Содержание

Адгезия покрытий, материалов, методы определения прочности адгезии

При таком процессе адгезии осуществляется притяжение разных видов веществ на молекулярном уровне. Ей могут быть подвержены и твердые тела и жидкие.

Определение адгезии

Слово адгезия в переводе с латинского обозначает сцепление. Это процесс, при котором на два вещества притягиваются друг к другу. Их молекулы сцепляются между собой. В результате для того чтобы разъединить два вещества необходимо произвести внешнее воздействие.

Данное является представляет собой поверхностный процесс, который является типичным почти для всех систем дисперсного типа. Данное явление возможно между таким, комбинациями веществ:

  • жидкость +жидкость,
  • твердое тело+твердое тело,
  • жидкое тело + твердое тело.

Все материалы, которые начинают взаимодействовать друг с другом при адгезии, называются субстратами. Вещества, которые обеспечивают субстратам плотное сцепление получили название адгезивов.

В большинстве своем все субстраты представлены твердыми материалами, которые могут быть металлами, полимерными материалами, пластмассой, керамическим материалом. Адгезивы представлены преимущественно жидкими веществами. Хорошим примером адгезива является такая жидкость, как клей.

Данный процесс может быть результатом:

  • механического воздействия на материалы для сцепления. В этом случае для того, чтобы вещества скрепились необходимо добавление определенных дополнительных веществ и использование механических методов сцепления.
  • появления взаимосвязи между молекулами веществ.
  • Образования двойного электрического слоя. Такое явление происходит, когда электрический заряд переносится с одного вещества на другое.

В настоящее время не редко встречаются случаи, когда процесс адгезии между веществами появляется в результате влияния смешанных факторов.

Прочность адгезии

Прочность адгезии представляет собой показатель того, как плотно сцепляются между собой те или иные вещества. На сегодняшний день прочность адгезионного взаимодействия двух веществ можно определить, используя три группы специально-выработанных методов:

  1. Методы отрыва. Они подразделяются еще на множество способов определения адгезионной прочности. Для определении степени сцепления двух материалов необходимо постараться, используя внешнюю силу разорвать связь между вещества. В зависимости от скрепленных материалов здесь можно применять метод одновременного отрыва, или метод последовательного отрыва.
  2. Метод фактической адгезии без вмешательства в конструкцию, созданную путем сцепления двух материалов.

При использовании разных методов могут получиться различные показатели, которые зависят во многом от толщины двух материалов. Берется во внимание скорость отслаивания и угол, под которым необходимо осуществлять разъединение.

Адгезия материалов

В современном мире встречаются различные виды адгезии материалов. Сегодня адгезия полимеров является не редким явлением. При смешивании разных веществ очень важно, чтобы их активные центры взаимодействовали друг с другом. На границе взаимодействия двух веществ образуются электрически заряженные частицы, которые обеспечивают прочное соединение материалов.

Адгезия клея представляет собой процесс притяжения двух веществ путем механического взаимодействия из вне. Клей применяется для склеивания двух материалов в целях создания одного предмета. Прочность скрепления материалов зависит от того, какой прочностью обладает клей при соприкосновении с отдельными видами материалов. Для склеивания материалов, которые плохо взаимодействуют друг с другом, необходимо усилить действие клея. Для этого можно просто использовать специальный активатор. Благодаря нему образуется прочная адгезия.

Очень часто в современном мире приходится иметь дело со скреплением таких материалов, как бетон и металлы. Адгезия бетона к металлу является достаточно не прочной. Чаще в строительстве применяются специальные смеси, которые обеспечивают надежное скрепление данных материалов. Также не редко применяется строительная пена, которая заставляет металлы и бетон образовывать устойчивую систему.

Метод адгезии

Методы определения адгезии представляют собой способы, при помощи которых устанавливается то, как различные материалы могут взаимодействовать между собой в пределах определенной специфики. Разные строительные объекты и бытовые приспособления созданы из материалов, которые скреплены между собой. Для того чтобы они функционировали в нормальном режиме и не нанесли вреда необходимо тщательно контролировать уровень адгезии между веществами.

Измерение адгезии осуществляется при помощи специализированных приборов, которые позволяют на производственном этапе определить, как прочно изделия прикрепляются друг к другу после использования тех или иных методов скрепления.

Адгезия лакокрасочных материалов

Адгезия лакокрасочных покрытий представляет собой сцепление краски с различными материалами. Чаще всего встречается адгезии лакокрасочного вещества и металла. Для того чтобы покрыть металлические изделия слоем краски изначально проводятся тесты взаимодействия двух материалов. Учитывается то, каким слоем необходимо нанести лакокрасочное вещество для того, чтобы определить его степень адсорбции. В последующем определяется уровень взаимодействия красящей пленки и материала, которым она покрывается.

Определение адгезии лакокрасочных, цементных покрытий, гидроизоляции, стяжки

При покупке штукатурных и лакокрасочных составов, часто видим или слышим фразу «средство обеспечивает хорошую адгезию» или «высокие адгезионные свойства». Значение термина многим не понятно.

Предлагаем выяснить, что означает «адгезия», зачем она нужна и почему важна?

Что такое адгезия?

Адгезия означает сцепление поверхностей разнородных твёрдых и/или жидких тел (из физики).

В строительной индустрии термин означает способность покрытия к прочному сцеплению с поверхность основания.  

Адгезию делят на:

  • физическую – возникает по причине сцепления молекул;
  • химическую – возникает по причине химического воздействия веществ.

Интенсивность сцепления измеряется в МПа (мегапаскалях) и обозначает усилие, которые нужно приложить, чтобы отделить покрытие от основания.

Адгезия – одно из основных характеристик любого покрытия. От нее зависит надежность и прочность соединения, склеивания разных типов материалов, трудозатратность при проведении работ. 

Методы и стоимость определения адгезии

№ п/п Наименование испытания Нормативный документ Стоимость в рублях

Определение адгезии

40 Адгезия лакокрасочных покрытий  ГОСТ 15140-78 800
41 Адгезия гидроизоляционного покрытия 

ГОСТ 28574-90

ГОСТ 26589-94

СНиП 3. 04.01-87

1 000
42 Адгезия растворов строительных на цементной основе  ГОСТ 31356-2007 1 000

Значимость адгезии для разных материалов

Свойства адгезии очень важны для отделочных и строительных составов. В первую очередь нужно обращать внимание на уровень адгезии следующих типов:

  • Цементно-песчаные составы. От качества их склеивания напрямую зависит безопасность строения. Например, при использовании клея с плохой адгезией для укладки кирпича, он долго не продержится.
  • Краски и лаки. Чем выше показатели адгезии, тем долговечнее они будут держаться.
  • Смеси на основе гипса. От качества прилипания напрямую зависит качество декоративной отделки.
  • Герметики, клеи и клеящие составы. В этом случает качество склеивания зависит от материалов.
  • Гидроизоляционных материалов. Показатели адгезии влияют на защитный барьер от возникновения трещин, повышения влажности, сырости.  

Методы повышения адгезии

Адгезионные свойства можно улучшить, использую комплекс мер, которые воздействую на химические и физические свойства материалов. Например, можно добавить различные примеси, которые повысят прилипание и проникновение. Эти примеси используются как промежуточный слой, к ним можно отнести грунтовки или специальные жидкости.

Адгезионные свойства лакокрасочных материалов

Адгезионные свойства материалов зависит от того, на какую поверхность они будут наноситься.  

Максимальные значения склеивания достигаются при обработке шероховатых материалов.

Подробнее о методах можно почитать в статье >>

При покупке штукатурных и лакокрасочных составов, часто видим или слышим фразу «средство обеспечивает хорошую адгезию» или «высокие адгезионные свойства». Значение термина многим не понятно.

Предлагаем выяснить, что означает «адгезия», зачем она нужна и почему важна?

Что такое адгезия?

Адгезия означает сцепление поверхностей разнородных твёрдых и/или жидких тел (из физики).

В строительной индустрии термин означает способность покрытия к прочному сцеплению с поверхность основания. 

Адгезию делят на:

  • физическую – возникает по причине сцепления молекул;
  • химическую – возникает по причине химического воздействия веществ.

Интенсивность сцепления измеряется в МПа (мегапаскалях) и обозначает усилие, которые нужно приложить, чтобы отделить покрытие от основания.

Адгезия – одно из основных характеристик любого покрытия. От нее зависит надежность и прочность соединения, склеивания разных типов материалов, трудозатратность при проведении работ. 

Методы и стоимость определения адгезии

№ п/п Наименование испытания Нормативный документ Стоимость в рублях

Определение адгезии

40 Адгезия лакокрасочных покрытий  ГОСТ 15140-78 800
41 Адгезия гидроизоляционного покрытия 

ГОСТ 28574-90

ГОСТ 26589-94

СНиП 3. 04.01-87

1 000
42 Адгезия растворов строительных на цементной основе  ГОСТ 31356-2007 1 000

Значимость адгезии для разных материалов

Свойства адгезии очень важны для отделочных и строительных составов. В первую очередь нужно обращать внимание на уровень адгезии следующих типов:

  • Цементно-песчаные составы. От качества их склеивания напрямую зависит безопасность строения. Например, при использовании клея с плохой адгезией для укладки кирпича, он долго не продержится.
  • Краски и лаки. Чем выше показатели адгезии, тем долговечнее они будут держаться.
  • Смеси на основе гипса. От качества прилипания напрямую зависит качество декоративной отделки.
  • Герметики, клеи и клеящие составы. В этом случает качество склеивания зависит от материалов.
  • Гидроизоляционных материалов. Показатели адгезии влияют на защитный барьер от возникновения трещин, повышения влажности, сырости.  

Методы повышения адгезии

Адгезионные свойства можно улучшить, использую комплекс мер, которые воздействую на химические и физические свойства материалов. Например, можно добавить различные примеси, которые повысят прилипание и проникновение. Эти примеси используются как промежуточный слой, к ним можно отнести грунтовки или специальные жидкости.

Адгезионные свойства лакокрасочных материалов

Адгезионные свойства материалов зависит от того, на какую поверхность они будут наноситься.  

Максимальные значения склеивания достигаются при обработке шероховатых материалов.

Подробнее о методах можно почитать в статье >>

Адгезия (прочность сцепления) строительных и отделочных материалов

Надежность и качество строительных работ во многом зависят от состава и характеристик материалов, при этом важную роль играет адгезия – прочность сцепления.

Комплекс мероприятий по определению адгезии стоит поручать профессиональным специалистам. Для этого вы всегда можете обратиться в Строительную лабораторию «Тест Констракшн».

На свойство адгезии в первую очередь влияет поверхность, на которую будут наноситься материалы. При определении характеристики необходимо учитывать следующие факторы:

  • в случае обработки шероховатых поверхностей показатель сцепления достигает максимальных значений – гладкие будут иметь небольшую площадь соприкосновения с составами;
  • вещества проникают в пористые поверхности, из-за чего удаление покрытий возможно при механическом воздействии (к примеру, лак и краску часто снимают посредством шлифовки) — многое зависит от структуры конкретных материалов, на которые осуществляется нанесение.

Методы определения адгезии

Определение адгезии методом отрыва

Перед проведением испытаний выясняются особенности исследуемых материалов и их применение. Определение прочности сцепления материалов заключается в измерении силы, необходимой для отрыва покрытия от поверхности. При проведении испытаний используется специальный металлический диск и адгезиметр.

При выполнении работ на производстве на всех видах конструкций выбирают минимум по 5 участков определенной площади, расположенных на расстоянии не менее 300 мм друг от друга. На испытаниях на материалы приклеивают металлические диски, после чего происходит надрезание покрытия по периметру наклеенных элементов.

Использование металлических дисков также предусматривается при проведении испытаний незащищенных.

Проверка адгезии покрытий с конкретными поверхностями осуществляется после затвердения клея, присоединяющего диски к материалам. Посредством отрыва изделий специальным устройством – адгезиметром определяются нужные показатели.

Определение адгезии Х- образными надрезами

Адгезию определяют методом Х-образного надреза и оценивают по качеству, используя шкалу от 0 до 5 баллов.

Метод Х-образного надреза может быть использован на покрытиях любой толщины и для твердых покрытий.

Покрытия, которые содержат пигменты или наполнители в форме чешуек, такой метод может давать недостоверные результаты. Поэтому мы рекомендуем использовать методы, которые дает производитель материалов.

Для проведения Х-образного надреза делают два надреза под углом друг к другу в форме буквы «X». На место надреза накладывают липкую ленту, после чего плотно прижимают ленту к покрытию, далее ее удаляют под определенным углом вместе с отслоившимися участками покрытия.

Определение адгезии методом решетчатых надрезов

Перед испытанием окрашенные пластинки выдерживают при температуре около 23С и относительной влажности около 50% не менее 16 ч, если другие условия не оговорены в документации производителя.

Длина надреза должно составлять не менее 20 мм и в каждом направлении решетчатого рисунка должно равняться шести. Расстояние между надрезами нужно соблюдать одинаковым.

Нормы расстояний между надрезами:

  • до 60 мкм — расстояние 1 мм для твердых поверхностей. К таким поверхностям относятся пластмасса или металл;
  • до 60 мкм — расстояние 2 мм для мягких поверхностей. К таким поверхностям относятся штукатурка или древесина;
  • от 61 до 120 мкм — расстояние 2 мм для мягких и твердых поверхностей;
  • от 121 до 250 мкм — расстояние 3 мм для мягких и твердых поверхностей.

Для покрытий толщиной более 250 мкм используют метод определения адгезии Х-образным надрезом.

Результаты испытания в ходе проведения данного метода выражают в баллах в соответствии с наблюдаемыми разрушениями.

Специалисты Строительной лаборатории «Тест Констракшн» помогут подобрать оптимальный метод выполнения испытаний, учитывая характеристики материалов и их назначение, а также особенности поверхностей.

Наша лаборатория отличаемся профессиональным и ответственным подходом к каждому процессу, поэтому гарантируем точность полученных данных.

