Просмотр кода страницы Адгезия

[[Файл:Drops I.jpg|thumb|[[Когезия (физика)|Когезия]] вынуждает воду формировать капли, [[поверхностное натяжение]] делает их почти сферическими, а адгезия держит их на поверхности другого вещества]]
[[Файл:Роса на бутоне розы.jpg|thumb|300px|Капли [[роса|росы]] на лепестках [[Роза|розы]] как пример адгезии]]
'''Адге́зия''' (от {{lang-la|adhaesio}} — «прилипание») в [[физика|физике]] — сцепление [[поверхность|поверхностей]] разнородных твёрдых и/или жидких тел{{sfn|Гиляров|1986|страницы=11}}. Адгезия обусловлена межмолекулярными взаимодействиями ([[Силы Ван-дер-Ваальса|Ван-дер-Ваальсовыми]], [[Полярность химических связей|полярными]], иногда — взаимной [[диффузия|диффузией]]) в поверхностном слое и характеризуется удельной работой, необходимой для разделения поверхностей. В некоторых случаях адгезия может оказаться сильнее, чем [[Когезия (физика)|когезия]], то есть сцепление внутри однородного материала, в таких случаях при приложении разрывающего усилия происходит ''когезионный разрыв'', то есть разрыв в объёме менее прочного из соприкасающихся материалов.

Определение с меньшей [[Достоверность|достоверностью]] и с большей [[ястность|ясностью]]: '''адге́зия''' — это способность «прилипать и удерживаться».

Частным случаем адгезии является ''аутогезия'' — связь между однородными конденсированными телами при их молекулярном контакте{{sfn|Зимон А. Д., Коллоидная химия|2015|с =47}}. При аутогезии сохраняется [[граница раздела]] между телами; этим аутогезия отличается от когезии, относящейся к связи между частицами внутри тела в пределах одной [[Термодинамическая фаза|фазы]] и характеризующей прочность конденсированных тел, то есть их способность противодействовать внешнему усилию{{sfn|Зимон А. Д., Коллоидная химия|2015|с =47}}.

Адгезия существенно влияет на природу трения соприкасающихся поверхностей: так, при взаимодействии поверхностей с низкой адгезией трение минимально. В качестве примера можно привести политетрафторэтилен ([[тефлон]]), который в силу низкой адгезии с большинством материалов обладает низким коэффициентом трения. Некоторые вещества со слоистой кристаллической решёткой ([[графит]], [[дисульфид молибдена]], гексагональный [[Нитрид бора]]), характеризующиеся одновременно низкими значениями адгезии и [[Когезия (физика)|когезии]], применяются в качестве твёрдых [[Смазочные материалы|смазок]].

Наиболее известные адгезионные эффекты — [[капиллярность]], [[смачиваемость]]/несмачиваемость, [[поверхностное натяжение]], [[Мениск (гидростатика)|мениск]] жидкости в узком капилляре, [[трение покоя]] двух абсолютно гладких поверхностей. Критерием адгезии в некоторых случаях может быть время отрыва слоя материала определенного размера от другого материала в [[ламинарность|ламинарном]] потоке жидкости.

Адгезия имеет место в процессах [[склеивание|склеивания]], [[пайка|пайки]], [[сварка|сварки]], [[покраска|нанесения покрытий]]. Адгезия матрицы и наполнителя [[композит]]ов (композиционных материалов) является также одним из важнейших факторов, влияющих на их прочность.

В [[биология|биологии]] клеточная адгезия — не просто соединение [[клетка|клеток]] между собой, а такое их соединение, которое приводит к формированию определённых правильных типов [[Гистология|гистологических]] структур, специфичных для данных типов клеток. Специфичность клеточной адгезии определяется наличием на поверхности клеток [[Молекулы клеточной адгезии|белков клеточной адгезии]] — [[интегрин]]ов, [[кадгерин]]ов и др. Например, адгезия [[тромбоцит]]ов на базальной мембране и на коллагеновых волокнах повреждённой сосудистой стенки.

