表面能
材料表面相对于材料内部所多出的能量。把一个固体材料分解成小块需要破坏它内部的化学键,所以需要消耗能量。如果这个分解的过程是可逆的,那么把材料分解成小块所需要的能量与小块材料表面所增加的能量相等,即表面能增加。但事实上,只有在真空中刚刚形成的表面才符合上述能量守恒。因为新形成的表面是非常不稳定的,他们通过表面原子重组和相互间的反应,或者对周围其他分子或原子产生吸附,从而使表面能量降低。
表面能被定义为与散装材料本身相比材料表面的过剩能量。现在让我们考虑当液体与表面接触时会发生什么。如果液体分子比表面更强烈地彼此吸引,则液体不会很好地润湿表面,而是形成珠子。相反,如果表面有较大的吸引力,那么液体会扩散得更多。
因此,如果特定表面具有更高的表面能,则它将更容易润湿,并且由于润湿表面的能力反过来简单地定义表面的粘附特性,因此更容易胶合、印刷、涂漆或粘合到表面。
主要具有碳 - 氢(CH)键的表面往往具有低表面能,因此不容易润湿,例如蜡。具有大量氧 - 氢键(OH)的表面具有更高的表面能,因此具有更好的粘附特性。聚乙烯和聚丙烯是低能表面的实例。
等离子处理旨在通过从表面除去氢并将含氧物质附着在其位置来降低能的表面转化为更高能量的表面。其他“官能团”也可以在表面形成,以提供不同且有趣的特性。