Atxikidura

Ur tanta batzuk armiarma sare bati atxikita.

Atxikidura materiaren propietatea da, zeinaren bidez substantzia bereko edo desberdinetako bi gainazal elkartzen eta moldatzen eta molekularteko indarren bidez elkartzen diren kontaktuan jartzen direnean.

Atxikimenduak oso zeregin garrantzitsua izan du eraikuntza-tekniken alderdi askotan. Adreilua morteroarekin (zementua) atxikitzea adibide garbia da.

Kohesioa eta atxikidura ezberdinak dira. Kohesioa gorputz beraren ondoan dauden partikulen arteko erakarpen indarra da, eta atxikidura, berriz, gorputz ezberdinen gainazalen arteko elkarrekintza^[1].

Gainazaleko energia

Gainazaleko energia, normalean, azalera jakin bat eraikitzeko behar den lana bezala definitzen da. Gainazaleko energia aztertzeko beste modu bat da lagin ontziratu bat zatitzeko behar den lanarekin erlazionatzea, bi azalera sortuz. Gainazal berriak berdinak badira, gainazal bakoitzaren energia edo gainazal-tentsioa (γ) zatiketaren lanaren erdiaren berdina da: γ = (1/2)W.

Gainazaleko energia materialaren itsasgarritasunaren proportzionala da. Gainazalak berdinak ez badira, Young-Dupré ekuazioa aplikatzen da: W₁₂ = γ₁ + γ₂ – γ_12, non γ₁ eta γ₂ bi gainazal berrien gainazaleko energiak diren eta γ₁₂ interfasearen energia den.

Metodologia hori beste euskarri batean gertatzen den mozketa eztabaidatzeko ere erabil daiteke: γ₁₂ = (1/2)W₁₂₁ = (1/2)W₂₁₂. Bi energia-kantitate horiek espezie bat bi zatitan banatzeko behar den energiari dagokio beste espezie baten medio batean dagoen bitartean. Era berean, hiru espezieko sistema baterako: γ₁₃ + γ₂₃ – γ₁₂ = W₁₂ + W₃₃ – W₁₃ – W₂₃ = W₁₃₂, non W₁₃₂ espeziearen bitarteko batean 1 espeziea eta 2 espeziea bereizteko energia den 3^[1].

Gainazal jakin batean gertatzen diren egoera fisikoa eta gertaerak ulertzeko, energia zatitzearen, gainazaleko energia eta gainazaleko tentsioaren terminologia oinarrizko ulertzea oso lagungarria da, baina, jarraian azalduko den moduan, aldagai horien teoriak efektu batzuk ere ematen ditu ingurunearekiko duen gainazal itsasgarrien praktikotasunari buruzkoa^[1].

Kohesioak ura tantak sortzea eragiten du, gainazaleko tentsioak esferikoak mantentzen ditu eta atxikidurak lekuan mantentzen ditu..

Ur tantak lauagoak dira Hibiscus lorean, atxikidura hobea baitute.

Material bat beste bati zergatik atxikitzen den azaltzeko bost mekanismo proposatu dira.

Atxikidura mekanikoa

Material itsasgarriek hutsuneak edo poroak betetzen dituzte gainazalak elkarrekin loturik mantentzen dituzten gainazaletan. Eskala handiko josteko formak daude; beste batzuetan, eskala ertaineko formak, hala nola Velcro, eta eskala txikian lan egiten duten ehunezko itsasgarri batzuk. Azaleko tentsioaren antzeko metodoa da

Atxikidura kimikoa

Bi material elkartuta, konposatu bat sor dezakete. Lotura sendoenak atomoen artean gertatzen dira permutazioa (lotura ionikoa) edo elektroiak partekatzen diren tokietan (lotura kobalentea). Lotura ahulagoa sortzen da jada partikula baten parte den hidrogeno-atomo bat beste nitrogeno, oxigeno edo fluor atomo batek erakartzen duenean; kasu horretan, hidrogeno-loturaz hitz egingo genuke. Atxikidura kimikoa gertatzen da bi gainazalen interfaze-atomoek lotura ionikoak, kobalenteak edo hidrogeno-loturak osatzen dituztenean.

Zentzu horretan, lotura kimikoaren atzean dagoen ingeniaritza-printzipioa nahiko erraza da: gainazaleko molekulak lotzen badira, gainazalak elkarri lotzen zaizkio lotura horien sare baten bidez. Kontuan izan behar da indar ioniko eta kobalente erakargarri horiek distantzia oso txikietan baino ez direla eraginkorrak —nanometro bat baino gutxiago. Horrek esan nahi du, oro har, bata bestearengandik oso hurbil lotu beharreko gainazalak ez ezik, lotura horiek nahiko hauskorrak direla beheko gainazalak elkarrekin eutsi behar direlako^[2].