Ознакомиться со стоимостью испытаний можно на странице с Ценами >>

Методы определения адгезии пленок — Энциклопедия по машиностроению XXL

Методы определения адгезии пленок  [c.64]

Из косвенных методов определения адгезии пленок мы здесь остановимся только на двух методе определения на прессе и методе решетчатого надреза, имеющих некоторое практическое значение i2,i3  [c.231]

Вибрационный метод. Впервые вибрационный метод был предложен для определения адгезии пленок . Позднее Лар-сен определял силы адгезии шарообразных частиц к волокнам, вибрирующим с частотой порядка десятков герц. Этот метод был усовершенствован и расширен путем применения звуковых и ультразвуковых колебаний.  [c.47]


Количественные методы определения адгезии часто дают противоречивые результаты. Нельзя применять один и тот же метод для любого покрытия. Исследование адгезии полимерных пленок различными методами, проведенное П. И. Зубовым,  [c.209]

Прежде чем приступить к рассмотрению методов определения адгезионной прочности путем отрыва пленок, необходимо дать классификацию применяемым методам. Все существующие методы оценки адгезионной прочности можно разделить на три группы. К первой группе относятся методы определения адгезии путем отрыва пленок, который происходит в р езультате нарушения адгезионного взаимодействия между адгезивом и субстратом. Вторая группа методов основана на определении фактической адгезии пленок без нарушения адгезионного взаимодействия. Третья группа методов дает возможность получить относительные характеристики адгезионного взаимодействия — так называемые косвенные методы оценки адгезии.  [c.65]

Определение степени прилипаемости лакокрасочных пленок к поверхности имеет особенное значение при испытании лакокрасочных покрытий на основе полимеризационных смол. Однако до сих пор методы определения адгезии не нашли широкого применения в промышленности и в большинстве случаев не отражены в технических условиях на лакокрасочные материалы.[c.219]

Метод определении адгезии красок, применяемых в полиграфической промышленности, предложенный Г. В. Полянским 27. 32 пригоден только для определения адгезии слоя еще в жидкой краске или пленок с весьма слабой адгезией.  [c.221]

Лучшими методами, определяющими адгезию пленок, являются методы, основанные на непосредственном отрывании пленки от поверхности и определении работы отрыва (методы Дерягина, Орлова и др.). Хорошими методами следует считать методы, основанные на определении силы сопротивления, преодолевающей прилипание пленки к подложке, при приложении усилия, действующего по принципу клина, либо при приложении бокового усилия по принципу подрезания пленки и сдвигания отрезанной полоски вбок лезвием ножа.  [c.221]

Этот метод определения адгезии лакокрасочных пленок очень прост и при соблюдении постоянных условий может дать хорошие результаты при испытании ряда лакокрасочных материалов, в первую очередь лаков и красок, приготовленных на основе полимеризационных смол. Как и другие методы, основанные на отрыве пленки от поверхности, метод Дерягина не может быть применен для испытания пленок, адгезия которых превышает силы внутреннего сцепления молекул пленки (таково, например, большинство масляно-смоляных пленок). Кроме того, недостатком этого метода является зависимость результатов от скорости отрыва,, которая меняется при изменении веса груза и величины угла отрыва.  [c.223]


Согласно методу определения адгезии лакокрасочных мате риалов, разработанному в НИИЛК , пленка снимается с подложки приспособлением, действующим по принципу клина. Сила сопротивления пленки снятию измеряется динамометром (рис. 108).  [c.227]

Определение адгезии пленки к защищаемой поверхности. В практических условиях адгезию определяют методом надреза . Пленку прорезают лезвием безопасной бритвы вдоль и поперек (6 надрезов длиной 10—20 мм с расстояниями между разрезами 0,5 или 1,5 мм). При этом образуется решетка, состоящая из 25 квадратов одинакового размера. Адгезия определяется степенью осыпания нли выкрашивания пленки из этой решетки при легком нажатии на пленку пальцем, ногтем или лезвием бритвы.  [c.512]

Для определения адгезии металлических пленок к подложкам применялся метод скользящего индентора [9, 13]. По поверхности пленки перемещался тщательно отполированный наконечник из твердого сплава (радиусом округления 50 мкм), на который прикладывали нагрузки различной величины. При критической нагрузке пленка срывается с подложки и по пути движения остается свободный от пленки канал, появление которого фиксировали с помощью микроскопа.  [c.16]

Наиболее перспективно для определения адгезионной прочности по этой методике использовать образец с десятью отверстиями, проводя 10 параллельных определений. При определении адгезии по этому методу отмечено, что наблюдается определенная зависимость J , от толщины покрытия в случае трехкратного увеличения толщины пленки адгезия возрастает почти в два раза.[c.67]

Метод определения адгезионной прочности покрытий путем отслаивания жидкостью. Этим методом можно определить истинную адгезию покрытия (полностью исключив когезионное или смешанное разрушение), поскольку пленка от подложки отделяется строго по границе покрытие-подложка. Метод основан на том, что в область адгезионного контакта под давлением подводится ад-  [c.76]

Расхождение в толщине пленки не должно превышать 5 мкм. Для определения адгезии наибольшее распространение нашли методы решетчатых надрезов и параллельных надрезов.  [c.67]

Хорошие результаты получаются также при определении адгезии методом отслаивания подложки от покрытия, если его. наносить на алюминиевую фольгу толщиной 50 мкм [34]. После нанесения первого слоя покрытия оно армируется, например стеклотканью или стеклосеткой. Последующие слои покрытия наносят уже на армирующий материал. Затем покрытие высушивают, после чего алюминиевую фольгу разрезают на отдельные прямоугольные полоски шириной 10 мм, длиной 80—90 мм и вручную частично отслаивают и отгибают на 180° по отношению к пленке.[c.210]

Соотношение между силой и работой отрыва можно проследить на примере расщепления однородного материала, в частности слюды [17, 18]. Процесс расщепления связан с определением когезионной прочности. Он имеет много общего с методом определения адгезионной прочности путем отслаивания нленок. При расщеплении (см. рис. 1,2в) сила отрыва обладает расклинивающим действием. Это равноценно приложению двух противоположно направленных сил i oтp При отрыве пленки отслаиванием (рис. 1,26) сила i oтp действует лишь на адгезив.  [c.27]

При определении сил адгезии частиц путем их отрыва определяется фактическая адгезия, так как силы отрыва равны, но направлены противоположно адгезионному взаимодействию. При оценке работы адгезии жидкости по краевому углу и поверхностному натяжению жидкости определяется равновесная работа адгезии. А при измерении адгезии пленок методом их отрыва определяется адгезионная прочность, которая не равна фактической адгезии, а составляет только часть ее. Лишь при помош и методов, основанных на неразрушении контакта адгезива и субстрата, возможно определение фактической адгезии.  [c.64]


Разберем прежде всего методы, относящиеся к первой группе, основанные на отрыве пленок. Это рассмотрение будет проведено с позиций определения адгезионной прочности, т. е. связи равновесной и неравновесной адгезии. Что касается аппаратурного оформления методов определения адгезионной нрочности, то следует использовать имеющиеся по этому вопросу сведения, опубликованные в других книгах [4, 5, 8].  [c.65]

Метод отслаивания при внешней силе отрыва, направленной под углом 180°, применяется для определения адгезионной прочности пленок к гибкой основе. В качестве такой основы может применяться алюминиевая фольга. В этих условиях важное значение приобретает метод закрепления образцов. Возможные варианты закрепления образцов и фиксации угла 180° при определении адгезии тонких пленок к гибкой основе даны на рис. П,4 [57].  [c.72]

Метод царапания используют для определения адгезии тонких пленок, когда другими методами невозможно определить адгезионную прочность. Так, методом царапания определяли адгезию тонких пленок Т1С, получаемых вакуумным напылением, к быстрорежущей стали. Царапание осуществляли при помощи алмазного наконечника радиусом 35 мкм при длине наносимой полосы 1 см. Факт нарушения целостности пленки фиксировали при помощи пучка электронов [68].  [c.79]

Метод штифтов, так же как и его разновидность — метод скручивания штифтов, имеют ряд недостатков. Часть работы и сила отрыва затрачиваются на преодоление трения штифта о матрицу, ликвидацию спаек, которые могут образовываться после механической обработки (строгание, шлифование и т. д.) штифта совместно с матрицей. Кроме того, возможно затекание части раствора, из которого формируется пленка, в зазор между штифтом и матрицей. Непроизводительные потери трудно учесть. От них будет зависеть адгезионная прочность тонких нленок. Поэтому определение адгезии методом штифтов требует хорошо отлаженной аппаратуры и точного соблюдения методики измерений. Несмотря на отмеченные недостатки, метод штифтов все же можно считать основным для определения адгезионной прочности тонких пленок.  [c.88]

Метод решетчатых надрезов. По существующему стандарту (ГОСТ 15140-78. Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии) адгезию по методу решетчатых надрезов определяют визуально и оценивают по четырехбалльной системе или по числу квадратов пленки, отслоившихся от подложки. Решетчатые надрезы наносят с помощью простейшего устройства, рабочей частью которого являются лезвия (рис. 43). Расстояние между резцом-лезвием и рабочим резцом составляет 2, между рабочими резцами —  [c.71]

При применении этого метода покрытие надрезают острием перочинного ножа и отмечают степень закручивания пленки. При таком испытании хрупкие покрытия крошатся, покрытия со средней эластичностью сначала образуют мелкие завитки, а затем завитки крошатся. Эластичное покрытие дает завитки, долго сохраняющие свою форму. Этот метод испытания описан в государственном стандарте ТТ-Р-141Ь, метод 617,1. Этим методом можно определять одновременно и относительную твердость покрытия и его адгезию. Его разновидности будут описаны ниже при рассмотрении методов определения адгезии.  [c.730]

Адгезия пленок и адгезия слоя частпц. Исходя нз особенностей формирования пленок (см. рис. 1,16, в), рассмотрим связь между адгезией слоя частиц и адгезией пленок. Адгезия частиц помимо своего самостоятельного значения иногда используется для моделирования адгезионного взаимодействия пленок. Такое моделирование вызвано простотой методов определения адгезии частиц и отсутствием побочных явлений при отрыве прилипших частиц. Адгезия слоя частиц [1] оценивается при помощи силы в расчете на единицу площади поверхности или на 1 частицу Связь между  [c.60]

Методы, основанные на измерении твердости пленки. К числу косвенных методов относятся методы, основанные на определении твердости прилипшей пленки. Адгезионная прочность может быть непосредственно связана с твердостью пленки. Такая связь, например, установлена для адгезии пленок из сополимера метилметакри-лата к следующим поверхностям алюминия, кадмия, никеля, железа и золота [66]. Максимум твердости для всех субстратов, равный 6 -10 Н/м, достигается при толщине пленки 50—70 мкм. Максимальной твердости соответствует максимальная прочность пленки. Однако прямая связь между твердостью прилипшей пленки и ее адгезионной прочностью скорее является исключением, чем правилом. Поэтому метод определения адгезии, основанный на измерении твердости покрытия, является косвенным и может применяться только для тех систем, для которых можно установить непосредственную связь между твердостью и адгезией.  [c.79]

Определение адгезии тонких пленок можно осуществлять при помощи специального прибора, изображенного на рис. 11,13. Пленку 2 т(атюсят на поверхность 1. Затем стойку 4 приклеивают к пленке. Отрыв пленки осуществляется силой действующей на стойку при расстоянии Ь от поверхности границы раздела адгезив — субстрат. Под действием момента сил, равного отр- . происходит отрыв одной части адгезионного соединения, а другая часть служит своеобразной опорой. Этим методом определяли адгезию пленок меди на стальной поверхности. Толщина медных пленок составляла 0,3 и 0,8 мкм. Для определения адгезионной прочности этих плепок прилагаемый момент силы должен составлять 1,5 Н-м. Это соответствует адгезионной прочности, равной 3 >10 Па.  [c.86]

Прежде чем перейти к изложению косвенных методов определения адгезии, следует указать на прибор, разработанный в последнее время А. А. Снедзе . Этот прибор в основном отличается от прибора НИИЛК тем, что клинообразное приспособление нож) для снятия пленки с подложки укрепляется неподвижно, а испытуемая пластинка с пленкой движется навстречу ножу. Для испытания адгезии пленок лакокрасочных материалов последние наносят на металлическую фольгу.  [c.231]


К методам определения величины адгезии относятся соскребы-вание покрытия ножом вручную, измерение силы, необходимой для снятия пленки механическим ножом, а также определение силы, необходимой для снятия покрытия с подложки при быстрой ее вибрации или действием центробежной силы. Из рассмотрения понятия об адгезии видно, что истинную адгезию можно измерить только вибрационным или центробежным методами. Однако ценные практические данные можно получить с помощью ножа, хотя, по-видимому, нож не совсем точно характеризует величину адгезии. При определении адгезии с помощью ножа нужно учитывать совокупность ряда таких факторов, как прочность самой пленки, величина адгезии и состояние подложки.  [c.735]

Разработаны разные способы оценки адгезионно-когезионных взаимодействий с использованием пружинных и рычажных адгезиометров разрывного типа с датчиками типа стальной диск — продукт (смазка)—стальной диск метод центрифугирования пластинок или электродов-стержней с нанесенным на них продуктом с последующим определением сброса продукта или нарушения сплошности пленки электрохимическим методом (канатные смазки) метод скручивания штифтов , используемый для определения адгезии твердых смазочных покрытий метод решетчатых или параллельных надрезов (ГОСТ 15140—78) для лакокрасочных покрытий [124].[c.105]

В противоположность исследованиям в области адгезии пленок и склеивания, обобщенным в монографиях — , сведения об адгезии частиц (пыли и порошков разбросаны в статьях, опубликованных в различных специализированных журналах, или вошли как составная часть в некоторые фундаментальные работы. Так, в монографии Б. В. Дерягина и Н. А. Кротовой, посвященной в основном адгезии пленок, изложена теория взаимодействия твердых тел и рассмотрена связь адгезии с трением в трудах Н. А. Фукса затронуты некоторые вопросы прилипания частиц iB воздушном потоке. Опубликован ряд экспериментальных и теоретических работ по адгезии частиц в жидкой среде (Б. В. Дерягин, Г. И. Фукс, А. Бузаг ). На основе методов, моделирующих взаимодействие частиц, исследована зависимость адгезии от свойств и толщины слоя жидкости, граничащей с контактирующими телами. В наших исследованиях разработаны и усовершенствованы методы определения сил адгезии сделана попытка анализа причин, обусловливающих это явление определена зависимость сил адгезии от свойств контактирующих тел и окружающей среды изучены условия удаления частиц под действием воздушного и водного потоков и электричес-ского поля и т. п.  [c.6]

Определение взаимодействия между адгезивом и субстратом в динамических условиях. Рассмотренные выше методы оценки адгезионной прочности справедливы для тех случаев отрыва пленок, когда в результате расстояния между адгезивом и субстратом теряется взаимодействие этих тел (см. рис. 1,2а, б, в). В случае определения адгезии методом сдвига происходит перемещение одного тела относительно другого. Только в начальный момент сила отрыва направлена па преодо.чение адгезионного взаимодействия. Это так называемая статическая сила отрыва. В последующем, после сдвига ранее контактировавших тел происходит их перемещение и внешнее усилие тратится на преодоление силы трения, которая в соответствии с законом Амонтона равна [20]  [c.30]

