Adhezija

prianjaju na paukovu mrežu zbog adhezije.]]

* na okomitoj staklenoj površini]]

**Adhezija** (lat. *adhaesio'': prijanjanje, lijepljenje), u fizici, je pojava međusobnog privlačenja površina dvaju tijela od različitih tvari ili tijela i tekućine, zbog djelovanja elektromagnetskih sila među molekulama. Adhezijske sile su kratkotrajne, a snaga im ovisi o vrsti tvari u dodiru. Izraženije su ako je jedna od tvari tekućina.

## Metalizacija
Na pojavi adhezije zasniva se, naprimjer, metalizacija prskanjem, koja se sastoji se u rapršivanju kapljica rastaljenog metala ili legure na površinu predmeta pomoću zračnoga mlaza. Metaliziranje se vrši upotrebom posebnog alata u obliku pištolja u koji automatski ulazi žica nekog metala. Ta žica se , na plameniku ili električnim lukom rastali, a zatim, pod zračnim pritiskom (pneumatika) izbacuje u mlazu na predmet koji se metalizira. U takvom postupku, može se metalizirati čak i drvo.
 a, nakon metalizacije izveden je postupak mikrofabrifikacije]]
Tehnike metalizacije započele su već od izrade ogledala. U 1835. Justus von Liebig otkrio je postupak oblaganja staklene površine metalnim srebrom, čineći stakleno ogledalo jednim od najranijih metaliziranih predmeta. Oblaganje ostalih nemetalnih površina brzo se povećavalo uvođenjem ABS plastike. Budući da je nemetalni objekt loš električni provodnik, površina objekta mora se učiniti provodljivom prije nego što se obavi oblaganje. Plastični dio se najprije hemijski istiskuje pogodnim postupkom, poput potapanja u vruću smjesu hromna kiselina – sumporna kiselina. Potopljena površina je osjetljiva i aktivirana prvo uranjanjem u kos (II) hlorid otopinu, zatim u paladij-hlorid. Obrađena površina se nakon dodatnog oblaganja premaže bakrom ili niklom bez elektrole] bez bakra. Ovaj postupak daje korisne (oko 1 do 6 kgf /cm ili 10 do 60 njutn/cm) adhezijska sila, ali je mnogo slabija od stvarne čvrstoće prijanjanja metala na metal.

## Adheziv 
Ljepilo ili **adheziv** je tvar koja služi za lijepljenje (sljepljivanje) materijala, tj. za njihovo spajanje stvaranjem vezivnog filma među slijepljenim površinama. Takvo djelovanje zasniva se na njihovom prijanjanju uz površinu predmeta (adhezija) i njihovoj unutrašnjoj čvrstoći, koja potiče od privlačnih međuatomskih ili međumolekulskih sila (kohezija). Osnova lijepljenja je mazanje površina ljepilom i naknadno ukrućivanje ljepljivog sloja. Premazivanje površine ovisi o napetosti površine i ravnotežnom kontaktnom uglu koji se uspostavlja između čvrste površine materijala, tekućeg ljepila i zraka. Teorija lijepljenja vrlo je složena, jer pritom sudjeluje niz faktora u vezi sa svojstvima površina koje se lijepe (hemijska aktivnost, hidrofilnost/hidrofobnost, čistoća, hrapavost površine, homogenost), na svojstva ljepila (površinska napetost, viskoznost, polarnost, kiselost/bazičnost, brzina sušenja) te fizičkaomehanička svojstva nastalog veznoga filma. Ljepila se u obliku viskozne tekućine nanose u tankom sloju na jednu ili na obje površine koje se sljepljuju, katkad uz povišeni pritisak. Sušenjem ljepila stvara se nakon nekog vremena adhezijska veza i postiže maksimalna čvrstoća spoja, zbog hlapljenja medija u kojem se ljepilo primjenjuje (voda ili organski rastvarač) ili hemijskom reakcijom supstanci u ljepilu.

