Öljyfilmeissä

Öljyfilmeissä tarkoitetaan ohuita kerroksia öljyä, jotka sijaitsevat kahden faasin rajapinnassa, kuten öljyn ja veden välillä tai öljyn ja kiintopinnan välillä. Filmi voi muodostua, kun öljy leviää pintaa pitkin tai kun kaksi immisciblea nestettä muodostavat ohuen kerroksen toistensa päällä. Ohuiden kerrosten paksuus vaihtelee yleensä nanometreistä muutamiin mikrometreihin, riippuen nesteiden ominaisuuksista sekä ympäristön lämpötilasta ja paineesta.

Fysiikan näkökulmasta öljyfilmit määräytyvät pintajännityksen ja rajapintasidon parista ilmiöistä. Interfacial- ja pintajännitykset määrittelevät, kuinka hyvin öljy kostuttaa ja leviää pinnalla (Wetttinen/epäwetttinen käytös). Ohutfilmien dynamiikkaan vaikuttavat myös Marangoni-virrat, jotka syntyvät pintajännityksen gradienteista lämpötilan tai koostumuksen vaihteluiden seurauksena. Disjunktiopaine ja van der Waals -voimat vaikuttavat filmin stabiiliuteen ja voivat johtaa dewettingiin, jolloin filmi ruhjoutuu pisaroiksi tai raitoiksi.

Optisesti öljyfilmeillä on usein näkyviä ilmentymiä interferenssin kautta: paksuuden muuttuessa valo heijastuu eri kerroksista ja muodostaa värillisiä kuvioita tai rikkoutuneita värisilmukoita, mikä tekee filmit helposti havaittaviksi esimerkiksi veden pinnalla. Tutkimuksessa käytetään muun muassa interferometriaa, ellipsometriaa ja mikroskopiaa paksuuksien ja pinnanmuotojen karakterisoimiseksi.

Käytännön merkitys ulottuu voiteluun ja ruostesuojaan sekä mikrofluidiikkaan; samalla öljyfilmit voivat aiheuttaa ympäristöhaittoja öljyvuotojen yhteydessä. Filmitutkimus yhdistää kemian, fysiikan ja materiaalitieteen näkökulmat tarjoten ymmärrystä ohuiden kerrosten käyttäytymisestä sekä hallintaan.