Atxikidura sakabanatzailea

Atxikimendu dispertsatzailean, bi material elkarrekin eusten dira van der Waals-en indarren bitartez: bi molekulen arteko erakarpena, bakoitzak karga positiboa eta negatiboa duten eskualdeak dituena. Kasu horretan, molekula bakoitzak karga positibo edo negatibo handiagoko eskualde bat du, kontrako karga duen hurrengoarekin lotzen dena. Efektu hori propietate iraunkor edo aldi baterako izan daiteke eskualde batean elektroien etengabeko mugimenduaren ondorioz.

Gainazaleko zientzian, «atxikidura» terminoak beti atxikidura dispertsatzaileari egiten dio erreferentzia. Solido- eta likido-gas sistema normal batean (adibidez, airez inguratutako gainazalean likido tanta bat), ukipen-angelua erabiltzen da itsaskortasuna kuantifikatzeko. Ukipen-angelua baxua den kasuetan, atxikimendua oso presente dago. Hori, likidoaren eta solidoaren arteko azalera handiagoak, gainazaleko energia handiagoa dakarrelako da.

Atxikidura elektrostatikoa

Material eroale batzuek elektroiak pasatzen uzten dute, elkartzean potentzial-diferentzia bat sortuz. Horrek kondentsadorearen antzeko egitura sortzen du, eta, materialen artean, indar elektrostatiko erakargarria sortzen du.

Atxikidura difusiboa

Interfazea puntu-lerroaren bidez adierazten da. A) Loturarik gabeko polimeroak askeak dira interfazean zehar zabaltzeko. Begizta bat eta bi isats distal zabaltzen ikusten dira. B) Polimero gurutzatuak ez dira nahikoa aske zabaltzeko. C) «Ebakitutako» polimeroak oso libreak dira, isats asko interfazean zehar hedatzen direlarik.

Material batzuk difusio bidez elkartzen dira interfazean. Hori gerta daiteke bi materialen molekulak mugikorrak eta, elkarren artean, disolbagarriak direnean. Hori bereziki eraginkorra izango litzateke molekularen mutur bat beste material batera hedatzen den polimero-kateekin. Sinterizazioan parte hartzen duen mekanismoa ere bada. Hauts metalikoa edo zeramika presioa jasan eta berotzen denean, atomoak partikula batetik bestera zabaltzen dira. Horrek materiala homogeneizatzea eragiten du.

Difusio-lotura gainazal bateko espezieak ondoko gainazal batean sartzen direnean gertatzen da, jatorriko gainazalera fasean lotuta geratzen diren bitartean. Polimeroen mugimendu-askatasunak eragin handia du elkar-estekatzeko gaitasunean, eta, beraz, difusio-loturan. Esaterako, gurutzatutako polimeroak ez dira hedatzeko gai ukipen-puntu askotan elkarren artean lotzen direlako eta ondoko gainazalean biratzeko aske ez direlako. Gurutzatutako polimeroak, aitzitik, askeagoak dira ondoko fasean ibiltzeko isatsak eta loturak interfazean zehar luzatuz.

Behin interfazean zehar, ilarak eta begiztak aldeko loturak osatzen dituzte. Hauskorrak izan daitezkeen arren, nahiko sendoak dira lotura horien sare handi bat eratzen denean. Gainazal bakoitzaren kanpoaldeko geruzak funtsezko papera betetzen du interfazeen itsasgarritasun-propietateetan; izan ere, hatz-kopuru txiki batek ere —1,25 angstrom-eko isats luze bat edo bi baino gutxiago— van der Waalsen loturak handitu ditzake^[3].

Erreferentziak

↑ ^a ^b ^c J. N. Israelachvili, Intermolecular and Surface Forces (Academic Press, New York, 1985). chap. 15.
↑ K. Kendall. (1994). «Adhesion: Molecules and Mechanics» Science 263 (5154): 1720–5. doi:10.1126/science.263.5154.1720. PMID 17795378..
↑ N. Maeda; Chen, N; Tirrell, M; Israelachvili, JN. (2002). «Adhesion and Friction Mechanisms of Polymer-on-Polymer Surfaces» Science 297 (5580): 379–82. doi:10.1126/science.1072378. PMID 12130780..

Bibliografia

Ira N. Levine; «Fisikokimika» 1. liburukia; Bosgarren edizioa; 2004; McGraw Hill.

Ikus, gainera

Lekeda

Kanpo estekak

Datuak: Q188666
Multimedia: Adhesion / Q188666

[Israelachveli-1] J. N. Israelachvili, Intermolecular and Surface Forces (Academic Press, New York, 1985). chap. 15.

[Kendall-2] K. Kendall. (1994). «Adhesion: Molecules and Mechanics» Science 263 (5154): 1720–5. doi:10.1126/science.263.5154.1720. PMID 17795378..

[Maeda-3] N. Maeda; Chen, N; Tirrell, M; Israelachvili, JN. (2002). «Adhesion and Friction Mechanisms of Polymer-on-Polymer Surfaces» Science 297 (5580): 379–82. doi:10.1126/science.1072378. PMID 12130780..

[1]

[2]

[3]