Макет страницы
Анализ уравнения (11.24) показывает, что жидкости, не смачивающие поверхность, могут проникать в мелкие поры и капилляры гидрофобных материалов под действием значительного давления. Например, в парафинированные капилляры (9«105°) диаметром 0,1 мм вода может проникнуть, если ее уровень над поверхностью составляет около 0,1 м.
Критерий смачивания можно выразить через работу адгезии Wa и работу когезии W1. (см. с. 38). Так как
то из (11.23) следует
W3 = O-I12(1+cos 9)
и
cos0=2-^zZc. (1125)
Соотношение (11.25) называется уравнением Дюпре.
Таким образом, чем больше разность между работой адгезии и работой когезии, тем лучше жидкость смачивает поверхность.
Уравнения (11.23) и (11.25) применимы для гладких поверхностей. На шероховатой поверхности имеются микротрещины и микровыступы, площадь которых не учитывается. Различия в площади фактического контакта гладкой и шероховатой поверхностей являются основной причиной изменения показателей, характеризующих смачивание.
Обозначим отношение истинной площади твердой поверхности к площади, вычисляемой по ее геометрическим размерам г\ (гд^О-Эта величина называется шероховатостью. Если на единицу определенной макроскопически площади нанесена жидкость, то с учетом шероховатости работа адгезии Wf определяется по формуле
B1T-O112 + К л-а2, |) гД. (11.26)
Шероховатость поверхности не влияет на работу когезии жидкости. Поэтому имеем
2W*~WC cos 91П=-L-£,
cosUW=—:--г.. (11.27)
Уравнение (11.27), связывающее косинус краевого угла смачивания с шероховатостью поверхности, называется уравнением Венцеля — Дерягина Анализ его показывает, что с увеличением шероховатости повышается кажущаяся смачиваемость гидрофильной поверхности и уменьшается критерий смачивания для гидрофобной. Действительно, так как гд>1, то выполняются соотношения:
4 —Ml
49