Понятие об условной равновесной адгезии. Равновесная адгезия пленок может быть оценена при помощи некоторой ус.ловпой величины. Эта величина получается экспериментальню при определении адгезионной прочности методом одновременного отрыва пленки, заключенной между двумя поверхностями. Для этой цели определяли зависимость силы отрыва от толщины пленки. Эта зависимость приведена на рис. 1,5 в виде прямой 1 [25]. Исследования были проведены применительно к одному и тому же адгезиву (поливинил-  [c.37]

Классификация и характеристика методов определения адгезионной прочности. Л 1етоды определения адгезионной прочности пленок в принципе отличаются от методов, применяемых для определения адгезии частиц и жидкости.  [c.64]

Определение адгезии путем одновременного нормального отрыва всей пленш . Одним из основных методов определения адгезионной прочности пленок является метод отрыва пленки под действием внешней силы. Если сила отрыва направлена перпендикулярно к площади контакта адгезив — субстрат, то такой метод называют  [c.66]

Определение адгезионной прочности методом отслаивания. В отличие от методов одновремешюго отрыва пленок (ем. рис. ИД) в рассматриваемой группе методов определения адгезионной прочности отрыв п. ленок происходит путем последовательного нарушения контакта между соприкасающимися телами. Определение адгезионной прочности методом отслаивания возможно в том случае, когда адгезив или субстрат являются гибкими.  [c.70]

Итак, широко применяют методы определения адгезионной прочности путем отрыва пленок или нарушения площади контакта адгезива и субстрата. Эти методы дают возмон ность количественно оценить адгезионное взаимодействие. Во всех рассмотренных методах определяют неравновесную адгезию. Поэтому количественная оценка адгезионной прочности при помоп1 и различных методов отрыва для одних и тех же систем может не совпадать.  [c.78]

В качестве примера приведем некоторые результаты по определению адгезии методом скручивания штифтов пленок нитроцеллюлозы толщиной от 0,15 до 0,50 мм. Адгезионная прочность таких пленок составляет к стали — 60 -Ю Па, к латуни — 100 10 Па, к красной меди — 200 -10 Па. В данном случае адгезионная прочность зависит от природы подлояхки, а не от толщины покрытия. Это обстоятельство объясняется, по-видимому, тв1г, что потери внешнего воздействия па другие непроизводительные процессы будут во всех случаях одинаковы [78].  [c.88]

Определение адгезии без отрыва пленки может быть осуществлено фотометрическим методом. Та часть поверхности, к которой непосредственно примыкает прилипшая пленка, имеет отличную от основного материала отражательную способность [83]. На этой основе можно оценить площадь фактического контакта адгезива и субстрата и тем самым сопоставлять адгезию различных систем. Подобньш метод применяют для контроля адгезии пленок, образованных в результате осаждения из раствора, в частности при образовании гальванических покрытий на стальной поверхности.  [c.91]

Помимо проницаемости неизоляционный механизм воздействия жидкой среды можно оценить количественно путем определения времени прохождения жидкости через нокрытие. Такая оценка была проведена в случае адгезии пленок хлорсульфированного полиэтилена к стальной фольге в растворах серной кислоты [152]. Адгезионную прочность определяли методом отслаивания при скорости 70 мм/мин, когда внешнее воздействие было направлено под углом 180° к поверхности субстрата.  [c.189]

Опытным путем сопоставляли адгезионную прочность покрытий, сформированных на черных и цветных металлах [183]. Покрытия формировали из порошкообразного полипропилена марки ПП-1 с дисперсностью менее 250 мкм к стальным поверхностям и поверхностям, изготовленным из цветных металлов. Адгезионную прочность определяли методом отслаивания через 24 ч после нанесения покрытий вибровихревым способом. Скорость отслаивания составляла 4—10 мм/мин. Максимальная адгезионная прочность для стальных поверхностей, сформированных при температуре 235—265 °С, составляла 2,25 -10 Па. Адгезионная прочность для цветных металлов, на которых покрытия формировались при 290—300 °С, составляла для алюминия — 0,8 -10 Па, меди и бронзы — 0,5 -10 Па. Приведенные данные свидетельствуют о том, что адгезионная прочность пленки полиэтилена на цветных металлах меньше, чем на стальной поверхности. Способ очистки поверхностей оказывает влияние на адгезионную прочность пленок, сформированных из слоя прилипших частиц. Для определения этого влияния проводили исследования по адгезии пленки фторопласта-4 толщиной 200 мкм, нанесенной на стальную поверхность. Адгезионную прочность определяли методом отслаивания [184]. В зависимости от методов очистки поверхности адгезионная прочность пленки фторопласта к стали марки Ст-3 изменялась следующим образом  [c.235]


Влияние толщины пленки на адгезионную прочность зависит от метода определения адгезионной прочности, т. е. от метода отрыва пленки. Рассмотрим сначала связь между адгезионной прочностью п то.лщжной пленки при отрыве ее под действием силы, направленной нормально к площади контакта. Под действием внешней силы адгезив получает относительное удлинение в направлении действия силы (см. рис. VII,7), которое равно Ahlh= В направлении,  [c.337]

Косвенные методы связаны с определением адгезии, пористости, ВОДО-, паропроницаемости, влагопоглощения, водостойкости. Изменение структурных параметров полимерных пленок во времени при контакте с агрессивной средой также служат, косвенными методами определения защитных свойств покрытий.  [c.48]


Тест на адгезию. Cross-cut — Видео блог

Текстовая версия выпуска

Привет! Сегодня мы поговорим о том, как измерять адгезию методом решетчатого надреза. В связи с этим мы переместились из офиса на наше производство в Москве, где у нас есть небольшая лаборатория – там я вам и покажу, как этот тест проводить.

Существует два метода измерения адгезии. Первым как раз и является метод решетчатого надреза, о которой мы сегодня с вами будем говорить. Метод этот достаточно простой, и он нам показывает степень адгезии: высокую, низкую или среднюю. Для этого метода не требуется никаких особых специальных инструментов, и вы можете данный тест провести у себя на производстве. Вторым является цифровой метод, который позволяет нам в цифрах определить степень адгезии, но для этого требуется специальное дорогостоящее оборудование и высокая квалификация специалиста, проводящего такой тест. Оба метода относятся к методам «разрушающего контроля», то есть нам придется разрушить лакокрасочное покрытие, чтобы понять, насколько хорошо оно держится на поверхности. Если вы это место разрушили, то его надо восстановить, особенно если это касается уже готового изделия.

Зачем нам в принципе проводить данный тест на адгезию? На самом деле этот тест является первоочередным шагом, который нужно сделать при выборе хорошего лакокрасочного покрытия. Если ваша краска не держится на металле, то не надо использовать эту краску — изделие точно заржавеет и определенно не будет отвечать вообще никаким требованиям.

Сначала я расскажу вам о том, как проводить данный тест, и даже не расскажу, а покажу на практике, а потом мы с вами поговорим об ошибках, которые могут сильно исказить его результаты. Проводить тест мы будем на специальной тестовой пластинке, которая уже окрашена. Вы, соответственно, можете поступить так же: взять краску, которую собираетесь использовать, нанести ее на пластинку и высушить. Или можете провести тест в каком-то незаметном месте прямо на вашем изделии, только я еще раз напомню, что потом это место надо будет закрасить.

Прежде чем проводить тест, мы должны измерить толщину сухого слоя. У нас есть специальный толщиномер. Я уверен, что у вас тоже такой есть. С его помощью мы посмотрим, какая у нас средняя толщина. Измерения показывают, что толщина примерно около 100 микрон. А теперь нужно обратиться к таблице, которая есть либо в ГОСТе, либо в ISO, и мы видим, что под толщину 100 микрон шаг ножа должен быть два миллиметра. Далее воспользуемся специальным ножом. Нож этот не дешевый, но зато он позволяет нам сделать данный тест очень быстро и легко. Итак, приступаем. Нам нужно максимально сильно надавить ножом на покрытие и сделать первый надрез, потом сделать аналогичный надрез, только перпендикулярно предыдущему, а затем (не руками, не жирными пальцами, а какой-нибудь кисточкой либо чем угодно еще) удалить все ворсинки, которые образовались в процессе тестирования. У нас образовалась решетка. Берем липкую ленту или скотч (они должны соответствовать определенным заданным характеристикам, но на самом деле практически все скотчи или клейкие ленты соответствуют этим характеристикам) и наклеиваем на место сделанного надреза. Оставляем клейкую ленту на минуту на лакокрасочной поверхности, чтобы она хорошо приклеилась. Затем удаляем ленту, но, что важно: не рывком (!), а спокойно, равномерно, в течение полсекунды, под углом примерно 60 градусов. На этом, собственно, данный тест завершен, а теперь мы можем анализировать полученные результаты.

Итак, смотрим, какая у нас получилась решетка. Мы видим, что линии абсолютно ровные, ни один квадратик не отслоился и не вывалился, и в местах стыка надрезов не образовалось никаких дефектов. У нас получился идеальный результат: по ISO это называется GT-0, по ГОСТу — просто 0 баллов. А сейчас на экране вы видите таблицу, в которой показано, как правильно классифицировать другие результаты тестов.

Я показал вам, как делать тест с помощью особенного ножа, но его можно провести и с помощью обыкновенного канцелярского ножа, только нам понадобится специальный шаблон, который можно купить в соответствующих магазинах. С его помощью можно выбирать нужный шаг лезвий: для реза в один миллиметр, 2 миллиметра и в 3 миллиметра. Напомню, что здесь у нас 100 микрон и поэтому мы выбираем 2 миллиметра. Дальше делаем надрезы по шаблону – все то же самое, только теперь это займет чуть больше времени.

С помощью шаблона решетка получается уже не такой красивой и аккуратной, однако она по-прежнему функциональна. Что делать дальше, вы уже знаете: по сути, вы можете нанести такие надрезы и без, а просто с использованием линейки, отступая по 2 миллиметра. Для лучшего понимания мы покажем, как выглядит слабая или плохая адгезия. Сравните полученный нами результат с результатом, демонстрирующим плохую адгезию. Квадратики повылетали, и краска на поверхности не держится, хотя визуально покрытие выглядит вроде бы неплохо.

Таким образом вы убедились, что тест достаточно простой, а вот теперь поговорим про ошибки. Ошибка номер один — неправильное расстояние между резами ножа. Оно регламентируется строго в соответствии с толщиной покрытия: чем толще покрытие, тем больше шаг лезвий. Если на толстослойном покрытии измерять адгезию и оставлять маленькое расстояние между резами, то покрытие будет само собой вылетать. На самом деле, это не говорит о том, что там плохая адгезия, а просто был взят неправильный (не соответствующий толщине) нож.

Ошибка номер два – использование тупого ножа. Если вы пользуетесь обыкновенным канцелярским ножом, то не забывайте удалять последний кончик ножа перед проведением каждого теста. При использовании тупого ножа вместо проведения четких надрезов вы будете просто сдирать покрытие с поверхности.

Ошибка номер три – непрорезание лакокрасочного покрытия до металла. Вы должны убедиться, что прикладываете достаточно усилий, чтобы нож упирался прямо в металл.

Ошибка номер четыре — проведение тестов на недосушенное покрытие. К сожалению, многие лакокрасочные компании этим пользуются: они наносят покрытие, через два часа проводят тест — все хорошо. Уезжают. На следующий день вы делаете повторный тест, а там уже некачественный результат, поэтому нормальный тест нужно проводить через 24 часа после нанесения покрытия — не раньше.

Сегодня на этом всё. Я надеюсь, вы узнали что-то новое. Обязательно подписывайтесь, ставьте колокольчик, чтобы следить за новыми роликами. Пишите комментарии — мы как всегда будем рады на них отвечать. До следующего выпуска!


Контроль адгезии изоляции труб, контроль качества изоляции трубопроводов

Адгезией называется физическое явление склеивания поверхностей двух разнородных тел, а также их способность к склеиванию. Причиной этого явления является межмолекулярное взаимодействие различных типов, а характеристикой адгезии служит величина удельной работы, необходимой для разделения сцепившихся материалов. Сам по себе процесс контроля и испытания адгезии является сложным физическим явлением, и единой теории, которая могла бы объяснить её возникновение, до сих пор не существует. Вместо неё существует ряд теорий, которые рассматривают это явление с различных позиций. К таковым относятся электрическая, механическая, адсорбционная, диффузионная, электронная и химическая теории.

Высокая адгезия изоляции является одним из важнейших требований к изоляционным покрытиям трубопроводов, которые обеспечивают защиту от тепловых потерь и коррозии. Несоответствие этому требованию может привести к серьёзному снижению экономической эффективности транспортировки, а также ускорить износ самого трубопровода. А значит, к выбору изоляционного материала и подготовке покрытия нужно относиться с особой ответственностью. Изоляционный материал необходимо подбирать с учётом специфики трубопровода, а также климатических условий, в которых он проложен. Перед монтажом изоляции необходимо тщательно очистить наружную поверхность трубы. Кроме этого, некоторые изоляционные материалы требуют предварительной обработки своей внутренней поверхности для повышения адгезивных свойств конструкции.

Контроль изоляции труб проводится при помощи специализированных приборов – адгезиметров. Как правило, адгезиметры оказывают механическое воздействие на материал и измеряют усилие, необходимое для надреза или отрыва его фрагмента. Результаты измерения в МПа или в Н/см2 можно сравнить с требованиями соответствующего ГОСТа или внутреннего стандарта предприятия. Современные адгезиметры обеспечивают невысокий уровень погрешности и обладают высочайшей надёжностью. Некоторые из моделей также могут определять минимальное, максимальное и среднеинтегральное значение усилия.

Модели адгезиметров различаются по принципу работы. Согласно ГОСТ 25812-83, существует два основных метода контроля адгезии покрытий трубопроводов.

Метод А подразумевает вырезание полосы (2) изоляционного материала (1) шириной от 10 до 40 миллиметров. Край вырезанной полосы отслаивается от поверхности трубы при помощи ножа и стамески и закрепляется в зажиме прибора. После этого прибор передвигают по трубе, отслаивая участок изоляции длиной в 100 миллиметров, и измеряют усилие отслоения. 

К таким адгезиметрам относится Измеритель адгезии АР-2М.

