Ytspridning

Ytspridning är processen där en vätska eller dispersion breder ut sig över en fast yta och bildar en våt film eller tunna beläggningar. Processen påverkas av interfacial energi mellan vätska, yta och omgivning samt av vätskans fysikaliska egenskaper såsom ytspänning och viskositet.

Den grundläggande termodynamiska ramen innefattar spridningsparametern S = γ_sv − γ_sl − γ_lv, där γ_sv är ytenergin mellan ytan och gasen, γ_sl är vätska-yta interfacial tension och γ_lv är vätskans yta mot gasen. Om S > 0 uppnås full våtning och droppens kontaktvinkel θ blir liten; vid S < 0 blir våtningen partiell och θ följer Youngs ekvation γ_lv cos θ = γ_sv − γ_sl.

Den dynamiska ytspridningen innebär att kontaktlinan flyttar sig längs ytan. Viskositet, yttopografi och kemisk heterogenitet i ytan påverkar spridningen. I början kan en prekursorfilm ligga framför spridningsfronten. För många Newtonska vätskor på plana ytor följer droppens radie en kapillärregim som beskrivs av Tanner's lag: r ∝ t^1/10, med olika exponenter beroende på regime.

Mätningar och analys av ytspridning innefattar bland annat mätning av kontaktvinklar med goniometer, ellipsometri för tunna filmer samt AFM eller profilometri för att bestämma filmens tjocklek och jämnhet.

Praktiska tillämpningar finns inom beläggningar och målning, bläckstrålebaserad utskrift samt mikrofluidik. Förmågan att kontrollera ytspridning påverkar filmens jämnhet, vidhäftning och korrosionsskydd, och används för att optimera processer som kräver kontrollerad våtning på ytan.