## Površinska energija 
Površinska energija se uobičajeno definira kao rad koji je potreban za izgradnju područja određene površine. Drugi način da se vidi površinska energija je veza sa radom potrebnim za cijepanje skupnog uzorka, stvarajući dvije površine. Ako su nove površine identične, površinska energija γ svake površine jednaka je polovini rada za razlaganje, W: γ = (1/2)W11.
Ako su površine nejednake, primjenjuje se Young-Dupréova jednadžba:
W12 = γ1 + γ2 – γ12, gdje su γ1 i γ2 površinske energije dvije nove površine, a γ12 je interfejsna energija.
Ovj metod se također može koristiti za diskusiju o cijepanju veza koja se događa u drugom mediju: γ12 = (1/2)W121 = (1/2)W212. . Ove dvije količine energije odnose se na energiju koja je potrebna za cijepanje jedne vrste na dva dijela, a sadržana je u mediju druge vrste. Isto tako i za trovrsni sistem : γ13 + γ23 – γ12 = W12 + W33 – W13 – W23 = W132, where W132 energija cijepanja vrste 1 iz vrste 2 u mediju vrste 3.
Osnovno razumijevanje termina cijepanje energije, površinske energije i površinske napetosti vrlo je korisno za razumijevanje fizičkog stanja i događaja koji se zbivaju na određenoj površini , teorija ovih varijabli također donosi neke zanimljive efekte koji se tiču praktičnosti ljepljivih površina u odnosu na okruženje. 

## Mehanizmi
Ne postoji jedinstvena teorija o adheziji, a posebni mehanizmi su specifični za određene materijalne scenarije.
Za objašnjene zašto jedan materijal zalijepi za drugi, predloženo je pet mehanizama adhezije.

### Mehanički
Adhezivni materijali ispunjavaju praznine ili pore površina i drže površine zajedno spojene. Ostale pojave međusobnog spajanja primjećuju se na skali različitih dužina. Šivanje je primjer dvaju materijala koji tvore mehaničku vezu velikih razmjera, šav tvori jedan na srednjoj ljestvici, a neki tekstilni sadhezivi (ljepilo) formiraju jedan u malim skalama.

### Hemijski
Dva materijala mogu tvoriti vezu na spoju. Najjači spojevi su oni gdje atomi dvaju materijala dijele ili zamjenjuju elektrone (poznate kao kovalentno vezanje ili ionsko vezanje). Slabija veza nastaje ako atom vodika u jednoj molekuli privlači atom dušika, kisika ili fluora u drugoj molekuli, fenomen koji se zove vodikova veza.

Do hemijske adhezije dolazi kada površinski atomi dvije odvojene površine tvore ionske, kovalentne ili vodikove veze. Tehnički princip koji stoji iza hemijske adhezije u ovom je smislu prilično jednostavan: ako se površinske molekule mogu vezati, tada će se površine povezati mrežom tih veza.

Ove privlačne ionske i kovalentne sile učinkovite su na vrlo malim udaljenostima – manjim od nanometra. To u načelu znači ne samo da se površine s potencijalom za hemijsko vezanje trebaju zbližiti, već i da su te veze prilično krhke, jer im je potrebno održati zajedničku bliskost.

### Disperzijski 
Kod disperzivne adhezije, poznate i kao fizikacija, dva materijala su spojena van der Waalsovim silama: privlačenje između dvija molekule, od kojih svaka ima područje blagog pozitivnog i negativnog naboja. U jednostavnom slučaju, takve molekule su prema tome Hemijski polaritet polarne u odnosu na prosjek gustoće naboja, mada u većim ili složenijim molekulama može biti više "polova" ili regija s većim pozitivnim ili negativnim nabojima. Ti pozitivni i negativni polovi mogu biti trajno svojstvo molekule (Keesomova sila) ili prolazni efekt koji se može dogoditi u bilo kojoj molekuli, jer nasumično kretanje elektrona unutar molekula može rezultirati privremenom koncentracijom elektrona u jednoj regiji (Londonove sile).

a koji ima bolju adheziju.]]
U nauci o površinama, termin 'adhezija' se gotovo uvijek odnosi na disperzivnu. U tipskom sistemu kruto-tečno-plinovito (kao što je kap tečnosti na čvrstoj sredini okružena vazduhom) kontaktni ugao se koristi za indirektno procenjivanje adhezije, dok centrifugalni balans adhezije omogućava direktno količinsko merenje adhezije. Općenito, slučajevi gdje je kontaktni ugao nizak, smatraju se adhezivnijim po jedinici površine. Ovaj pristup pretpostavlja da donji kontaktni ugao odgovara većoj površinskoj energiji. Teorijski, tačniji odnos između kontaktnog ugla i rada adhezije je uključeniji i dat je Young-Dupreovom jednadžbom. Kontaktni ugao trofaznog sistema je funkcija, ne samo disperzivne adhezije (interakcija između molekula u tečnosti i molekula u čvrstoj tvari), već i kohezije (interakcije između samih molekula tečnosti). Jaka adhezija i slaba kohezija rezultiraju visokim stepenom vlaženja, stanjem liofilnosti sa malim izmjerenim uglovima kontakta. Suprotno tome, slaba adhezija i jaka kohezija rezultiraju liofobnim uslovima sa visokim izmerenim uglovima kontakta i slabim vlaženjem.