Для измерении и контроля качества изоляции трубопроводов методом Б на покрытии (1) необходимо вручную сделать надрез (3) размером 10*10 миллиметров, и расчистить площадку (2) вокруг него. После этого нож адгезиметра цепляется за край вырезанного образца и отслаивает его от поверхности изделия. Усилие, необходимое для отслоения материала, и является показателем уровня адгезии.

Впрочем, существуют и упрощённые способы контроля адгезии изоляции. В случае, когда в точности измерений нет особой необходимости, можно проверить величину адгезии покрытия при помощи обыкновенного ножа. Для этого необходимо вырезать на покрытии небольшой равносторонний треугольник и попробовать снять в этом месте изоляцию. Если материал расслаивается или отходит вместе с грунтовкой и мастикой, уровень адгезии признаётся неудовлетворительным, а покрытие подлежит немедленной замене.

Смотреть видео определение адгезии изоляционного покрытия трубопроводов на битумной основе

Адгезия или прочность сцепления

Определение

Адгезия, или прочность сцепления, — возникновение связи между поверхностными слоями двух разнородных твёрдых или жидких тел (фаз), приведённых в соприкосновение.

Физический смысл: адгезия характеризуется силой, необходимой для разделения поверхностей, или удельной работой адгезионного отрыва. Единицы измерения адгезии кгс/смили МПа.

Частный случай адгезии – когезия — взаимодействие соприкасающихся одинаковых тел, т.е. сцепление внутри однородного материала. В некоторых случаях адгезия может оказаться сильнее, чем когезия, в таких случаях при приложении разрывающего усилия происходит когезионный разрыв, то есть разрыв в объёме менее прочного из соприкасающихся материалов.

Причины возникновения и ослабления адгезии

Причинами возникновения адгезии служат:

  1. Силы межмолекулярного взаимодействия;
  2. Силы химической (ионной, металлической) связи;
  3. Взаимная диффузия, т.е взаимное проникновение молекул контактирующих тел, сопровождающееся размыванием границы раздела фаз и переходом адгезии в когезию.

Отрицательно на адгезию влияет усадка. Чем больше величина усадки растворной смеси, тем вероятнее появление в зоне контакта усадочных трещин, ослабляющих сцепление.

Прочность сцепления старой бетонной поверхности с новым бетоном примерно составляет 0,8-1,0 МПа.

Сухие строительные смеси на цементном вяжущем «КТ трон» обладают адгезией 1,8-2,0 МПа к бетонным (железобетонным), кирпичным и каменным поверхностях за счет взаимопроникновения ионов и образования химической связи между ними.

 

Измерение адгезии растворов (бетонов) с основанием

Определение прочности сцепления (адгезии) различных видов бетонов проводят по ГОСТам, а в иных случаях и стандартам производителей. Совокупность методов измерения силы отрыва или скалывания при адгезии называется адгезиометрией. Адгезия может быть измерена при помощи прямых (с нарушением адгезионного контакта), неразрушающих (с измерением ультразвуковых или электоромагнитных волн) и косвенных (характеризующих адгезию лишь в сопоставимых условиях) методов.

Прочность сцепления с основанием растворов сухих строительных смесей на цементном вяжущем регламентируется ГОСТ 31356-2007. Согласно этому ГОСТу для сертификационных и арбитражных испытаний прочность сцепления определяется по силе отрыва образца затвердевшего раствора от основания — бетонной плиты, изготовленная по установленному режиму твердения из бетона определенного состава. Поверхность плиты должна быть категории A3 по ГОСТ 13015, класс бетона не ниже В20 по ГОСТ 26633.

На бетонную плиту наносится смесь толщиной не более 10 мм с использованием трафарета из нержавеющей стали или без него.Твердение образцов происходит в камере по установленному режиму с общей продолжительностью течение 28 суток.

Через 27 суток к затвердевшим образцам эпоксидным или другим быстротвердеющим клеем высокой прочности приклеивают металлический штамп и продолжают хранение образцов при температуре 20°С и относительной влажности 65% в течение 24 ч.

Силу отрыва образцов от основания определяют через 24 ч на прессе или другом средстве измерения, прикладывая к штампу нагрузку со скоростью ее нарастания (250 ± 50) Н/с.

При испытании отмечают характер отрыва образцов от основания – рисунок 1. Возможные варианты отрыва:

  • АТ-1 – адгезионный отрыв по границе образец-основание. Значение, полученное при испытаниях, равно фактической прочности сцепленияю.
  • АТ-2 – когезионный отрыв по телу образца. Прочность сцепления больше значения, полученного при испытаниях.
  • АТ-3 – отрыв по телу основания. Прочность сцепления больше значения, полученного при испытаниях. На практике на большинстве бетонов при силе отрыва свыше 1,6МПа происходит когезионный отрыв по основанию.

 Рис.1. Варианты отрыва образца от основания

— металлический штамп; 2 — клей;

3 — образец; — бетонная плита (основание)

методов испытаний на адгезию покрытий | Ресурсы

Чтобы покрытия работали удовлетворительно, они должны прилипать к основанию, на которое они наносятся. Для определения того, насколько хорошо покрытие сцепляется с подложкой, можно использовать множество известных методов. Обычно используемые методы измерения выполняются с помощью ножа или тестера адгезии отрывом. После любого испытания важно записать, было ли разрушение склеивания адгезионным (разрушение на границе раздела покрытие / подложка), когезионным (разрушение покрывающей пленки или подложки) или разрушение клея (видимое отделение клея от самого себя).Многие национальные и международные стандарты требуют регистрации характера перелома.

Что такое тест ножом?

Этот простой тест требует использования универсального ножа, чтобы вскрыть покрытие. Он устанавливает, находится ли адгезия покрытия к субстрату или к другому покрытию (в многослойных системах) на достаточном уровне. Производительность зависит как от степени сложности удаления покрытия с основы, так и от размера удаляемого покрытия.

Используя нож и направляющую для резки, выполняется X-образный разрез через покрытие до основы.В вершине острие ножа используется для попытки поднять покрытие с подложки или с нижнего покрытия.

Это очень субъективный тест, и его ценность зависит от опыта инспектора. Покрытие, которое имеет высокую степень когезионной прочности, может иметь худшую адгезию, чем хрупкое, и, следовательно, легко ломается при зондировании. Нет известной корреляции с другими методами испытания на адгезию (испытание на адгезию отрывом, лента и т. Д.).

Стандартный метод применения и выполнения этого теста доступен в ASTM D6677 — Стандартный метод тестирования для оценки адгезии с помощью ножа.

Что такое тест ленты?

На металлических подложках более формальной версией теста ножом является тест с лентой. Лента, чувствительная к давлению, накладывается и удаляется поверх надрезов, сделанных в покрытии. Есть два варианта этого теста; тест ленты X-cut и тест ленты перекрестной штриховки.

Тест ленты X-cut в первую очередь предназначен для использования на стройплощадках. С помощью острого лезвия бритвы, скальпеля, ножа или другого режущего устройства выполняется X-образный разрез через покрытие до основы. Для обеспечения прямых резов используется линейка из стали или другого твердого металла.Лента кладется на центр пересечения разрезов, а затем быстро удаляется. Затем область X-среза проверяется на предмет удаления покрытия с подложки или нижележащего покрытия и оценивается.

Тест с перекрестной штриховкой в ​​первую очередь предназначен для использования в лаборатории на покрытиях толщиной менее 5 мил (125 микрон). В нем используется узор перекрестной штриховки, а не узор X. Для обеспечения правильного расположения и параллельности разрезов необходима направляющая для резки или специальный нож для поперечной резки с несколькими предустановленными лезвиями.После того, как лента была наложена и снята, область разреза проверяется и оценивается.

Стандартный метод для применения и проведения этих испытаний доступен в ASTM D3359 — Стандартные методы испытаний для оценки адгезии с помощью ленточного теста.

Что такое испытание на адгезию отрывом?

Более количественный тест на адгезию — это испытание на отрыв, когда зажимное приспособление, обычно называемое тележкой или заглушкой, прикрепляется клеем к покрытию. При использовании портативного тестера адгезии с отрывом, такого как PosiTest AT, нагрузка увеличивается до тех пор, пока тележка не будет снята.Сила, необходимая для отрыва тележки, или сила, которую она выдержала, дает предел прочности на разрыв в фунтах на квадратный дюйм (фунт / кв. Дюйм) или в мегапаскалях (МПа). Разрушение будет происходить в самой слабой плоскости внутри системы, состоящей из тележки, клея, системы покрытия и подложки, и будет обнажено поверхностью разрушения.

Этот метод испытаний максимизирует растягивающее напряжение по сравнению с напряжением сдвига, прикладываемым другими методами, такими как царапина или сцепление ножом, и результаты могут быть несопоставимыми.Кроме того, измерения силы отрыва зависят от инструмента, используемого в испытании. Результаты, полученные с использованием разных устройств, или результаты для одних и тех же покрытий на подложках, имеющих разную жесткость, могут быть несопоставимы.

Портативные тестеры адгезии с отрывом работают с механическим (скручивание вручную), гидравлическим (масло) или пневматическим (воздух) давлением. Они классифицируются как фиксированные и самоустанавливающиеся, в зависимости от их способности обеспечивать вертикальное отрывное усилие. Наилучшая воспроизводимость достигается, когда сила отрыва действует перпендикулярно испытуемой поверхности.

Наличие полного набора моделей тестеров адгезии отрывом облегчает измерение адгезии покрытия практически на любой жесткой основе. Например, тележки диаметром 20 мм могут быть идеальными для типичной прочности сцепления покрытий на металле, пластике и дереве, тогда как тележки диаметром 50 мм более идеальны для покрытий с более низкой прочностью сцепления на каменных основаниях, таких как бетон. Для специальных измерений могут использоваться тележки различных размеров. Например, уменьшение размера тележки с 20 мм до 10 мм увеличивает диапазон отрыва датчика в 4 раза, что позволяет некоторым производителям точно измерять прочность сцепления более 12 000 фунтов на квадратный дюйм (82 МПа).Недорогие тележки исключают необходимость повторного использования, значительно упрощая процесс подготовки, с дополнительным преимуществом, позволяющим сохранять физические образцы для дальнейшего использования или подтверждения результатов испытаний.

Тестер адгезии PosiTest AT — это решение DeFelsko для точного проведения теста на адгезию покрытия. Доступный как в ручном (PosiTest AT-M), так и в автоматическом (PosiTest AT-A) моделях, тестер адгезии отрывом измеряет адгезию покрытий к металлу, дереву, бетону и другим жестким основам.Щелкните здесь, чтобы узнать больше о PosiTest AT.

Стандартный метод применения и проведения испытания на адгезию отрывом доступен в ASTM D4541 — Стандартный метод испытания прочности покрытий на отрыв с использованием портативных тестеров адгезии и ISO 4624 — Краски и лаки — Испытание на отрыв для адгезия.

Что такое царапина?

Испытание на царапание обычно проводится в лаборатории и ограничивается проверкой гладких плоских поверхностей. Адгезия определяется путем проталкивания покрытых панелей под закругленную иглу или петлю, которая нагружается в возрастающих количествах до тех пор, пока покрытие не будет удалено с поверхности основы.Используется устройство, называемое измерителем адгезии со сбалансированным лучом.

Стандартный метод применения и выполнения этого теста доступен в ASTM D2197 — Стандартный метод испытаний на адгезию органических покрытий путем склеивания.

Другие методы испытаний на адгезию

Существует множество других методов испытаний на адгезию. Некоторые из них включают использование машин для испытания на растяжение с краской, нанесенной на субстрат с текстильной полосой, встроенной в краску (натяжная машина вытягивает субстрат и ткань), или краску, нанесенную между двумя листами субстрата (растягивающая машина тянет оба куски подложки).ASTM D2370 описывает одно из таких испытаний на удлинение, предел прочности на разрыв и жесткость органических пленок при испытании как свободных пленок. Адгезия органического покрытия к пластиковым подложкам путем установки алюминиевой шпильки и удаления ее с помощью прибора для испытания на растяжение рассматривается в стандарте ASTM D5179.

ASTM D4145 описывает испытание на изгиб для определения гибкости и адгезии покрытий на предварительно окрашенных металлических подложках. Эти органические покрытия подвергаются нагрузкам при производстве изделий путем профилирования, гибки при торможении или других процессов деформации.Эти напряжения могут превышать гибкость или адгезионную прочность покрытия, что приводит к разрушению покрытия, обнажению субстрата или потере адгезии к субстрату. Этот тест является средством оценки способности системы покрытия выдерживать производственные нагрузки.

Испытание пластичности и адгезии заводских покрытий на основе цинк-обогащенного грунтовочного / хроматного комплекса на стали описано в стандарте ASTM 4146. В этом испытании образец с покрытием двухосно растягивается на заданное расстояние в соответствующей машине, на деформированную поверхность наносится клейкая лента. площадь (купол), а затем снимается, и количество удаленного покрытия сравнивается с фотографическим стандартом для определения рейтинга адгезии покрытия.

Адгезия также является измеряемым результатом некоторых испытаний на твердость, проведенных с помощью измерения твердости карандашом, гравиметра, удара (падающий дротик и т. Д.) Или изгиба оправки. Во время этих испытаний следует регистрировать отслаивание покрытия. Наконец, потеря адгезии может быть отмечена во время некоторых испытаний на химическую стойкость, когда покрытие вздувается, пузырится или даже спадает.

Измерение прочности сцепления | Ресурсы

DeFelsko производит портативный прибор, который идеально подходит для измерения прочности адгезии покрытий на различных подложках.

Проблемы измерения

Для точного измерения прочности на отрыв покрытий с различной силой сцепления с соответствующими подложками.

Решения для измерения прочности адгезии

Тестер адгезии с отрывом PosiTest AT , наряду с правильным выбором размера тележки, позволяет оператору точно измерить прочность сцепления большинства типов покрытий, нанесенных на любую жесткую основу. Ожидаемая прочность сцепления при растяжении и отраслевые стандарты являются двумя основными факторами при выборе подходящего инструмента для применения.

Модель PosiTest AT предназначена для измерения прочности на отрыв до 3000 фунтов на квадратный дюйм (20 МПа) с прилагаемыми тележками диаметром 20 мм, которые обычно используются для измерения покрытий на металле, дереве и пластике. Сейчас доступны две модели … МКПП, или Автомат.