В [[Антикоррозионная защита|антикоррозионной защите]] адгезия [[Лакокрасочные материалы|лакокрасочного материала]] к поверхности — наиболее важный параметр, влияющий на [[долговечность]] покрытия. Адгезия — прилипание лакокрасочного материала (ЛКМ) к окрашиваемой поверхности, одна из основных характеристик промышленных [[Лакокрасочные материалы|ЛКМ]]. Адгезия лакокрасочных материалов может иметь механическую, химическую или электромагнитную природу и измеряется силой отрыва лакокрасочного покрытия на единицу площади подложки. Хорошая адгезия лакокрасочного материала к окрашиваемой поверхности может быть обеспечена лишь при тщательной очистке поверхности от [[грязь|грязи]], [[жир]]а, [[Ржавчина|ржавчины]] и прочих загрязнений. Прочность адгезионного/когезионного отрыва лакокрасочного покрытия от защищаемой поверхности зависит от его толщины, для измерения которой используются толщиномеры [[Толщиномер мокрого слоя|мокрого]] и [[Толщиномер|сухого]] слоя . Для оценки адгезии/когезии ЛКМ приняты и утверждены критерии<ref>{{книга|автор=[[ISO]] 16276|часть=Антикоррозионная защита стальных конструкций защитными лакокрасочными системами. Оценка и принятые критерии адгезии/когезии (сила отрыва) покрытия|заглавие=ISO.org |оригинал=Corrosion protection of steel structures by protective paint systems — Assessment of, and acceptance criteria for, the adhesion/cohesion (fracture strength) of a coating|год=2007}}</ref>.

== Теории адгезии ==
{{Нет ссылок в разделе|дата=11 мая 2011}}
Адгезия представляет собой крайне сложное явление, с чем связано существование множества теорий, трактующих это явление с различных позиций. В настоящее время известны следующие теории адгезии:
* '''Адсорбционная теория''', согласно которой явление осуществляется в результате [[адсорбция|адсорбции]] адгезива на порах и трещинах поверхности субстрата.
* '''Механическая теория''' рассматривает адгезию как результат проявления сил межмолекулярного взаимодействия между контактирующими молекулами адгезива и субстрата.
* '''Электрическая теория''' отождествляет систему «адгезив — субстрат» с конденсатором, а [[двойной электрический слой]], возникающий при контакте двух разнородных поверхностей, — с обкладкой конденсатора.
* '''Электронная теория''' рассматривает адгезию как результат молекулярного взаимодействия поверхностей, различных по своей природе.
* '''Диффузионная теория''' сводит явление к взаимной или односторонней диффузии молекул адгезива и субстрата.
* '''Химическая теория''' объясняет адгезию не физическим, а химическим взаимодействием.

== Физическое описание ==
Адгезия представляет собой обратимую термодинамическую работу сил, направленных на разделение приведённых в контакт двух разнородных (гетерогенных) фаз. Описывается [[уравнение Дюпре|уравнением Дюпре]]:

<math>{Wa = \sigma_{13} + \sigma_{12} - \sigma_{23}}</math>

Где ''W<sub>a</sub>'' — обратимая работа адгезии на границе раздела фаз, σ<sub>13</sub> — поверхностная энергия на границе ''твёрдая поверхность-газ'' (ТГ), σ<sub>12</sub> — поверхностная энергия на границе ''жидкость-газ'' (ЖГ), σ<sub>23</sub> — поверхностная энергия на границе ''твёрдая поверхность-жидкость'' (ТЖ).

Работа адгезии связана с [[энергия Гиббса|энергией Гиббса]]:

<math>{Wa = -\Delta G^o}</math>

Отрицательное значение ΔG° указывает на снижение работы адгезии в результате образования межфазного натяжения.

Изменения энергии Гиббса системы в процессе адгезии:

<math>{\Delta G^o_1 = \sigma_{13} + \sigma_{12}}</math>

<math>{\Delta G^o_2 = \sigma_{23}}</math>

<math>{\Delta G^o = \Delta G^o_2 - \Delta G^o_1}</math>

<math>{\sigma_{23} - \sigma_{13} - \sigma_{12}  = \Delta G^o}</math>.

