Адгезія

Адгезія утримує краплю на місці

Адге́зія (від лат. adhaesio — прилипання, зчеплення, притягання) — зв’язок між поверхневими шарами різнорідних тіл за їхнього контактування. Адгезія є результатом міжмолекулярної взаємодії, йонного чи металічного зв’язку. Розрізняють адгезію рідини, наслідком якої є змочування, і адгезію твердих тіл. Окремий випадок адгезії — автогезія, що виявляється при приляганні однорідних тіл. За адгезії й автогезії зберігається межа розділу фаз між тілами, на відміну від когезії, яка визначає зв’язок усередині тіла в межах однієї фази. Автогезія характерна для твердих плівок у багатошарових покриттях, визначає міцність дисперсних систем і композиційних матеріалів (порошків, ґрунтів, бетону тощо). Адгезія залежить від природи тіл, які контактують, властивостей їхніх поверхонь та площі контактування. Адгезія підсилюється, якщо одне чи обидва тіла електрично заряджені, якщо вразі контакту тіл утворюється донорно-акцепторний зв’язок, а також унаслідок капілярної конденсації парів (наприклад, водяної) на поверхнях, у результаті утворення хімічного зв’язку між адгезивом (тілом, що прилипло) і субстратом (твердою поверхнею). У процесі дифузії можливе взаємне проникнення молекул тіл, що контактують, розмиття межі розділу фаз і перехід адгезії в когезію. Величина адгезії може змінитися внаслідок адсорбції на межі розділу фаз. Між твердими тілами в рідкому середовищі формується тонкий шар рідини й виникає розклинювальний тиск, що перешкоджає адгезії. Можливість адгезії під час ізотермічного оборотного процесу визначається зменшенням вільної поверхневої енергії, яка дорівнює рівноважній роботі адгезії wа:

wа = (σ13 + σ23) – σ12,

де σ13, σ23 і σ12 — поверхневі натяги субстрату 1 і адгезиву 2 на межі з навколишнім середовищем 3 (наприклад, повітрям) до адгезії і за адгезії. Адгезія твердих тіл вимірюється величиною зовнішньої дії під час відривання адгезиву та визначається адгезивною міцністю, що залежить від розмірів (товщини, ширини) зразка, напрямку й швидкості прикладення зовнішніх сил. Зміна адгезії внаслідок виникнення подвійного електричного шару в зоні контактування та утворення донорно-акцепторного зв’язку для металів і кристалів визначається станами зовнішніх електронів атомів поверхневого шару і й дефектами кристалічних ґраток, напівпровідників — поверхневими станами й домішковими атомами, а діелектриків — дипольним моментом функціональних груп молекул на межі фаз. Підсилити адгезію можна шляхом активації, тобто зміною морфології та енергетичного стану поверхні механічним очищенням чи за допомогою розчинів, вакуумуванням, впливом електромагнітного випромінювання, йонним бомбардуванням. Значної адгезії металевих плівок досягають електроосадженням, металевих і неметалевих — термічним випаровуванням і вакуумним напиленням, тугоплавких плівок — за допомогою плазмового струменя. Сукупність методів визначення адгезії називають адгезіометрією, а прилади, що її вимірюють — адгезіометрами. Адгезію можна виміряти за допомогою прямих (зусилля в разі порушення адгезійного контакту), неруйнувальних (за зміною параметрів ультразвукових і електромагнітних хвиль унаслідок поглинання, відбиття чи заломлення) і непрямих (що характеризують адгезію лише відносно, наприклад, відшаровуванням плівок після надрізання, нахилом поверхні для порошків тощо) методів.

Література

1. Дерягин Б. В., Кротова Н. А., Смилга В. П. Адгезия твердых тел. Москва, 1973.
2. Басин В. Е. Адгезионная прочность. Москва, 1981.
3. Зимон А. Д. Что такое адгезия. Москва, 1983.

Автор ВУЕ

• М. Д. Тимочко