Контроль змочування рідинами поверхонь твердих тіл імпедансним методом

Abstract

Дисертаційна робота присвячена розробленню методу та приладу для проведення експрес-контролю ступеня змочування рідиною поверхні твердого тіла для комплексної оцінки змочувальних властивостей досліджуваної системи «тверде тіло - рідина - газ». На основі аналізу існуючих методів вимірювання поверхневих натягів рідин, твердих тіл та крайового кута змочування встановлено основні підходи для можливості визначення кількісної оцінки параметрів, що характеризують взаємодію контактуючих фаз при змочуванні рідиною поверхні твердого тіла. У роботі запропоновано застосовувати комплексну оцінку якісних параметрів змочування на основі швидкості розтікання рідини поверхнею досліджуваного тіла, а саме за швидкістю зміни площі розтікання, так як дана фізична величина залежить від змочування рідиною поверхні твердого тіла, поверхневого натягу рідини і твердого тіла, в’язкості рідини, а також від стану поверхні твердого тіла. Розроблено математичну модель процесу змочування рідиною поверхні твердого тіла на основі залежності крайового кута змочування від поверхневого натягу та діелектричних властивостей рідини при її розтіканні поверхнею твердого тіла, що дає можливість реалізувати процес контролю змочування та розтікання за зміною електричних параметрів досліджуваної системи.

Диссертационная работа посвящена разработке метода и прибора для проведения экспресс-контроля степени смачивания жидкостью поверхности твердого тела для комплексной оценки смачивающих свойств исследуемой системы «твердое тело - жидкость - газ». На основе анализа существующих методов измерения поверхностного натяжения жидкостей, твердых тел и краевого угла смачивания установлены основные подходы к возможности определения количественной оценки параметров, характеризующих взаимодействие контактирующих фаз при смачивании жидкостью поверхности твердого тела. В работе предложено применять комплексную оценку качественных параметров смачивания на основе скорости растекания жидкости поверхностью исследуемого тела, а именно по скорости изменения площади растекания, так как данная физическая величина зависит от смачивания жидкостью поверхности твердого тела, поверхностного натяжения жидкости и твердого тела, вязкости жидкости , а также от состояния поверхности твердого тела. Разработана математическая модель процесса смачивания жидкостью поверхности твердого тела на основе зависимости краевого угла смачивания от поверхностного натяжения и диэлектрических свойств жидкости при ее растекании поверхностью твердого тела, что позволяет реализовать процесс контроля смачивания и растекания по изменению электрических параметров исследуемой системы.

The dissertation is devoted to the development of a method for express-control of the degree of wetting a solid surface with liquid for the complex evaluation of the wetting properties of the investigated system "solid - liquid - gas". Based on the analysis of existing methods for measuring the surface tensions of liquids, solids and the Contact Angle, the main approaches for determining the quantitative estimation of parameters characterizing the interaction of contact phases during wetting the solid surface are determined. The paper proposes to use a complex assessment of the wetting qualitative parameters on the basis of the fluid spreading velocity over the solid surface being examined, namely, the rate of change in the spreading area, since this physical quantity depends on wetting the solid surface, the surface tension of the liquid and solids, the viscosity of the liquid, as well as on the state of the solid surface. Developed was, the mathematical model of the wetting process the solid surface with liquid on the basis of the dependence of the Contact Angle on the liquid surface tension and the dielectric properties upon its spreading over the solid surface, which makes possible to implement the control of wetting and spreading by changing the electrical parameters of the system under study.