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Introdução à Energia superficial

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As noções básicas sobre a energia superficial

Todos os materiais possuem propriedades como a densidade ou o ponto de fusão, que nos ajudam a caracterizar e a diferenciá-los entre si. A energia superficial é outra das propriedades dos materiais: é uma medida de como as moléculas de um material são atraídas entre si e em relação às moléculas de outros materiais. A energia superficial é uma boa medida da facilidade ou dificuldade com que a superfície poderá aderir.

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Veja como os diferentes níveis de energia superficial podem fazer com que o material seja de aderência fácil ou difícil.
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O que é a impregnação?

"Impregnação" ou "humedecimento" ocorre quando um líquido flui ou se espalha quando é aplicado na superfície de um sólido. O humedecimento permite que o adesivo faça bom contacto com a superfície de um material a ser colado. Consoante a energia superficial do material, um adesivo irá naturalmente molhar e fluir sobre a superfície ou ter uma tendência para a formação de gotas. A impregnação é uma condição necessária à formação de uma união adesiva.

  • Exemplo de boa impregnação – a água espalha-se

    Boa impregnação - a água espalha-se

  • Exemplo de impregnação deficiente – formação de gotas de água

    Impregnação deficiente - a água forma gotas

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Impregnação em materiais com energia superficial mais baixa e mais elevada

Os materiais com energia superficial mais elevada são mais fáceis de impregnar do que os que possuem uma energia superficial mais baixa. Considere as frigideiras nas imagens acima. Se a frigideira possuir uma energia superficial mais elevada, as gotículas de água irão fluir sobre toda a superfície, formando uma película fina. Se a frigideira possuir uma energia superficial mais baixa (talvez por ter sido adicionando um revestimento antiaderente), verificar-se-á a formação de gotículas de água. Estas propriedades serão desenvolvidas em mais pormenor nas secções que se seguem.

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Como medir a energia superficial

  • A energia superficial é expressa em unidades de energia por área ou

    A facilidade ou dificuldade com que um adesivo impregna a superfície de um material depende da energia superficial do mesmo. A energia superficial é expressa, como é de esperar, em unidades de energia por área. Normalmente, é medida numa unidade designada por "dynes", em que 1 dyne/cm é igual a 1 mJ/m.
     

    Mais frequentemente, a energia superficial é medida com água. Quando uma gotícula de água é colocada sobre uma superfície, terá uma certa tendência para formar gota. Teoricamente, se a energia superficial for zero, a gotícula apresentar-se-á como uma esfera perfeita. Pelo contrário, se a energia superficial for infinitamente elevada, a gotícula formará uma película perfeitamente uniforme. Para qualquer situação intermédia, podemos medir o ângulo formado na extremidade da gotícula. (Para uma esfera, esse ângulo seria de 0°; para uma película, seria de 180°).


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Caso esteja intrigado:

por que se utiliza água para medir a energia superficial?

  • A água é uma opção comum para medir a energia superficial por vários motivos. O fator mais importante é que, de um modo geral, está sempre disponível. Além disso, é fácil de purificar, é relativamente barata, tem baixa viscosidade e atinge o equilíbrio muito rapidamente sobre a superfície – normalmente dentro de 60 segundos. Imagine o que seria se utilizasse algo como o alcatrão para medir a energia superficial. Poderia levar séculos até obter um resultado!

    Saiba mais sobre a Experiência da gota de alcatrão, a experiência laboratorial em curso há mais tempo


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