Когда требуется более высокое усилие отрыва, PosiTest AT можно использовать с тележками нестандартного размера для достижения более высокого усилия отрыва. Например, тележка 14 мм обеспечивает вдвое большую силу отрыва, чем тележка 20 мм.С 14-миллиметровыми тележками анализатор PosiTest AT может достигать сопротивления отрыва до 6000 фунтов на квадратный дюйм (40 МПа). Аналогичным образом, 10-миллиметровая тележка обеспечивает примерно в четыре раза большую силу отрыва, чем 20-миллиметровая тележка. С тележками 10 мм прибор PosiTest AT может измерять давление до 10000 фунтов на кв. Дюйм (70 МПа). При использовании стандартных тележек диаметром 20 мм PosiTest AT рассчитан на работу под давлением до 3000 фунтов на квадратный дюйм (20 МПа). Когда используются специальные тележки, оператор просто выбирает размер тележки, и PosiTest AT автоматически рассчитывает и отображает истинное усилие отрыва.Тележки 10, 14, 20 и 50 мм, обычно предлагаемые DeFelsko, показаны на рисунке ниже.

PosiTest AT с дополнительным комплектом принадлежностей 50 мм идеально подходит для измерения более низкого сопротивления отрыву до 500 фунтов на кв. Дюйм (3,5 МПа), например, для покрытий на бетоне. В комплект принадлежностей входят тележки диаметром 50 мм, которые являются стандартными в большинстве спецификаций, связанных с испытанием прочности сцепления при растяжении покрытий на бетоне. При испытании на бетоне типичные разрушения связаны внутри бетона, а не между покрытием и бетоном.При правильной обрезке вокруг тележки прибор можно использовать для измерения прочности на разрыв немелованного бетона, а также для ремонта бетона.

Бесплатная консультация

Чтобы узнать текущие цены или заказать эти инструменты, посетите нашу страницу продаж.

Предпосылки к испытаниям на адгезию

Что такое испытания на адгезию

Испытания на адгезию отрывом — это мера сопротивления покрытия отделению от основы при приложении перпендикулярной растягивающей силы.Покрытые основы обычно включают металлы, пластмассы, бетон, дерево и стекло. Покрытия, отделка и футеровка сильно различаются и включают лакокрасочные пленки, порошковые покрытия, отвержденные УФ-излучением, керамику, эпоксидные смолы, битум (гудронную эмаль, асфальтовые мастики), термопластические смолы (полиэтилен, винил и пластизоли), ламинаты, лаки, лаки, специальные смолы ( уретаны, фторуглероды, фенолы и полиэфиры), эластомеры и неорганические вещества (стекло, цинк и свинец).

Существует очень мало отраслевых или прикладных критериев «годен / не годен», определенных в стандартах.Ожидаемые результаты испытаний на адгезию часто предопределяются заинтересованными сторонами. В зависимости от точности и воспроизводимости используемого оборудования были отмечены большие различия между различным оборудованием и производителями. Чтобы свести к минимуму эти нежелательные отклонения, очень важно использовать тестер адгезии, который минимизирует усилия сдвига (силы, действующие параллельно, а не перпендикулярно покрытию). Серия PosiTest AT специально разработана для этой цели. Он обладает функцией самоцентрирования, в которой используется сферическая шарнирно-сочлененная головка тележки, так что она всегда перемещается вертикально кольцом из небольших подшипников в приводе.

Зачем тестировать адгезию?

Испытания на адгезию могут проводиться в целях контроля качества, но чаще всего проводятся в соответствии с отраслевыми стандартами и спецификациями клиентов. В зависимости от области применения может варьироваться конкретная потребность в поддержании прочной адгезии. Применение покрытий может варьироваться от потребительских товаров до крупномасштабных строительных проектов, но общим фактором является то, что преждевременные нарушения адгезии могут иметь значительные затраты. Хорошо известное нарушение адгезии в автомобильной промышленности связано с повреждением краски на конкретной модели минивэна.Проблема, о которой часто сообщают, в конечном итоге была связана с использованной грунтовкой для распыления. Грунтовка покрылась пузырями, что привело к отслаиванию краски после продолжительного воздействия тепла и прямых солнечных лучей. Значительных претензий по гарантии и потери репутации можно было избежать на этапе разработки, сочетая испытания жизненного цикла и воздействия окружающей среды с испытаниями на адгезию.

При строительных и ремонтных работах эпоксидные покрытия, используемые для защиты стали, требуют прочных соединений для предотвращения износа и коррозии.Отказ покрытия, нанесенного во время крупного проекта, такого как мост 500 000 футов2 (45 000 м2), может привести к необратимому финансовому ущербу для подрядчика из-за значительных затрат на переделку и судебных разбирательств. PosiTest AT был приобретен компанией, отвечающей за обслуживание моста Золотые Ворота в Сан-Франциско. Обслуживание такого моста — занятие круглый год, и времени на ненужный ремонт или переделку нет.

На этапе разработки покрытий, а также в процессе их нанесения, испытания на адгезию часто используются для проверки и проверки адгезионных свойств.Например, техническая статья Адгезия герметиков на покрытиях с термическим напылением 1 документирует использование PosiTest AT для количественной оценки силы адгезии природных оксидных герметиков в покрытиях с термическим напылением по сравнению с использованием фактических проникающих герметизирующих покрытий. Результаты испытаний на отрыв проникающего герметика выявили улучшение на 183% по сравнению с оксидным герметиком, что четко определяет их потенциальные адгезионные преимущества.

Испытания на адгезию также используются для демонстрации возможностей покрытий, что является потенциальным требованием при переговорах по контракту.Как указано в примечании к приложению на веб-сайте Amchem Products, Mounded Bullet Tank 2 , PosiTest AT использовался как часть процесса проверки для 386/9000. Purethane® — это полиуретановое покрытие, предназначенное для покрытия больших пулевых баков для сжиженного нефтяного газа со стальными корпусами. Следуя стандарту ASTM D-4541, Amchem смогла продемонстрировать, что их продукт соответствует всем требованиям соответствующих стандартов NACE.

Даже в установленных процессах нанесения покрытий многие факторы могут влиять на адгезионную прочность покрытия.Кажущиеся незначительными отклонения в параметрах процесса могут существенно повлиять на результирующую прочность сцепления между покрытием и подложкой. Как обсуждается в документе «Адгезия и методы испытаний системы отделочных покрытий » 3 , некоторые из изменений, которые могут повлиять на механическую и химическую прочность связи, включают толщину нанесенного покрытия, климатические условия во время окраски, время и температуру отверждения, основу и содержание влаги в покрытии, неадекватные методы подготовки поверхности, загрязнение поверхности, плотность основания, рецептура покрытия, параметры приготовления и смешивания.

Где рынок?

Как обсуждалось в этой статье, рынки для испытаний на адгезию варьируются от научно-исследовательских лабораторий, которые разрабатывают и тестируют процессы нанесения покрытий и нанесения, до подрядчиков, специалистов по нанесению покрытий, отделочников и инспекторов, участвующих в нанесении и тестировании фактически нанесенных покрытий.

Отраслевые спецификации

Военные

Анодные покрытия MIL-A-8625 для алюминия и алюминиевых сплавов

Стандарт MIL-STD-171 для чистовой обработки и обработки поверхностей

ASTM

ASTM D4541 Стандартный метод испытаний прочности на отрыв Покрытия с использованием портативных тестеров адгезии

ASTM D5179 Стандартный метод испытаний для измерения адгезии органических покрытий к пластиковым субстратам путем прямого испытания на растяжение

ASTM C633 Стандартный метод испытаний адгезии или когезионной прочности покрытий термическим напылением

Стандартный метод испытаний ASTM C1583 на растяжение Прочность бетонных поверхностей и прочность сцепления или предел прочности при растяжении ремонтных и перекрывающих материалов бетона при прямом растяжении (метод отрыва)

ASTM D7234 Стандартный метод испытаний прочности сцепления покрытий на бетоне отрывом с использованием портативных тестеров адгезии отрывом

Международные стандарты

ISO4624 Краски и лаки — P Испытание на отрыв на адгезию

Ссылки

1 Статья JPCL «Адгезия герметиков к покрытиям, нанесенным методом термического напыления», автор John J.Кроу и Майкл Дж. Макоски, G.P.I. (стр. 35, декабрь 2003 г.)

2 Информация о приложении на веб-сайте «Пулевые танки с зазубринами» от Amchem Products Pvt. Ltd.

3 Отделочная статья Wood Digest «Адгезия и методы испытаний системы отделочных покрытий» Фила Стивенсона, Американский институт отделки древесины (стр. 18, декабрь 2003 г.)

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Межклеточная адгезия и ограничение трехмерного матрикса определяют глухие переходы при инвазии рака груди

  • 1.

    Майор Р. и Этьен-Манневиль С. Передняя и задняя стороны коллективной миграции клеток. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 17 , 97–109 (2016).

    CAS PubMed Google ученый

  • 2.

    Фридл П., Локер Дж., Сахай Э. и Сегалл Дж. Э. Классификация коллективных инвазий раковых клеток. Nat. Cell Biol. 14 , 777–783 (2012).

    PubMed Google ученый

  • 3.

    Гомес, Г. А., Маклахлан, Р. В. и Яп, А. С. Продуктивное напряжение: определение силы и гомеостаз межклеточных соединений. Trends Cell Biol. 21 , 499–505 (2011).

    CAS PubMed Google ученый

  • 4.

    Reffay, M. et al. Взаимодействие RhoA и механических сил в коллективной миграции клеток, управляемой клетками-лидерами. Nat. Cell Biol. 16 , 217–223 (2014).

    CAS PubMed Google ученый

  • 5.

    Эвальд, А. Дж., Бренот, А., Дуонг, М., Чан, Б. С. и Верб, З. Коллективная миграция эпителия и перестройки клеток определяют морфогенез ветвления молочных желез. Dev. Ячейка 14 , 570–581 (2008).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 6.

    Sunyer, R. et al. Коллективный дуротаксис клеток возникает в результате передачи межклеточной силы на большие расстояния. Наука 353 , 1157–1161 (2016).

    CAS PubMed Google ученый

  • 7.

    Lehembre, F. et al. NCAM-индуцированный узел фокальной адгезии: функциональный переключатель при потере E-кадгерина. EMBO J. 27 , 2603–2615 (2008).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 8.

    Wendt, M.K., Taylor, M.A., Schiemann, B.J. и Schiemann, W.P. Для инициирования метастатического разрастания рака груди требуется подавление эпителиального кадгерина. Мол. Биол. Ячейка 22 , 2423–2435 (2011).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 9.

    Перл А. К., Вильгенбус П., Даль У., Семб Х. и Кристофори Г. Причинная роль E-кадгерина в переходе от аденомы к карциноме. Nature 392 , 190–193 (1998).

    CAS PubMed Google ученый

  • 10.

    Е. X. и Вайнберг Р. А. Эпителиально-мезенхимальная пластичность: центральный регулятор прогрессирования рака. Trends Cell Biol. 25 , 675–686 (2015).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 11.

    Derksen, P. W. B. et al. Соматическая инактивация E-кадгерина и p53 у мышей приводит к метастатической лобулярной карциноме молочной железы за счет индукции устойчивости к аноикису и ангиогенеза. Cancer Cell 10 , 437–449 (2006).

    CAS PubMed Google ученый

  • 12.

    Халил А.А. и др. Коллективная инвазия при протоковом и дольчатом раке молочной железы ассоциируется с отдаленными метастазами. Clin. Exp. Метастаз 34 , 421–429 (2017).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 13.

    Ковальски, П. Дж., Рубин, М. А. и Клер, К. Г. Экспрессия E-кадгерина в первичных карциномах молочной железы и ее отдаленных метастазах. Breast Cancer Res. 5 , R217 – R222 (2003).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 14.

    Нарендра С., Дженкинс С. М., Хор А. и Нассар А. Клинические результаты плеоморфной лобулярной карциномы: исследование случай-контроль в сравнении с классической инвазивной лобулярной карциномой. Ann. Диаг. Патол. 19 , 64–69 (2015).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 15.

    Padmanaban, V. et al. E-кадгерин необходим для метастазирования во многих моделях рака груди. Nature 573 , 439–444 (2019).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 16.

    Beerling, E. et al. Пластичность между эпителиальным и мезенхимальным состояниями отделяет EMT от способности стволовых клеток увеличивать метастазы. Cell Rep. 14 , 2281–2288 (2016).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 17.

    Fischer, K. R. et al. Эпителиально-мезенхимальный переход не требуется для метастазов в легких, но способствует химиорезистентности. Природа 527 , 472–476 (2015).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 18.

    Aceto, N. et al. Циркулирующие скопления опухолевых клеток являются олигоклональными предшественниками метастазов рака груди. Cell 158 , 1110–1122 (2014).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 19.

    Би Д., Ян X., Маркетти М. К. и Мэннинг М. Стекло, управляемое подвижностью, и глухие переходы в биологических тканях. Phys. Ред. X 6 , 021011 (2016).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 20.

    Хэгер, А., Краузе, М., Вольф, К. и Фридл, П. Блокирование клеток: коллективное вторжение мезенхимальных опухолевых клеток, вызванное ограничением тканей. Biochim. Биофиз. Acta 1840 , 2386–2395 (2014).

    CAS PubMed Google ученый

  • 21.

    Doxzen, K. et al. Управление коллективной миграцией клеток с помощью геометрии субстрата. Integr. Биол. 5 , 1026–1035 (2013).

    CAS Google ученый

  • 22.

    Gaggioli, C. et al. Коллективная инвазия фибробластов в клетки карциномы с различной ролью RhoGTPases в ведущих и ведомых клетках. Nat. Cell Biol. 9 , 1392–1400 (2007).

    CAS PubMed Google ученый

  • 23.

    Вейгелин, Б., Баккер, Г. и Фридл, П. Микроскопия коллективной инвазии клеток меланомы при прижизненной генерации третьей гармоники. IntraVital 1 , 32–43 (2012).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 24.

    van Helvert, S., Сторм, С. и Фридл, П. Механореципрокность в миграции клеток. Nat. Cell Biol. 20 , 8–20 (2018).

    PubMed Google ученый

  • 25.

    Фридл П. и Майор Р. Настройка коллективной миграции клеток с помощью регуляции межклеточного соединения. Cold Spring Harb. Перспектива. Биол. 9 , а029199 (2017).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 26.

    Duclos, G. et al. Спонтанный сдвиговый поток в ограниченных клеточных нематиках. Nat. Phys. 14 , 728–732 (2018).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 27.

    Wolf, K. et al. Многоступенчатый перицеллюлярный протеолиз контролирует переход от индивидуальной инвазии раковых клеток к коллективной. Nat. Cell Biol. 9 , 893–904 (2007).

