479-486。
- Israelachvili、JN。分子間および表面力。カリフォルニア州サンディエゴ：アカデミックプレス、1992年。
- 付着力と摩擦力の関係。Israelachvili、JN、Chen、You-Lung and Yoshizawa、H. 11、1994、Journal of Adhesion Science and Technology、Vol。8、pp。1231-1249。
- コロイドおよび表面化学の原理。 PCのHiemenzとニューヨークのRajagopalan：Marcel Dekker、Inc.、1997。