Явление смачивания. Краевой угол смачивания. Свойства тонких пленок.

⇐ ПредыдущаяСтр 18 из 21Следующая ⇒

Явления смачивания и несмачивания относятся к капиллярным явлениям. Капиллярными явлениями называют подъем или опускание жидкости к трубках с малым диаметром. Смачивание – это подъем жидкостей по капиллярам. Несмачивание – это опускание жидкости по капиллярам.

Жидкость поднимается по капиллярам до тех пор, пока сила тяжести не сравняется по модулю с результирующей сил поверхностного натяжения, т.е. не станет верным равенство

Высота столба жидкости рассчитывается по формуле:

При полном смачивании, когда высота столба жидкости будет равна:

При полном несмачивании , высота h < 0. Это значит, что уровень жидкости в капилляре будет ниже уровня жидкости в сосуде.

На поверхности стекла вода образует тонкую пленку, а ртуть собирается в капли. Это происходит потому, что сила притяжения молекул ртути друг к другу больше силы притяжения молекул ртути к молекулам стекла. Сила притяжения молекул воды друг к другу меньше силы притяжения молекул воды к молекулам стекла.

Вывод: если молекулы жидкости притягиваются к телу сильнее чем друг к другу, то жидкость смачивает тело. Если же наоборот – то жидкость не смачивает тело.

Смачивание, поверхностное явление, наблюдаемое при контакте жидкости с твердым телом в присутствии третьей фазы-газа (пара) или другой жидкости, которая не смешивается с первой (так называемое избирательное смачивание). Характерная особенность смачивание-наличие линий контакта трех фаз (линии смачивание).

Основные термодинамические характеристики смачивания - равновесный краевой угол смачивания q₀, работа адгезииW_a, теплота смачивания q_W. Равновесный краевой угол смачивание определяется наклоном поверхности жидкости(например, капли) к смоченной ею поверхности твердого тела; вершина угла находится на линии смачивание Равновесный краевой угол определяется уравнением Юнга:

cosq₀ = (s_s-s_sl)/s_sl,

где s_s и s_sl-соответствующе удельные свободные поверхностные энергии твердого тела на границе с газом и в контакте со смачивающей жидкостью, s_l-поверхностное натяжение жидкости.

Тонкие плёнки (англ. thin films) — тонкие слои материала, толщина которых находится в диапазоне от долей нанометра (моноатомного слоя) до нескольких микрон.

Тонкие плёнки могут быть твёрдыми или жидкими (реже — газообразными). Состав, структура и свойства тонких плёнок могут отличаться от таковых для объемной фазы, из которой образовалась тонкая плёнка. К твёрдым тонким пленкам относятся оксидные плёнки на поверхности металлов и искусственные плёночные покрытия, формируемые на различных материалах с целью создания приборов микроэлектроники, предотвращения коррозии, улучшения внешнего вида и т. п.

Получение и свойства Тонких пленок.

Нанесение тонких плёнок на подложку может осуществляться различными методами, наиболее часто используемые в научных исследованиях методы:

§ CVD-процесс,

§ PVD-процессы, в том числе

§ вакуумное термическое распыление.

Оказалось, что объекты, имеющие столь малые размеры, кардинально меняют свои свойства. Например, у столь малых объектов меняется температура плавления, степень переохлаждения и межплоскостное расстояние по сравнению с массивными объектами.

Феномологическая термодинамика объясняет столь необычные свойства увеличением роли поверхности с уменьшением объекта, ведь при уменьшении размера тела его объём уменьшается пропорционально r³3 , а площадь поверхности — r². Соответственно отношение V/S ведёт себя как 1/r.

Благодаря этому силы поверхностного натяжения, которые в массивных образцах не играют существенной роли, в нанообъектах становятся существенными. А поскольку силы поверхностного натяжения действуют в приповерхностном слое, их действие можно уподобить приложению внешнего давления, которое, как известно, может изменить как температуру плавления, так и межплоскостные расстояния.

С тонкими плёнками связаны такие явления, как технологии получения высокого вакуума, процессы и различные механизмы формирования пленок, многокомпонентные системы, технологические аспекты напыления, методы исследований, получения подложек и др. Исследование данных объектов имеет решающее значение для совершенствования микроэлектронных устройств и для науки в целом.

Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1767; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12 13 14 15 16 171819 20 21 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!