    CAS PubMed Google ученый

  • 28.

    Ильина О. и др. Прижизненная микроскопия пластичности коллективной инвазии при раке груди. Dis. Модель Mech. 11 , dmm034330 (2018).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 29.

    Provenzano, P. P. et al. Плотность коллагена способствует возникновению и прогрессированию опухоли молочной железы. BMC Med. 6 , 11 (2008).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 30.

    Wolf, K. et al. Физические пределы миграции клеток: контроль пространством ECM и ядерная деформация и настройка протеолизом и силой тяги. J. Cell Biol. 201 , 1069–1084 (2013).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 31.

    Szabo, A. et al. Ограничение in vivo способствует коллективной миграции клеток нервного гребня. J. Cell Biol. 213 , 543–555 (2016).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 32.

    Balzer, E. M. et al. Физическое ограничение изменяет фенотипы адгезии и миграции опухолевых клеток. FASEB J. 26 , 4045–4056 (2012).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 33.

    Haeger, A. et al. Коллективная инвазия рака формирует интегрин-зависимую радиорезистентную нишу. J. Exp. Med. 217 , e20181184 (2020).

    PubMed Google ученый

  • 34.

    Би Д., Лопес Дж. Х., Шварц Дж. М. и Мэннинг М. Л. Независимый от плотности переход жесткости в биологических тканях. Nat. Phys. 11 , 1074 (2015).

    CAS Google ученый

  • 35.

    Park, J.-A. и другие. Распространение и форма клеток в эпителии астматических дыхательных путей. Nat. Матер. 14 , 1040–1048 (2015).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 36.

    Palamidessi, A. et al. Устранение препятствий преодолевает кинетическую остановку и остановку пролиферации в терминально дифференцированных клетках и способствует коллективной подвижности карциномы. Nat. Матер. 18 , 1252–1263 (2019).

    CAS PubMed Google ученый

  • 37.

    Ильина О., Баккер Г.-Дж., Васатуро А., Хофманн Р.М. и Фридл П. Двухфотонные лазерные микротреки в трехмерных решетках коллагена: принципы MMP-зависимой и независимой коллективной раковой клетки вторжение. Phys. Биол. 8 , 15010 (2011).

    Google ученый

  • 38.

    Singhai, R. et al. Е-кадгерин как диагностический биомаркер рака груди. N. Am. J. Med. Sci. 3 , 227–233 (2011).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 39.

    Vos, C. B. et al. Инактивация E-кадгерина при лобулярной карциноме молочной железы in situ: раннее событие в онкогенезе. Br. J. Cancer 76 , 1131–1133 (1997).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 40.

    Conklin, M. W. et al. Выровненный коллаген является прогностическим признаком выживаемости при раке груди человека. Am. J. Pathol. 178 , 1221–1232 (2011).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 41.

    Provenzano, P. P. et al. Реорганизация коллагена на границе опухоль-строма облегчает местную инвазию. BMC Med. 4 , 38 (2006).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 42.

    Елисей Ю., Кальченко В., Кузнецов Ю. и Гейгер Б. Двойная роль E-кадгерина в регуляции инвазивной коллективной миграции клеток карциномы молочной железы. Sci. Отчет 8 , 4986 (2018).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 43.

    Cadwell, C. M., Su, W. & Kowalczyk, A. P. Cadherin tales: Регулирование функции кадгерина посредством переноса эндоцитарных мембран. Трафик 17 , 1262–1271 (2016).

    CAS PubMed Google ученый

  • 44.

    Фриш, У., Хасслахер, Б. и Помо, Ю. Автоматы решеточного газа для уравнения Навье – Стокса. Phys. Rev. Lett. 56 , 1505–1508 (1986).

    CAS PubMed Google ученый

  • 45.

    Дойч, А. и Дорманн, С. Моделирование формирования биологического паттерна клеточным автоматом (Биркхойзер, 2018).

  • 46.

    Буссемейкер, Х. Дж., Дойч, А. и Гейгант, Э. Анализ среднего поля динамического фазового перехода в модели клеточного автомата для коллективного движения. Phys. Rev. Lett. 78 , 5018–5021 (1997).

    CAS Google ученый

  • 47.

    Дойч, А. Новый механизм агрегации в модели клеточного автомата решеточного газа. Math. Comput. Modell. 31 , 35–40 (2000).

    Google ученый

  • 48.

    Duclos, G., Garcia, S., Yevick, H. G. & Silberzan, P. Совершенный нематический порядок в ограниченных монослоях веретенообразных клеток. Мягкое вещество 10 , 2346–2353 (2014).

    CAS PubMed Google ученый

  • 49.

    Schotz, E.-M., Lanio, M., Talbot, J. A. & Manning, M. L. Glassy динамика в трехмерных эмбриональных тканях. J. R. Soc. Интерфейс 10 , 20130726 (2013).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 50.

    Notbohm, J. et al. Сокращение и поляризация клеток приводят в движение коллективное движение клеток. Biophys. J. 110 , 2729–2738 (2016).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 51.

    Atia, L. et al.Геометрические ограничения во время заклинивания эпителия. Nat. Phys. 14 , 613–620 (2018).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 52.

    Hayer, A. et al. Поглощенные кадгериновые пальцы представляют собой поляризованные соединительные структуры между коллективно мигрирующими эндотелиальными клетками. Nat. Cell Biol. 18 , 1311–1323 (2016).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 53.

    Bazellieres, E. et al. Контроль межклеточных сил и коллективной клеточной динамики с помощью межклеточной адгезомы. Nat. Cell Biol. 17 , 409–420 (2015).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 54.

    Angelini, T. E. et al. Стеклоподобная динамика коллективной миграции клеток. Proc. Natl Acad. Sci. США 108 , 4714–4719 (2011).

    CAS PubMed Google ученый

  • 55.

    Garcia, S. et al. Физика активных помех при коллективном движении клеток в монослое. Proc. Natl. Акад. Sci. США 112 , 15314–15319 (2015).

    CAS PubMed Google ученый

  • 56.

    Douezan, S. et al. Динамика разрастания и переход смачивания клеточных агрегатов. Proc. Natl Acad. Sci. США 108 , 7315–7320 (2011).

    CAS PubMed Google ученый

  • 57.

    Truong, H.H. et al. Ингибирование интегрина β1 вызывает прометастатический переключатель через сеть TGFβ-miR-200-ZEB при E-кадгерин-положительном тройном отрицательном раке молочной железы. Sci. Сигнал. 7 , ra15 (2014).

    PubMed Google ученый

  • 58.

    Shamir, E. R. et al. Twist1-индуцированная диссеминация сохраняет эпителиальную идентичность и требует E-cadherin. J. Cell Biol. 204 , 839–856 (2014).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 59.

    Aiello, N. M. et al. Подтип EMT влияет на пластичность эпителия и способ миграции клеток. Dev. Ячейка 45 , 681–695 (2018).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 60.

    Kuriyama, S. et al. Коллективная миграция клеток in vivo требует LPAR2-зависимого увеличения текучести тканей. J. Cell Biol. 206 , 113–127 (2014).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 61.

    Wiesner, C. et al. Кинезины KIF5B и KIF3A / KIF3B управляют воздействием на поверхность MT1-MMP, отщеплением CD44 и деградацией внеклеточного матрикса в первичных макрофагах. Кровь 116 , 1559–1569 (2010).

    CAS PubMed Google ученый

  • 62.

    Nagelkerke, A. et al. Конститутивная экспрессия γ-h3AX имеет прогностическое значение при тройном отрицательном раке молочной железы. Radiother. Онкол. 101 , 39–45 (2011).

    CAS PubMed Google ученый

  • 63.

    Алиева, М., Рицма, Л., Гедт, Р. Дж., Вайследер, Р. и ван Рейнен, Дж. Окна визуализации для долгосрочной прижизненной визуализации: общий обзор и технические идеи. Прижизненный 3 , e29917 (2014).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 64.

    Schindelin, J. et al. Фиджи: платформа с открытым исходным кодом для анализа биологических изображений. Nat. Методы 9 , 676–682 (2012).

    CAS Google ученый

  • 65.

    Rueden, C. T. et al. ImageJ2: ImageJ для следующего поколения данных научных изображений. BMC Bioinf. 18 , 529 (2017).

    Google ученый

  • 66.

    Tinevez, J.-Y. и другие. TrackMate: открытая и расширяемая платформа для отслеживания отдельных частиц. Методы 115 , 80–90 (2017).

    CAS Google ученый

  • 67.

    Thielicke, W. & Stamhuis, E. J. PIVlab — к удобной, доступной и точной цифровой велосиметрии изображений частиц в MATLAB. J. Open Res.Софтв. 2 , e30 (2014).

    Google ученый

  • Матричная микроархитектура и миозин II определяют адгезию в 3D-матрицах

    Фон: Сообщения о адгезиях в клетках, растущих в 3D, широко варьируются — от несуществующих до очень больших и удлиненных — и часто находятся в явном противоречии, в основном из-за нашего минимального понимания основных механизмов, которые определяют фенотип 3D-клеток.Мы решаем эту проблему напрямую, систематически определяя механизмы, которые определяют адгезию в 3D-матрицах, и, исходя из наших наблюдений, разрабатываем принципы, широко применимые для 2D- и 3D-подложек.

    Полученные результаты: Мы демонстрируем, что немышечная активность миозина II определяет фенотип адгезии в 3D, как и в 2D; однако, в отличие от 2D, уменьшение объемной жесткости матрицы не обязательно препятствует образованию удлиненных адгезий.Даже в мягких 3D-матрицах клетки могут образовывать большие спайки в областях с соответствующим локальным выравниванием волокон матрицы. Кроме того, мы показываем, что ориентация волокон, помимо влияния на локальную жесткость, модулирует доступную адгезионную площадь и, таким образом, определяет размер адгезии.

    Выводы: Таким образом, адгезия в 3D определяется как активностью миозина, так и непосредственным микроокружением каждой адгезии, как определено локальной архитектурой матрикса.Важные параметры включают не только сопротивление волокна вытягиванию (т.е. жесткость), но также ориентацию и диаметр самого волокна. Эти принципы не только проясняют противоречия в литературе и указывают на факторы, модулирующие адгезию, помимо жесткости, но также имеют важное значение для тканевой инженерии и исследований инвазии опухолевых клеток.

    Динамика адгезии в неокортексе определяет начало миграции и постмиграционную ориентацию нейронов

    .2021 2 июля; 7 (27): eabf1973. DOI: 10.1126 / sciadv.abf1973. Распечатать 2021 июл. Екатерина Епифанова 1 , Валентина Салина 1 2 , Денис Лайко 1 , Катрин Тексторис-Таубе 3 , Томас Науманн 4 , Ольга Бормут 1 , Инго Бормут 1 , Стивен Хоран 1 , Терес Шауб 1 , Екатерина Борисова 1 2 , Mateusz C Ambrozkiewicz 1 , Виктор Тарабыкин 1 2 , Марта Росарио 5

    Принадлежности Расширять

    Принадлежности

    • 1 Charité-Universitätsmedizin Berlin, корпоративный член Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, Institute of Cell and Neurobiology, Charitéplatz 1, 10117 Berlin, Germany.
    • 2 Институт неврологии Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород 603950, Российская Федерация.
    • 3 Charité-Universitätsmedizin Berlin, корпоративный член Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, Институт биохимии, основной центр высокопроизводительной масс-спектрометрии, Charitéplatz 1, 10117 Берлин, Германия.
    • 4 Charité-Universitätsmedizin Berlin, корпоративный член Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, Institute of Functional Neuroanatomy, Charitéplatz 1, 10117 Berlin, Germany.
    • 5 Charité-Universitätsmedizin Berlin, корпоративный член Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, Institute of Cell and Neurobiology, Charitéplatz 1, 10117 Berlin, Germany. [email protected]

    Элемент в буфере обмена

    Екатерина Епифанова и соавт.Sci Adv. .

    Показать детали Показать варианты

    Показать варианты

    Формат АннотацияPubMedPMID

    .2021 2 июля; 7 (27): eabf1973. DOI: 10.1126 / sciadv.abf1973. Распечатать 2021 июл.

    Авторы

    Екатерина Епифанова 1 , Валентина Салина 1 2 , Денис Лайко 1 , Катрин Тексторис-Таубе 3 , Томас Науманн 4 , Ольга Бормут 1 , Инго Бормут 1 , Стивен Хоран 1 , Терес Шауб 1 , Екатерина Борисова 1 2 , Mateusz C Ambrozkiewicz 1 , Виктор Тарабыкин 1 2 , Марта Росарио 5

    Принадлежности

    • 1 Charité-Universitätsmedizin Berlin, корпоративный член Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, Institute of Cell and Neurobiology, Charitéplatz 1, 10117 Berlin, Germany.
    • 2 Институт неврологии Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород 603950, Российская Федерация.
    • 3 Charité-Universitätsmedizin Berlin, корпоративный член Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, Институт биохимии, основной центр высокопроизводительной масс-спектрометрии, Charitéplatz 1, 10117 Берлин, Германия.
    • 4 Charité-Universitätsmedizin Berlin, корпоративный член Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, Institute of Functional Neuroanatomy, Charitéplatz 1, 10117 Berlin, Germany.
    • 5 Charité-Universitätsmedizin Berlin, корпоративный член Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, Institute of Cell and Neurobiology, Charitéplatz 1, 10117 Berlin, Germany. [email protected]

    Элемент в буфере обмена

    Полнотекстовые ссылки Опции CiteDisplay

    Показать варианты

    Формат АннотацияPubMedPMID

    Абстрактный

    Неокортекс стереотипно организован в слои возбуждающих нейронов, расположенных в точной параллельной ориентации.Здесь мы показываем, что динамическая адгезия как до, так и после радиальной миграции важна для этой организации. Нейрональная адгезия регулируется ассоциированным с синдромом Мовата-Вильсона фактором транскрипции Zeb2 (Sip1 / Zfhx1b) посредством прямой репрессии независимых путей адгезии, контролируемых нейропилином-1 (Nrp1) и кадгерином-6 (Cdh6). Мы обнаружили, что для инициирования радиальной миграции нейроны должны сначала подавить адгезию к внеклеточному матриксу. Zeb2 регулирует мультиполярную стадию посредством репрессии транскрипции Nrp1 и, таким образом, подавления передачи сигналов интегрина ниже по ходу цепи.По завершении миграции нейроны подвергаются процессу ориентации, который не зависит от миграции. Параллельная организация нейронов в неокортексе контролируется Cdh6 посредством атипичной регуляции передачи сигналов интегрина через его мотив RGD. Наши данные проливают свет на механизмы, которые регулируют начало радиальной миграции и постмиграционную ориентацию нейронов во время неокортикального развития.

