Адгезия (от лат. adhaesio - прилипание, сцепление, притяжение) - связь между разнородными конденсированными
телами при их контакте. Частный случай
адгезии - аутогезия, проявляющаяся при соприкосновении однородных тел. При адгезии и аутогезии сохраняется граница раздела фаз
между телами, в отличие от когезии, определяющей связь внутри тела в пределах одной фазы. Наибольшее значение имеет адгезия к твердой поверхности (субстрату). В зависимости от свойств адгезива (прилипшего тела) различают адгезию жидкости и твердых тел (частиц, пленок
и структурированных упруговязкопластичных масс, например расплавов, битумов). Аутогезия характерна для твердых пленок в многослойных покрытиях и частиц, определяет прочность дисперсных систем и композиционных
материалов
(порошков, грунта, бетона и др.).
Адгезия зависит от природы контактирующих тел, свойств их поверхностей и площади контакта. Адгезия определяется силами межмолекулярного притяжения
и усиливается, если одно или оба тела электрически заряжены, если при контакте тел образуется донорно-акцепторная связь,
а также вследствие капиллярной
конденсации паров (например, воды) па поверхностях, в результате возникновения химической связи между адгезивом и субстратом.
В процессе диффузии возможны взаимное проникновение молекул контактирующих тел, размывание границы раздела фаз и переход адгезии в когезию.
Величина адгезии может измениться при адсорбции полимерных цепей. Между твердыми телами в жидкой среде формируется тонкий слой
жидкости и возникает расклинивающее давление, препятствующее адгезии. Следствием адгезии жидкости к поверхности твердого тела
является
смачивание.
Возможность адгезии при изотермически обратимом процессе определяется убылью свободной поверхностной энергии, которая равна
равновесной работе адгезии wa
где , и \ - поверхностные натяжения субстрата 1 и адгезива 2 на границе с окружающей
средой 3 (например, воздухом) до адгезии и при адгезии. С увеличением поверхностного натяжения субстрата адгезия растет (например, велика для металлов
и мала для полимеров). Приведенное уравнение является исходным для расчета равновесной работы адгезии жидкости. Адгезия твердых тел
измеряется величиной внешнего воздействия при отрыве адгезива, адгезия и аутогезия частиц - средней силой (рассчитывается как математическое ожидание),
а порошка - удельной силой. Силы адгезии и аутогезии частиц увеличивают трение при движении порошков.
При отрыве пленок и структурированных масс измеряется адгезионная прочность, которая, кроме адгезии, включает усилие на деформацию
и течение образца, разрядку двойного электрического слоя и другие побочные явления. Адгезионная прочность зависит от размеров
(толщины,
ширины) образца, направления и скорости приложения внешнего усилия. При адгезии, слабой по сравнению с когезией, имеет место адгезионный отрыв, при относительно
слабой когезии - когезионный разрыв адгезива. Адгезия полимерных, лакокрасочных и других пленок определяется смачиванием, условием формирования
площади контакта жидким адгезивом и при его затвердевании образованием внутренних напряжений и релаксационными процессами,
влиянием внешних условий (давления, температуры, электрического поля и др.), а прочность клеевых соединений - еще и когезией отвердевшей клеевой прослойки.
Изменение адгезии вследствие возникновения двойного электрического слоя в зоне контакта и образования донорно-акцепторной связи для металлов
и кристаллов определяется состояниями внешних электронов атомов поверхностного слоя и дефектами кристаллической
решетки, полупроводников - поверхностными состояниями и наличием примесных атомов, а диэлектриков
- дипольным моментом функциональных групп молекул на границе фаз. Площадь контакта (и величина адгезии) твердых тел зависит от их упругости
и пластичности. Усилить адгезию можно путем активации, т. е. изменения морфологии и энергетического состояния
поверхности механической очисткой, очисткой с помощью растворов, вакуумированием, воздействием электромагнитного излучения, ионной бомбардировкой, а также введением различных функциональных групп. Значительная адгезия металлических пленок достигается электроосаждением, металлических и неметаллических пленок - термическим испарением и вакуумным напылением,
тугоплавких
пленок - с помощью плазменной струи.
Совокупность методов определения адгезии называется адгезиометрией, а приборы их реализующие - адгезиометрами. Адгезия может быть измерена
при помощи прямых (усилие при нарушении адгезионного контакта), неразрушающих (по изменению параметров ультразвуковых и электромагнитных
волн вследствие поглощения, отражения или преломления) и косвенных (характеризующих адгезию в сопоставимых
условиях лишь относительно, например отслаиванием пленок после надреза, наклоном поверхности для порошков и др.) методов.