TUÂN THỦ VẬT LÝ: NÓ LÀ GÌ VÀ VÍ DỤ - VẬT LÝ - 2026

Sự kết dính vật lý là sự kết dính giữa hai hoặc nhiều bề mặt của cùng một vật liệu hoặc vật liệu khác nhau khi tiếp xúc. Nó được tạo ra bởi lực hút Van der Waals và tương tác tĩnh điện tồn tại giữa các phân tử và nguyên tử của vật liệu.

Lực Van der Waals có trong tất cả các vật liệu, có tính hấp dẫn và bắt nguồn từ các tương tác nguyên tử và phân tử. Lực Van der Waals là do các lưỡng cực cảm ứng hoặc vĩnh cửu tạo ra trong phân tử bởi điện trường của các phân tử lân cận; hoặc bằng lưỡng cực tức thời của các electron xung quanh hạt nhân nguyên tử.

Ba M&M được dán

Tương tác tĩnh điện dựa trên sự hình thành một lớp điện kép khi hai vật liệu tiếp xúc. Sự tương tác này tạo ra một lực hút tĩnh điện giữa hai vật liệu, bằng cách trao đổi các electron, được gọi là lực Coulomb.

Sự kết dính vật lý làm cho chất lỏng dính vào bề mặt mà nó nằm trên đó. Ví dụ, khi để nước trên kính, một lớp màng mỏng, đồng nhất hình thành trên bề mặt do lực bám dính giữa nước và kính. Các lực này tác động giữa các phân tử thủy tinh và phân tử nước, giữ nước trên bề mặt thủy tinh.

Tuân thủ vật lý là gì?

Tính kết dính vật lý là đặc tính bề mặt của vật liệu cho phép chúng ở lại với nhau khi tiếp xúc. Nó liên quan trực tiếp đến năng lượng tự do bề mặt (ΔE) đối với trường hợp kết dính rắn-lỏng.

Trong trường hợp kết dính lỏng-lỏng hoặc lỏng-khí, năng lượng tự do bề mặt được gọi là sức căng bề mặt hoặc bề mặt.

Năng lượng tự do bề mặt là năng lượng cần thiết để tạo ra một đơn vị diện tích bề mặt của vật liệu. Từ năng lượng tự do bề mặt của hai vật liệu, có thể tính được công của sự bám dính (bám dính).

Công việc kết dính được định nghĩa là lượng năng lượng được cung cấp cho một hệ thống để phá vỡ giao diện và tạo ra hai bề mặt mới.

Tác dụng bám dính càng lớn thì khả năng chống tách của hai bề mặt càng lớn. Công kết dính đo lực hút giữa hai vật liệu khác nhau khi tiếp xúc.

Phương trình

Năng lượng tự do phân tách của hai vật liệu 1 và 2 bằng hiệu giữa năng lượng tự do sau khi tách ( _{cuối cùng} ) và năng lượng tự do trước khi tách ( _{ban đầu} ).

ΔE = W ₁₂ = _{cuối cùng} γ - _{ban đầu} γ = γ ₁ + γ ₂ - γ ₁₂

γ ₁ = năng lượng tự do bề mặt của vật liệu 1

γ ₂ = năng lượng tự do bề mặt của vật liệu 2

Đại lượng W ₁₂ là công kết dính đo cường độ bám dính của vật liệu.

γ ₁₂ = năng lượng tự do giao diện

Khi sự kết dính giữa vật liệu rắn và vật liệu lỏng, công việc kết dính là:

W _SL = γ _S + γ _LV - γ _SL

γ _S = năng lượng tự do bề mặt của chất rắn cân bằng với hơi của chính nó

γ _LV = năng lượng tự do bề mặt của chất lỏng ở trạng thái cân bằng với hơi

W _SL = công việc kết dính giữa vật liệu rắn và chất lỏng

γ ₁₂ = năng lượng tự do giao diện

Phương trình được viết dưới dạng hàm của áp suất cân bằng (π _đều ) đo lực trên một đơn vị chiều dài của các phân tử bị hấp phụ tại mặt phân cách.