    Copyright © 2021 Авторы, некоторые права защищены; эксклюзивный лицензиат Американской ассоциации содействия развитию науки.Нет претензий к оригинальным работам правительства США. Распространяется по некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY-NC).

    Похожие статьи

    • Взаимодействие Reelin-Nrp1 регулирует развитие дендритов неокортекса контекстно-зависимым образом.

      Kohno T, Ishii K, Hirota Y, Honda T, Makino M, Kawasaki T, Nakajima K, Hattori M. Коно Т. и др.J Neurosci. 2020 21 октября; 40 (43): 8248-8261. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.1907-20.2020. Epub 2020 2 октября. J Neurosci. 2020. PMID: 33009002 Бесплатная статья PMC.

    • Регулятор транскрипции ZEB2 необходим для развития глии Бергмана.

      He L, Yu K, Lu F, Wang J, Wu LN, Zhao C, Li Q, Zhou X, Liu H, Mu D, Xin M, Qiu M, Lu QR. He L, et al. J Neurosci. 2018 7 февраля; 38 (6): 1575-1587.DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.2674-17.2018. Epub 2018 11 января. J Neurosci. 2018. PMID: 29326173 Бесплатная статья PMC.

    • Сложные ситуации: недавние достижения в контроле клеточной адгезии во время миграции нейронов.

      Solecki DJ. Solecki DJ. Curr Opin Neurobiol. 2012 Октябрь; 22 (5): 791-8. DOI: 10.1016 / j.conb.2012.04.010. Epub 2012 2 мая. Curr Opin Neurobiol. 2012 г.PMID: 22560352 Бесплатная статья PMC. Рассмотрение.

    • Рилин временно способствует N-кадгерин-зависимой нейрональной адгезии во время кортикального развития мышей.

      Мацунага Ю., Нода М., Муракава Х., Хаяси К., Нагасака А., Иноуэ С., Мията Т., Миура Т., Кубо К.И., Накадзима К. Matsunaga Y, et al. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2017 21 февраля; 114 (8): 2048-2053. DOI: 10.1073 / pnas.1615215114.Epub 2017 7 февраля. Proc Natl Acad Sci U S A. 2017. PMID: 28174271 Бесплатная статья PMC.

    • Роль Zeb2 / Sip1 в развитии нейронов.

      Епифанова Е., Бабаев А., Ньюман А.Г., Тарабыкин В. Епифанова Е, и др. Brain Res. 2019 15 февраля; 1705: 24-31. DOI: 10.1016 / j.brainres.2018.09.034. Epub 2018 25 сентября. Brain Res. 2019. PMID: 30266271 Рассмотрение.

    LinkOut — дополнительные ресурсы

    • Полнотекстовые источники

    • Материалы исследований

    • Разное

    [Икс]

    цитировать

    Копировать

    Формат: AMA APA ГНД NLM

    Когезия и адгезия в жидкостях: поверхностное натяжение и капиллярное действие

    Задачи обучения

    К концу этого раздела вы сможете:

    • Разберитесь в силах сцепления и сцепления.
    • Определите поверхностное натяжение.
    • Понять капиллярное действие.

    Когезия и адгезия в жидкостях

    Рис. 1. Мыльные пузыри на этой фотографии вызваны силами сцепления между молекулами в жидкостях. (кредит: Стив Форд Эллиотт)

    В жаркий летний день дети надувают мыльные пузыри и играют с брызгами разбрызгивателя. (См. Рис. 1.) Подводный паук сохраняет запасы воздуха в блестящем пузыре, который он носит обернутым вокруг себя.Техник набирает кровь в трубку небольшого диаметра, просто прикоснувшись к капле на уколотом пальце. Недоношенный ребенок изо всех сил пытается надуть легкие. Что общего? Во всех этих действиях преобладают силы притяжения между атомами и молекулами в жидкостях — как внутри жидкости, так и между жидкостью и ее окружением.

    Силы притяжения между молекулами одного типа называются силами сцепления . Жидкости можно, например, хранить в открытых контейнерах, потому что силы сцепления удерживают молекулы вместе.Силы притяжения между молекулами разных типов называются силами сцепления , . Такие силы заставляют капли жидкости прилипать, например, к оконным стеклам. В этом разделе мы исследуем эффекты, непосредственно связанные с силами сцепления и сцепления в жидкостях.

    Силы сцепления Силы притяжения между молекулами одного типа называются силами сцепления.

    Сила сцепления

    Силы притяжения между молекулами разных типов называются силами сцепления.

    Силы сцепления между молекулами заставляют поверхность жидкости сжиматься до минимально возможной площади. Этот общий эффект называется поверхностным натяжением . Молекулы на поверхности притягиваются внутрь за счет сил сцепления, уменьшая площадь поверхности. Молекулы внутри жидкости испытывают нулевую результирующую силу, поскольку у них есть соседи со всех сторон.

    Поверхностное натяжение

    Силы сцепления между молекулами заставляют поверхность жидкости сжиматься до минимально возможной площади.Этот общий эффект называется поверхностным натяжением.

    Выполнение соединений: поверхностное натяжение

    Силы между атомами и молекулами лежат в основе макроскопического эффекта, называемого поверхностным натяжением. Эти силы притяжения сближают молекулы и стремятся минимизировать площадь поверхности. Это еще один пример субмикроскопического объяснения макроскопического явления.

    Модель поверхности жидкости, действующей как растянутый эластичный лист, может эффективно объяснить эффекты поверхностного натяжения.Например, некоторые насекомые могут ходить по воде (в отличие от того, чтобы плавать в ней), как мы ходим по батуту — они вдавливают поверхность, как показано на рисунке 2 (а). На рис. 2 (б) показан другой пример, когда игла упирается в поверхность воды. Железная игла не может и не плавает, потому что ее плотность больше, чем у воды. Скорее, его вес поддерживается силами растянутой поверхности, которые пытаются сделать поверхность меньше или более плоской. Если бы игла была помещена на поверхность острием вниз, ее вес, действующий на меньшую площадь, сломал бы поверхность, и она утонула бы.

    Рис. 2. Поверхностное натяжение, выдерживающее вес насекомого и железной иглы, которые опираются на поверхность, не проникая в нее. Они не плавают; скорее, они поддерживаются поверхностью жидкости. (а) Нога насекомого вмятина в поверхность воды. F ST — это восстанавливающая сила (поверхностное натяжение), параллельная поверхности. (b) Железная игла аналогичным образом вмятина на поверхности воды до тех пор, пока восстанавливающая сила (поверхностное натяжение) не вырастет до ее веса.

    Поверхностное натяжение пропорционально силе сцепления, которая зависит от типа жидкости.Поверхностное натяжение γ определяется как сила F на единицу длины L , прилагаемая растянутой жидкой мембраной:

    [латекс] \ gamma = \ frac {F} {L} \\ [/ латекс].

    Таблица 1. Поверхностное натяжение некоторых жидкостей
    Жидкость Поверхностное натяжение γ (Н / м)
    Вода при 0ºC 0,0756
    Вода при 20ºC 0,0728
    Вода при 100ºC 0.0589
    Мыльная вода (обычная) 0,0370
    Этиловый спирт 0,0223
    Глицерин 0,0631
    Меркурий 0,465
    Оливковое масло 0,032
    Тканевые жидкости (типовые) 0,050
    Кровь, цельная при 37ºC 0,058
    Плазма крови при 37ºC 0.073
    Золото при 1070ºC 1.000
    Кислород при −193ºC 0,0157
    Гелий при −269ºC 0,00012

    В таблице 1 выше приведены значения γ для некоторых жидкостей. Для насекомого на Фигуре 2 (а) его вес w поддерживается направленными вверх компонентами силы поверхностного натяжения: w = γL sin θ , где L — окружность ступни насекомого. в контакте с водой.На рисунке 3 показан один из способов измерения поверхностного натяжения. Пленка жидкости оказывает давление на подвижный провод, пытаясь уменьшить его площадь поверхности. Величина этой силы зависит от поверхностного натяжения жидкости и может быть точно измерена. Поверхностное натяжение является причиной образования пузырьков и капель жидкостей. Сила внутреннего поверхностного натяжения приводит к тому, что пузырьки становятся приблизительно сферическими и повышают давление газа, захваченного внутри, по сравнению с атмосферным давлением снаружи. Можно показать, что манометрическое давление P внутри сферического пузыря определяется соотношением

    [латекс] P = \ frac {4 \ gamma} {r} \\ [/ latex],

    , где r — радиус пузыря.

    Рисунок 3. Скользящее проволочное устройство для измерения поверхностного натяжения; устройство прилагает силу, уменьшающую площадь поверхности пленки. Сила, необходимая для удержания проволоки на месте, составляет F = γL = γ (2l) , поскольку к проволоке прикреплены две жидкие поверхности. Эта сила остается почти постоянной при растяжении пленки, пока пленка не приблизится к точке разрыва.

    Таким образом, давление внутри пузыря наибольшее, когда пузырек самый маленький. Еще одно свидетельство этого показано на рисунке 4.Когда воздух проходит между двумя воздушными шарами разного размера, меньший воздушный шар имеет тенденцию схлопываться, заполняя большой воздушный шар.

    Рис. 4. При закрытом клапане к каждому концу трубки прикреплены два баллона разного размера. При открытии клапана меньший баллон уменьшается в размерах, и воздух движется, заполняя большой баллон. Давление в сферическом воздушном шаре обратно пропорционально его радиусу, так что меньший воздушный шар имеет большее внутреннее давление, чем больший воздушный шар, что приводит к этому потоку.

    Пример 1. Поверхностное натяжение: давление внутри пузыря

    Рассчитайте манометрическое давление внутри мыльного пузыря 2,00 × 10 -4 м в радиусе, используя поверхностное натяжение мыльной воды из таблицы 1. Преобразуйте это давление в мм рт.

    Стратегия

    Приведен радиус и поверхностное натяжение можно найти в Таблице 1, поэтому P можно найти непосредственно из уравнения [латекс] P = \ frac {4 \ gamma} {r} \\ [/ latex].

    Решение

    Подставляя r и γ в уравнение [латекс] P = \ frac {4 \ gamma} {r} \\ [/ latex], получаем

    [латекс] P = \ frac {4 \ gamma} {r} = \ frac {4 \ left (0.{2}} = 5,56 \ text {мм рт. Ст.} \\ [/ latex].

    Обсуждение

    Обратите внимание, что если бы в пузыре было проделано отверстие, воздух был бы вытеснен, радиус пузыря уменьшился бы, а давление внутри увеличилось бы до атмосферного давления (760 мм рт. Ст.).

    Наши легкие содержат сотни миллионов слизистых мешочков, называемых альвеол , которые очень похожи по размеру и примерно 0,1 мм в диаметре. (См. Рис. 5.) Вы можете выдохнуть без мышечной активности, позволяя поверхностному натяжению сокращать эти мешочки.У медицинских пациентов, дыхание которых обеспечивается респиратором с положительным давлением, в легкие вдувается воздух, но, как правило, им разрешается выдыхать самостоятельно. Даже если есть паралич, поверхностное натяжение альвеол вытеснит воздух из легких. Поскольку давление увеличивается по мере уменьшения радиуса альвеол, время от времени требуется глубокий очищающий вдох, чтобы полностью наполнить альвеолы. Респираторы запрограммированы на это, и мы считаем естественным, как и наши собаки-компаньоны, сделать очищающий вдох перед тем, как уснуть.

    Рис. 5. Бронхи в легких разветвляются на все более мелкие структуры, в конце концов заканчивающиеся альвеолами. Альвеолы ​​действуют как крошечные пузырьки. Поверхностное натяжение их слизистой оболочки помогает при выдохе и может предотвратить вдох, если оно слишком велико.

    Напряжение в стенках альвеол возникает из-за мембранной ткани и жидкости на стенках альвеол, содержащей длинный липопротеин, который действует как поверхностно-активное вещество (вещество, снижающее поверхностное натяжение). Потребность в поверхностно-активном веществе возникает из-за тенденции маленьких альвеол к разрушению и попаданию воздуха в более крупные альвеолы, делая их еще больше (как показано на рисунке 4).Во время ингаляции молекулы липопротеинов растягиваются, и натяжение стенки увеличивается с увеличением радиуса (повышенное поверхностное натяжение). Во время выдоха молекулы снова скользят вместе, и поверхностное натяжение уменьшается, помогая предотвратить коллапс альвеол. Таким образом, поверхностно-активное вещество служит для изменения натяжения стенок, так что маленькие альвеолы ​​не разрушаются, а большие альвеолы ​​не расширяются слишком сильно. Это изменение натяжения является уникальным свойством этих поверхностно-активных веществ и не присуще моющим средствам (которые просто снижают поверхностное натяжение).(См. Рисунок 6.)

    Рис. 6. Поверхностное натяжение как функция площади поверхности. Поверхностное натяжение легочного сурфактанта уменьшается с уменьшением площади. Это гарантирует, что маленькие альвеолы ​​не разрушатся, а большие альвеолы ​​не смогут чрезмерно расшириться.

    Если вода попадает в легкие, поверхностное натяжение слишком велико, и вы не можете вдохнуть. Это серьезная проблема при реанимации утопающих. Аналогичная проблема возникает у новорожденных, рожденных без этого сурфактанта — их легкие очень трудно надуть.Это состояние известно как болезнь гиалиновых мембран и является основной причиной смерти младенцев, особенно при преждевременных родах. Определенный успех был достигнут в лечении болезни гиалиновых мембран путем распыления сурфактанта в дыхательные пути младенца. Эмфизема вызывает противоположные проблемы с альвеолами. Альвеолярные стенки жертв эмфиземы разрушаются, и мешочки объединяются, образуя более крупные мешочки. Поскольку давление, создаваемое поверхностным натяжением, уменьшается с увеличением радиуса, эти более крупные мешочки создают меньшее давление, что снижает способность жертв эмфиземы выдыхать.Распространенный тест на эмфизему — измерение давления и объема выдыхаемого воздуха.