Sile Londonove disperzije su posebno korisne za funkciju uređaja za adheziju, jer ne trebaju da ijedna površina da ima trajnu polarnost. Opisao ih je 1930-ih Fritz London, a primijetili su ih mnogi istraživači. Londonove disperzijske sile su posljedica statističke kvantne mehanike. London je teoretizirao da privlačne sile između molekula, koje se ne mogu objasniti ionskom ili kovalentnom interakcijom, mogu izazvati polarni trenutak unutar molekula. Multipolovi bi mogli objasniti privlačnost između molekula koje imaju trajne multipolne momente koji učestvuju u elektrostatičkoj interakciji. Međutim, eksperimentalni podaci pokazali su da mnogi spojevi opaženi na van der Waalsovim silama uopće nisu imali multipole. London je sugerirao da trenutni dipoli potiču isključivo zahvaljujući tome što su molekule međusobno blizu. Rješavajući kvantno mehanički sistem dva elektrona kao harmonički oscilator na određenoj udaljenosti jedan od drugog, izmještajući se u pauzama njihovih položaja i međusobno komunicirajući sa poljima, London je pokazao da energiju ovog sistema daje:

:E = 3 h \nu - \frac{3}{4} \frac{h \nu \alpha^2}{R^6}
Dok je prvi izraz jednostavno energija nulte tačke, drugi negativni pojam opisuje privlačnu silu između susjednih oscilatora. Isti se argument može proširiti i na velik broj spojenih oscilatora, te na taj način pokreće pitanja koja posebno negiraju velike privlačne efekte trajnih dipola koji se poništavaju simetrijom.

Dodatna priroda disperzijskog učinka ima još jednu korisnu posljedicu. Razmotrimo jedan takv disperzivni dipol, koji se naziva izvorni dipol. Budući da je bilo koji izvorni dipol inherentno orijentirano tako da ga privlači susjednim dipolima koje on inducira, dok ostali, udaljeniji dipoli nisu povezani bilo kojim faznim odnosom s izvornim dipolom (tako da u prosjeku ništa ne doprinosi), postoji prisilna neto privlačnost u velikoj količini takvih čestica. Kada se razmatraju identične čestice, to se naziva kohezijska sila.

Kada se govori o adheziji, ovu teoriju je potrebno pretvoriti u izraze koji se odnose na površine. Ako u skupu sličnih molekula postoji neto privlačna energija kohezije, cijepanje ove mase za proizvodnju dvije površine dobit će površine s disperzivnom površinskom energijom, jer oblik energije ostaje isti. Ova teorija daje osnovu za postojanje van der Waalsovih sila na površini, koje stoje između bilo kojih molekula koji imaju elektrone. Te se sile lahko uoče kroz spontano skakanje glatkih površina u kontakt.

Glatke površine [liskun]a, zlata, raznih polimera i čvrstih želatinskih rastvora ne odvajaju se kada razmak postane dovoljno mali – reda 1–10&nbsp;nm. Jednadžbu koja opisuje ove atrakcije predvidjeli su 1930-tih De Boer i Hamaker: Jednostavne glatke polimerne površine – bez ikakvih mikrostruktura – obično se koriste za ta disperzivna svojstva adhezije. Etikete i naljepnice koje se stavljaju na staklo bez upotrebe hemijskih ljepila prilično su česte kao igračke i ukrasi i korisne su kao adhezivi za uklanjanje jer ne gube brzo svoja ljepljiva svojstva, kao što to ima ljepljiva traka ljepljivi hemijski spoj.

Važno je napomenuti da ove sile djeluju i na vrlo malim rastojanjima – 99% potrebnih aktivnosti za razbijanje van der Waalsovih veza odvija se nakon što se površine povuku više od nanometra. Kao dodatna posljedica, povećavanje površine često ne poboljšava snagu adhezije u ovoj situaciji. Ovo proizlazi iz gore navedenog kvara pukotina – napon na sučelju nije ravnomjerno raspoređen, već je koncentriran na području greške.

## Reference 
Kategorija:Nauka o materijalima
Kategorija:Hemijske osobine
Kategorija:Fizika elementarnih čestica