在微觀層面上,物質相內和表面層分子受到的作用力是不同的。相內分子作用力相互抵消,表面層分子受到內部分子的吸引力遠大于外部氣體分子的吸引力,這種作用力使液體表面的分子總是趨向于液體內部移動,使表面有自動收縮到最小面積的趨勢,我們把引起液體表面收縮的單位長度的力叫做表面張力。在體積相等的情況下,球形的表面積最小,樹葉上圓形的露珠就是由于表面張力存在的緣故。
表面張力是物質本身的性質,一般來說 一般σ(s)>σ(l),相同聚集態(tài)時σ(金屬鍵)>σ(離子鍵)>σ(極性共價鍵)>σ(非極性共價鍵)??梢钥闯鲦I的極性越強,σ越大,因為非極性共價鍵組成的非極性分子之間只有色散力,極性分子間有色散力、取向力、誘導力。其次金屬表面張力還與溫度、壓力和表面情況有關——溫度越高,分子作用力越小,表面張力降低;外觀越平整,表面張力越低。我們可以通過研磨、機械拋光、堿蝕、噴砂等方式按需求去減小或增大金屬的表面張力。
表面張力越小越容易在表面鋪展,溶液越容易潤濕固體。潤濕性的好壞決定于兩相的表面張力,比如固體-液體相,只有液體的表面張力低于固相的表面張力時,潤濕才可以發(fā)生。金屬表面張力對涂料的附著力有重要影響。如果金屬表面張力低,涂料容易在表面擴散而難以附著;如果金屬表面張力高,涂料則容易在表面形成球形,同樣難以附著。因此,在涂料工業(yè)中,需要根據金屬表面張力的大小來選擇適當的涂料。
在工業(yè)清洗領域,可以用達因筆來快速檢測清洗后工件表面的清潔度。由于以有機物為主的油污表面張力較低,其殘留在工件表面時會導致達因筆的劃痕不連續(xù)或者收縮,如果工件表面被清洗干凈,則劃痕連續(xù)且不收縮。
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不同達因值墨水在不同金屬上的鋪展/收縮程度