π _đều = γ _S - γ _SV

γ _SV = năng lượng tự do bề mặt của chất rắn cân bằng với hơi

W _SL = π _đều + γ _SV + γ _LV - γ _SL

Thay thế γ _SV - γ _SL = γ _LV cos θ _C vào phương trình ta thu được

W _SL = π _đều + γ _SL (1 + cos θ _C )

θ _C là góc tiếp xúc cân bằng giữa bề mặt rắn, giọt lỏng và hơi.

Góc tiếp xúc ba pha, thể rắn và thể khí.

Phương trình đo độ bám dính giữa bề mặt rắn và bề mặt lỏng do lực bám dính giữa các phân tử của cả hai bề mặt.

Ví dụ

Kẹp lốp

Độ bám vật lý là một đặc tính quan trọng để đánh giá hiệu quả và độ an toàn của lốp xe. Nếu không có độ bám tốt, lốp xe không thể tăng tốc, phanh xe hoặc chuyển hướng từ nơi này sang nơi khác, và sự an toàn của người lái xe có thể bị ảnh hưởng.

Độ bám dính của lốp là do lực ma sát giữa bề mặt lốp và mặt đường. Độ an toàn và hiệu quả cao sẽ phụ thuộc vào khả năng bám dính trên các bề mặt khác nhau, cả gồ ghề và trơn trượt, và trong các điều kiện khí quyển khác nhau.

Vì lý do này, các kỹ thuật ô tô ngày càng tiến bộ trong việc có được những thiết kế lốp phù hợp cho phép bám dính tốt ngay cả trên bề mặt ướt.

Sự kết dính của các tấm kính đánh bóng

Khi hai tấm thủy tinh được đánh bóng và làm ẩm tiếp xúc với nhau, chúng sẽ xảy ra hiện tượng kết dính vật lý được quan sát trong nỗ lực phải được áp dụng để vượt qua khả năng chống tách của các tấm.

Các phân tử nước liên kết với các phân tử của tấm trên và tương tự như vậy bám vào tấm dưới ngăn cả hai tấm tách ra.

Các phân tử nước có tính liên kết chặt chẽ với nhau nhưng cũng thể hiện sự kết dính chặt chẽ với các phân tử thủy tinh do lực giữa các phân tử.

Sự kết dính của hai tấm bằng chất lỏng

Dính răng

Một ví dụ về sự bám dính vật lý là một mảng bám răng bám vào răng thường được đặt trong các điều trị nha khoa phục hồi. Sự kết dính thể hiện ở mặt phân cách giữa vật liệu kết dính và cấu trúc răng.

Hiệu quả của việc đặt men và dentins trong mô răng, và kết hợp các cấu trúc nhân tạo như gốm và polyme thay thế cấu trúc răng, sẽ phụ thuộc vào mức độ kết dính của vật liệu được sử dụng.

Sự kết dính của xi măng với kết cấu

Khả năng kết dính vật lý tốt của xi măng với các kết cấu gạch, xây, đá hoặc thép được thể hiện ở khả năng hấp thụ cao năng lượng đến từ các lực bình thường và lực tiếp tuyến lên bề mặt liên kết giữa xi măng với các kết cấu, nghĩa là khả năng chịu tải cao.

Để có được độ bám dính tốt, khi xi măng gặp kết cấu, thì bề mặt cần đặt xi măng phải có đủ độ hấp thụ và bề mặt phải đủ nhám. Sự thiếu kết dính dẫn đến các vết nứt và sự tách rời của vật liệu kết dính.

Người giới thiệu

1. Lee, L H. Các nguyên tắc cơ bản về sự kết dính. New York: Plenium Press, 1991, pp. 1-150.
2. Chất kết dính Pocius, A V., Chương 27. JE Mark. Tính chất vật lý của Polyme Sổ tay. New York: Springer, 2007, pp. 479-486.
3. Israelachvili, J N. Lực lượng giữa các phân tử và bề mặt. San Diego, CA: Academic Press, 1992.
4. Mối quan hệ giữa lực dính và lực ma sát. Israelachvili, JN, Chen, You-Lung và Yoshizawa, H. 11, 1994, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Kết dính, Tập 8, pp. 1231-1249.
5. Nguyên lý của keo và hóa học bề mặt. Hiemenz, PC và Rajagopalan, R. New York: Marcel Dekker, Inc., 1997.