Адгезия неразрывно связана со многими [[поверхностные явления|поверхностными явлениями]], такими как [[смачивание]]. Если адгезия обуславливает связь между твёрдым телом и контактирующей с ним жидкостью, то смачивание является результатом подобной связи. [[Уравнение Дюпре-Юнга|Уравнение Дюпре—Юнга]] показывает отношение между адгезией и смачиванием:

<math>{Wa = \sigma_{12}(1 + \cos\theta)}</math>

где σ<sub>12</sub> — [[поверхностное натяжение]] на границе раздела двух фаз (жидкость-газ), cosθ — [[краевой угол смачивания]], ''W<sub>a</sub>'' — обратимая работа адгезии.

Прочность адгезионных контактов зависит не только от [[Слабое взаимодействие|слабых взаимодействий]] на границе поверхностей, но и от формы контакта. Контакты сложной формы начинают отрываться с краёв<ref>{{Статья|автор=Valentin L. Popov, Roman Pohrt, Qiang Li|заглавие=Strength of adhesive contacts: Influence of contact geometry and material gradients|ссылка=https://link.springer.com/article/10.1007/s40544-017-0177-3|язык=en|издание=Friction|год=2017-09-01|том=5|выпуск=3|страницы=308–325|issn=2223-7690, 2223-7704|doi=10.1007/s40544-017-0177-3|archivedate=2020-10-14|archiveurl=https://web.archive.org/web/20201014175543/https://link.springer.com/article/10.1007/s40544-017-0177-3}}</ref>, фронт отрыва затем распространяется к центру контакта вплоть до достижения некоторой критической конфигурации, при которой происходит мгновенная потеря контакта<ref>{{Cite web|url=https://www.youtube.com/watch?v=aV2W91d8vwQ|title=Science friction: Adhesion of complex shapes|author=Friction Physics|date=2017-12-06|accessdate=2017-12-30|archive-date=2021-05-07|archive-url=https://web.archive.org/web/20210507134804/https://www.youtube.com/watch?v=aV2W91d8vwQ|deadlink=no}}</ref>.

== См. также ==
* [[Клей]]
* [[Адсорбция]]
* [[Трение]]
* [[Адгезиметр]]
* [[Трение на наномасштабном уровне]]

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
{{Родственные проекты|Тема=Адгезия|Викисловарь=адгезия}}
* ''[[Дерягин, Борис Владимирович|Дерягин Б. В.]], Кротова Н. А., [[Смилга, Вольдемар Петрович|Смилга В. П.]]'' Адгезия твердых тел. — {{М.}}: Наука, 1973.
* ''Фрейдин А. С., Турусов Р. А.'' Свойства и расчет адгезионных соединений. — {{М.}}: Химия, 1990.
* Берлин А. А., Басин В. Е. Основы адгезии полимеров. — {{М.}}: Химия, 1974.
* {{книга|автор =Зимон А. Д.|заглавие =Коллоидная химия: Общий курс|ссылка= |издание =6-е изд|место =М.|издательство =Красанд|год =2015|том = |страниц =342|серия = |isbn =978-5-396-00641-6|ref =Зимон А. Д., Коллоидная химия}}
* ''Тризно М. С., Москалев Е. В.'' Клеи и склеивание. — Л.: Химия, 1980.
* [http://narod.ru/disk/4474963000/The_Theory_Of_Ideal_Adhesion%20(copy%203).pdf.html/ ''Белов П. А., Лурье С. А.'' Теория идеальных адгезионных взаимодействий. Механика композиционных материалов и конструкций, 2007 г., том 13, № 4, стр. 519]
* {{Книга:Биологический энциклопедический словарь|ref=Гиляров}}
* {{БСЭ3|Адге́зия|1|219—220|автор=Шимулис В. И.}}

== Ссылки ==
* [http://www.newchemistry.ru/glossary/glossary.php?gloss_id=25/ Информация с сайта NEWCHEMISTRY.RU]
* {{Из БСЭ|заглавие=Адгезия}}
{{Внешние ссылки}}

[[Категория:Физическая химия]]
[[Категория:Физические эффекты и явления]]
[[Категория:Коллоидная химия]]
[[Категория:Материаловедение]]
[[Категория:Химические свойства]]
[[Категория:Клеи]]
[[Категория:Сварка]]