Introduzione all'energia superficiale

Nozioni di base sull'energia superficiale

Tutti i materiali sono dotati di proprietà come densità o punto di fusione che ci aiutano a caratterizzarli e a distinguerli tra di loro. L'energia superficiale è un'altra proprietà dei materiali: è una misura di quanto le molecole di un materiale siano attratte l'una rispetto all'altra e rispetto alle molecole di altri materiali. L'energia superficiale è una buona misura di quanto la superficie possa aderire con facilità o meno.

Scopri in che modo i diversi livelli di energia superficiale possono rendere un materiale difficile o facile da fissare.

Che cosa si intende con bagnato?

La "bagnatura" o "bagnabilità" si verifica quando un liquido scorre o si diffonde se applicato sulla superficie di un solido. La bagnabilità consente all'adesivo di raggiungere un contatto stretto con la superficie di un materiale da incollare. A seconda dell'energia superficiale del materiale, un adesivo si spalma naturalmente e scorre sulla superficie o tende a sporgere. La bagnatura è una condizione necessaria per formare un legame adesivo.

Buona bagnabilità: l'acqua si diffonde
Bagnabilità insufficiente - goccioline che scivolano

Bagnabilità su materiali a energia superficiale maggiore e inferiore

I materiali con energia superficiale maggiore hanno un bagnabilità superiore rispetto ai materiali con bassa energia superficiale. Prendete in considerazione le pentole nelle immagini sopra. Se la padella ha una maggiore energia superficiale, le gocce d'acqua fluiranno attraverso la superficie in un film sottile. Se la padella è dotata di una bassa energia superficiale (magari con l'aggiunta di un rivestimento antiaderente), le gocce d'acqua scivoleranno via. Questo argomento verrà approfondito nelle sezioni successive.

Misurare l'energia superficiale

Quanto sia facile o difficile per un adesivo bagnare la superficie di un materiale dipende dall'energia superficiale del materiale. L'energia superficiale è, come ci si potrebbe aspettare, espressa in unità di energia per area. In genere, viene misurata in un'unità chiamata "dynes" dove 1 dyne/cm è pari a 1 mJ/m.

In genere, l'energia superficiale viene misurata con l'acqua. Quando una goccia d'acqua viene posizionata su una superficie, questa scivolerà fino a un certo punto. Teoricamente, se l'energia superficiale è zero, la goccia sarà una sfera perfetta. Al contrario, se l'energia superficiale è infinitamente alta, la goccia formerà una pellicola perfettamente uniforme. Per qualsiasi valore nel mezzo, possiamo misurare l'angolo che si forma sul bordo della goccia. (Per una sfera, l'angolo sarebbe a 0°; per una pellicola, sarebbe a 180°).

Nel caso ti stessi chiedendo:

Perché usare l'acqua per misurare le energie superficiali?

L'acqua è una scelta comune per misurare l'energia superficiale per diversi motivi. Cosa più importante, è facilmente disponibile. È anche facile da purificare, relativamente poco costosa, a bassa viscosità e raggiunge l'equilibrio molto rapidamente sulla superficie, generalmente entro 60 secondi. Immagina di usare qualcosa come la pece per misurare l'energia di superficie. Potrebbe richiedere alcune centinaia di anni.

Scopri l'esperimento con goccia di pece, l'esperimento di laboratorio più lungo al mondo

Serie didattica sulla scienza dell'adesione

La serie didattica sulla scienza dell'adesione è progettata per essere un'introduzione completa alla tecnologia dell'adesione e all'utilizzo di nastri e adesivi in attività di progettazione. Visita la pagina Scienza dell'adesione per visualizzare tutti gli articoli o scegli tra i seguenti argomenti selezionati.