oppervlakteenergy

Oppervlakteenergie is de energie die per eenheid oppervlakte nodig is om een oppervlak te vormen of te vernieuwen. Deze eigenschap komt voort uit de moleculaire aantrek-krachten binnen een materiaal en tussen het materiaal en zijn omgeving. Oppervlakteenergie wordt vaak uitgedrukt in joule per vierkante meter (J/m^2) en speelt een cruciale rol in processen zoals natte-ting, hechting, coatings, corrosie en katalyse. Voor vloeistoffen spreekt men soms van oppervlaktespanning, terwijl voor vaste stoffen de term oppervlakte-energie meestal wordt gebruikt.

Voor vaste stoffen is de oppervlakte-energie een maat voor hoe “moeilijk het is” om het oppervlak te maken of te veranderen. Bij natte processen bepaalt de relatie tussen de oppervlakte-energie van het oppervlak, de oppervlaktespanning van een vloeistof en de hoek waaronder een druppel op het oppervlak valt (de contacthoek) hoe goed een vloeistof zich verspreidt. In theorie wordt dit beschreven met Young’s vergelijking, die de balans van energieën op de grens beschrijft. De aanwezigheid van oppervlakte-energie is ook afhankelijk van factoren zoals temperatuur, oppervlakte ruwheid en onzuiverheden, en kan anisotroop zijn bij kristallijne materialen.

Metingen en beïnvloeding: de oppervlakte-energie van een vaste stof kan worden geschat via meetmethoden zoals contacthoekmetingen of de Wilhelmy-plate techniek, maar de bepaling is gevoeliger voor de vloeistof, oppervlaktestructuur en interfaciale spanningen. Oppervlakte-energie kan worden gewijzigd door oppervlaktebehandeling (bijv. plasma- of oxidatiebehandeling), chemische functionalisatie, of door het aanbrengen van laagenergielagen (coatings). Ook oppervlakte-ruwheid en chemische samenstelling spelen een belangrijke rol.

Toepassingen variëren van het verbeteren van hechting en adhering van coatings tot het optimaliseren van natte processen in de textiel-, elektronica- en verpakkingsindustrie.