    Установление соединений: расследование на вынос

    (1) Попробуйте опустить швейную иглу на воду. Чтобы это действие работало, игла должна быть очень чистой, так как даже масла с ваших пальцев может быть достаточно, чтобы повлиять на свойства поверхности иглы. (2) Поместите щетину кисти в воду. Вытяните щетку и обратите внимание, что на короткое время щетинки слипнутся.Поверхностное натяжение воды, окружающей щетинки, достаточно, чтобы удерживать щетинки вместе. По мере высыхания щетины эффект поверхностного натяжения исчезает. (3) Поместите петлю из нити на поверхность неподвижной воды таким образом, чтобы вся нить контактировала с водой. Обратите внимание на форму петли. Теперь поместите каплю моющего средства в середину петли. Что происходит с формой петли? Почему? (4) Посыпьте перцем поверхность воды. Добавьте каплю моющего средства. Что происходит? Почему? (5) Поставьте две спички параллельно друг другу и добавьте между ними каплю моющего средства.Что происходит? Примечание: для каждого нового эксперимента воду необходимо заменять, а миску промывать, чтобы очистить ее от остатков моющего средства.

    Адгезия и капиллярное действие

    Почему вода брызгает на вощеную машину, а на голую краску — нет? Ответ заключается в том, что силы сцепления между водой и воском намного меньше, чем между водой и краской. Конкуренция между силами адгезии и когезии важна в макроскопическом поведении жидкостей.Важным фактором в изучении роли этих двух сил является угол θ между касательной к поверхности жидкости и поверхностью. (См. Рис. 7.) Угол контакта θ напрямую связан с относительной силой когезионных и адгезионных сил. Чем больше сила сцепления по сравнению с силой сцепления, тем больше θ , и тем больше жидкость имеет тенденцию образовывать каплю. Чем меньше θ , тем меньше относительная прочность, так что сила сцепления способна сплющивать каплю.В таблице 2 перечислены углы смачивания для нескольких комбинаций жидкостей и твердых тел.

    Угол контакта

    Угол θ между касательной к поверхности жидкости и поверхностью называется краевым углом.

    Рис. 7. На фотографии водяные капли на вощеной автомобильной краске и расплющиваются на невощеной краске. (a) Вода образует шарики на вощеной поверхности, потому что силы сцепления, ответственные за поверхностное натяжение, больше, чем силы сцепления, которые стремятся сплющить каплю.(b) Водяные шарики на голой краске значительно сглаживаются, поскольку силы сцепления между водой и краской велики, преодолевая поверхностное натяжение. Угол смачивания θ напрямую связан с относительной силой сил сцепления и сцепления. Чем больше θ , тем больше отношение сил сцепления к силам сцепления. (кредит: П. П. Урон)

    Одним из важных явлений, связанных с относительной силой когезионных и адгезионных сил, является капиллярное действие — тенденция жидкости подниматься или подавляться в узкой трубке или капиллярной трубке .Это действие заставляет кровь втягиваться в трубку малого диаметра, когда трубка касается капли.

    Капиллярное действие

    Тенденция жидкости подниматься или подавляться в узкой трубке или капиллярной трубке называется капиллярным действием.

    Если капиллярная трубка помещена в жидкость вертикально, как показано на рисунке 8, капиллярное действие поднимет или подавит жидкость внутри трубки в зависимости от комбинации веществ. Фактический эффект зависит от относительной силы когезионных и адгезионных сил и, таким образом, угла смачивания θ , указанного в таблице.Если θ меньше 90º, то жидкость поднимется; если θ больше 90º, он будет подавлен. Ртуть, например, имеет очень большое поверхностное натяжение и большой угол контакта со стеклом. При помещении в трубку поверхность столбика ртути изгибается вниз, как капля. Изогнутая поверхность жидкости в трубке называется мениском . Поверхностное натяжение всегда имеет тенденцию к уменьшению площади поверхности. Таким образом, поверхностное натяжение сглаживает изогнутую поверхность жидкости в капиллярной трубке.Это приводит к направленной вниз силе в ртути и восходящей силе в воде, как показано на Рисунке 8.

    Рис. 8. (a) Ртуть подавляется в стеклянной трубке, потому что ее угол контакта больше 90 °. Поверхностное натяжение оказывает направленное вниз усилие, поскольку оно выравнивает ртуть, подавляя ее в трубке. Пунктирная линия показывает форму поверхности ртути без сглаживающего эффекта поверхностного натяжения. (б) Вода поднимается в стеклянной трубке, потому что ее угол смачивания составляет почти 0º. Таким образом, поверхностное натяжение проявляет восходящую силу, когда оно выравнивает поверхность, чтобы уменьшить ее площадь.

    Таблица 2. Краевые углы смачивания некоторых веществ
    Интерфейс Угол контакта Θ
    Ртутное стекло 140º
    Стакан для воды
    Вода – парафин 107º
    Вода – серебро 90º
    Органические жидкости (большая часть) — стекло
    Этиловый спирт — стекло
    Керосин-стекло 26º

    Капиллярное действие может перемещать жидкости по горизонтали на очень большие расстояния, но высота, на которую он может поднимать или подавлять жидкость в трубке, ограничена ее весом.Можно показать, что эта высота h равна

    .

    [латекс] h = \ frac {2 \ gamma \ cos \ theta} {\ rho {gr}} \\ [/ latex].

    Если мы посмотрим на различные факторы в этом выражении, мы сможем увидеть, насколько оно имеет смысл. Высота прямо пропорциональна поверхностному натяжению γ , что является его прямой причиной. Кроме того, высота обратно пропорциональна радиусу трубы — чем меньше радиус r , тем выше можно поднять жидкость, поскольку меньшая труба удерживает меньшую массу.Высота также обратно пропорциональна плотности жидкости ρ , поскольку большая плотность означает большую массу в том же объеме. (См. Рисунок 9.)

    Рис. 9. (a) Капиллярное действие зависит от радиуса трубки. Чем меньше размер трубки, тем больше достигается высота. Для труб большого радиуса высота незначительна. (b) Более плотная жидкость в той же трубке поднимается на меньшую высоту, при прочих равных условиях.

    Пример 2. Расчет радиуса капиллярной трубки: капиллярное действие: сок дерева

    Может ли капиллярное действие быть единственно ответственным за образование сока на деревьях? Чтобы ответить на этот вопрос, вычислите радиус капиллярной трубки, которая поднимет сок на 100 м на вершину гигантского красного дерева, при условии, что плотность сока составляет 1050 кг / м 3 , угол его контакта равен нулю, а его поверхностное натяжение равно такой же, как у воды на 20. {3} \ right) \ left (9 \ text {.{-7} \ text {m.} \ End {array} \\ [/ latex]

    Обсуждение

    Такой результат необоснован. Сок в деревьях движется через ксилему , которая образует трубки с радиусом всего 2,5 × 10 -5 м. Это значение примерно в 180 раз больше радиуса, необходимого для подъема сока на 100 м. Это означает, что только капиллярное действие не может нести единоличную ответственность за попадание сока на верхушки деревьев.

    Как сок попадает на вершины высоких деревьев? (Напомним, что столб воды может подняться на высоту 10 м только при наличии вакуума наверху — см. Пример 3 из раздела «Изменение давления с глубиной в жидкости».) Вопрос не решен полностью, но похоже, что он натянут, как цепь, удерживаемая силами сцепления. Когда каждая молекула сока входит в лист и испаряется (процесс, называемый транспирацией), вся цепочка поднимается на ступеньку выше. Таким образом, для протягивания сока через сосуды ксилемы должно присутствовать отрицательное давление, создаваемое испарением воды. В большинстве ситуаций жидкости могут толкать, но могут оказывать лишь незначительное притяжение , потому что силы сцепления кажутся слишком маленькими, чтобы удерживать молекулы плотно вместе.Но в этом случае сила сцепления молекул воды обеспечивает очень сильное притяжение. На рисунке 10 показано одно устройство для изучения отрицательного давления. Некоторые эксперименты показали, что может быть достигнуто отрицательное давление, достаточное для того, чтобы подтянуть сок к вершинам самых высоких деревьев .

    Рис. 10. (a) Когда поршень поднимается, он слегка растягивает жидкость, подвергая ее напряжению и создавая отрицательное абсолютное давление P = -F / A . (b) Жидкость в конце концов отделяется, что дает экспериментальный предел отрицательному давлению в этой жидкости.

    Сводка раздела

    • Силы притяжения между молекулами одного типа называются силами сцепления.
    • Силы притяжения между молекулами разных типов называются силами сцепления.
    • Силы сцепления между молекулами заставляют поверхность жидкости сжиматься до минимально возможной площади. Этот общий эффект называется поверхностным натяжением.
    • Капиллярное действие — это тенденция жидкости подниматься или подавляться в узкой трубке или капиллярной трубке, которая возникает из-за относительной силы когезионных и адгезионных сил.

    Концептуальные вопросы

    1. Плотность нефти меньше плотности воды, однако груженый нефтеналивной танкер находится ниже в воде, чем пустой. Почему?

    2. Поверхностное натяжение связано с силами сцепления или сцепления, или с обоими?

    3. Капиллярное действие обусловлено силами когезии или адгезии, либо обоими?

    4. Птицы, такие как утки, гуси и лебеди, имеют большую плотность, чем вода, но они могут сидеть на ее поверхности. Объясните эту способность, отметив, что вода не смачивает их перья и что они не могут сидеть в мыльной воде.

    5. Вода поднимается на жирную загорающую, но не на ее соседку, у которой кожа не промаслена. Объясните с точки зрения сил сцепления и сцепления.

    6. Можно ли использовать капиллярное действие для перемещения жидкостей в «невесомой» среде, например, в орбитальном космическом зонде?

    7. Как капиллярное действие влияет на показания манометра с постоянным диаметром? Поясните свой ответ.

    8. Давление между внутренней стенкой грудной клетки и внешней стороной легких обычно остается отрицательным.Объясните, как давление в легких может стать положительным (вызвать выдох) без мышечной активности.

    Задачи и упражнения

    1. Каково давление внутри альвеолы ​​с радиусом 2,50 × 10 -4 , если поверхностное натяжение стенки, покрытой жидкостью, такое же, как и для мыльной воды? Вы можете предположить, что давление такое же, как давление, создаваемое сферическим пузырем.

    2. (a) Давление внутри альвеолы ​​с радиусом 2,00 × 10 -4 м равно 1.40 × 10 3 , из-за облицованных жидкостью стен. Если предположить, что альвеола действует как сферический пузырь, каково поверхностное натяжение жидкости? (b) Определите вероятную жидкость. (Вам может потребоваться экстраполировать значения в таблице 1.)

    3. Каково манометрическое давление в миллиметрах ртутного столба внутри мыльного пузыря диаметром 0,100 м?

    4. Рассчитайте усилие на скользящую проволоку на Рисунке 3 (снова показано ниже), если она имеет длину 3,50 см и жидкость — этиловый спирт.

    Рисунок 3.Устройство скользящей проволоки, используемое для измерения поверхностного натяжения; устройство прилагает силу, уменьшающую площадь поверхности пленки. Сила, необходимая для удержания проволоки на месте, составляет F = γL = γ (2 l ), поскольку к проволоке прикреплены две жидкие поверхности. Эта сила остается почти постоянной при растяжении пленки, пока пленка не приблизится к точке разрыва.

    5. На рисунке 9 (a) (снова показан ниже) показано влияние радиуса трубки на высоту, на которую капиллярное действие может поднять жидкость.(a) Вычислите высоту h для воды в стеклянной трубке радиусом 0,900 см — довольно большой трубке, подобной той, что изображена слева. б) Каков радиус стеклянной трубки справа, если вода поднимается до 4,00 см?

    Рис. 9. (a) Капиллярное действие зависит от радиуса трубки. Чем меньше размер трубки, тем больше достигается высота. Для труб большого радиуса высота незначительна. (b) Более плотная жидкость в той же трубке поднимается на меньшую высоту, при прочих равных условиях.

    6. В Примере 2 выше мы заявили, что ксилемная трубка имеет радиус 2,50 × 10 -5 м. Убедитесь, что такая трубка поднимает сок менее чем на метр, найдя для нее h , сделав те же предположения, что плотность сока составляет 1050 кг / м 3 , ее угол контакта равен нулю, а ее поверхностное натяжение такое же, как у воды при 20,0ºC.

    7. Какая жидкость находится в устройстве, показанном на рисунке 3 (снова показано ниже), если сила составляет 3,16 × 10 -3 , а длина провода равна 2.50 см? Рассчитайте поверхностное натяжение γ и найдите вероятное совпадение из Таблицы 1 (выше).

    Рисунок 3. Скользящее проволочное устройство для измерения поверхностного натяжения; устройство прилагает силу, уменьшающую площадь поверхности пленки. Сила, необходимая для удержания проволоки на месте, равна F = γL = γ (2l), поскольку к проволоке прикреплены две жидкие поверхности. Эта сила остается почти постоянной при растяжении пленки, пока пленка не приблизится к точке разрыва.

    8. Если манометрическое давление внутри резинового баллона с отметкой 10.Радиус 0 см равен 1,50 см воды, каково эффективное поверхностное натяжение воздушного шара?

    9. Рассчитайте манометрическое давление внутри пузырьков воды, спирта и мыльной воды радиусом 2,00 см. Какая жидкость образует наиболее устойчивые пузырьки, не считая каких-либо эффектов испарения?

    10. Предположим, что вода поднимается за счет капилляров на высоту 5,00 см в стеклянной трубке. а) На какую высоту он поднимется в парафиновой трубке того же радиуса? б) В серебряной трубке того же радиуса?

    11.Рассчитайте угол смачивания θ для оливкового масла, если капиллярное действие поднимает его на высоту 7,07 см в стеклянной трубке с радиусом 0,100 мм. Соответствует ли это значение значению для большинства органических жидкостей?

    12. Когда два мыльных пузыря соприкасаются, больший надувается меньшим, пока они не образуют единый пузырь. а) Каково манометрическое давление внутри мыльного пузыря радиусом 1,50 см? (б) Внутри мыльного пузыря радиусом 4,00 см? (c) Внутри единственного пузыря они образуются, если при соприкосновении не теряется воздух?

    13.Вычислите отношение высоты, на которую вода и ртуть поднимаются капиллярным действием в одной и той же стеклянной трубке.

    14. Каково соотношение высот, на которые этиловый спирт и вода поднимаются капиллярным действием в одной и той же стеклянной трубке?

    Глоссарий

    силы сцепления:
    силы притяжения между молекулами разных типов
    капиллярное действие:
    Тенденция жидкости подниматься или опускаться в узкой трубке
    силы сцепления:
    силы притяжения между молекулами одного типа
    угол контакта:
    угол θ между касательной к поверхности жидкости и поверхностью
    поверхностное натяжение:
    силы сцепления между молекулами, которые заставляют поверхность жидкости сжиматься до минимально возможной площади

    Избранные решения проблем и упражнения

    1.