Inżynieria materiałowa Temat: BADANIE ADHEZJI FAZY CIEKŁEJ DO FAZY STAŁEJ			Ćw. Nr 2
Imię i nazwisko: Wojciech Kałużny
Data ćwiczenia: 25.10.2007	Data oddania sprawozdania: 8.11.2007	Ocena:

1. WPROWADZENIE

Spośród właściwości fizycznych dielektryków jedną z ważniejszych jest adhezja fazy ciekłej do fazy stałej. Zjawisko adhezji w zasadniczy sposób określa warunki pracy układu izolacyjnego dielektryk ciekły - dielektryk stały, układu stosowanego np. w kondensatorze, składającym się z folii polimerowej impregnowanej syciwem ciekłym. To właśnie dzięki umiejętnie dobranym polarnością materiału stałego i ciekłego zapewnia się odpowiednie warunki adhezji cieczy i możliwe staje się impregnowanie nieprzepuszczalnej folii.

W odniesieniu do układu ciało stałe - woda, wynik adhezji nazywa się zwilżalnością. Adhezja wody do dielektryku stałego rozumiana jest zasadniczo w kategoriach negatywnych.

Celem ćwiczenia jest nabycie umiejętności w mierzeniu próbek, obliczaniu kąta zwilżania. Badanie zależności między przenikalnością elektryczną, a kątem zwilżania. Zrozumienie procesów zachodzących na granicy dwóch powierzchni, ciekłej i stałej.

2. Opis czynności

A) Wyznaczenie kąta zwilżania:

• do wyznaczenia kąta zwilżania wykorzystaliśmy: komputer, kamere, stolik przedmiotowy, pipetę, próbki( PCV techniczne, polietylen, PCV medyczne,polietylen półprzewodnikowy, teflon), oraz wodę destylowaną.

• na każdą próbkę nalewaliśmy wodę, przed nalaniem dokładnie czyściliśmy próbki matanolem i wykonaliśmy zdjęcia kropli.

• ze zdjęcia odczytaliśmy wysokość i szerokość kropli.

• sposób wyznaczania kątów zwilżania

a) materiały hydrofilne

b) materiały hydrofobowe

-, aby obliczyć kąt zwilżania ·, obliczamy r z twierdzenia Pitagorasa, mając r możemy wyznaczyć r-h oraz kąt α, który możemy wyznaczyć z funkcji trygonometrycznych z tgα. Jeśli materiał jest hydrofilny β=90°- α, jeśli hydrofobowy β=90°+α

- obliczamy kąt zwilżania.

B) Wyznaczanie względnej przenikalności elektrycznej ε_r

- do wyznaczenia przenikalności elektrycznej wykorzystujemy; miernik RLC, próbki(polietylen półprzewodnikowy, PCV techniczne, PCV medyczne, polietylen), przyrząd do pomiaru grubości i kondensator o określonych szerokościach okładzin.

- kolejno mierzyliśmy grubość próbek w 3 miejscach.

- miernikiem odczytywaliśmy pojemności kondensatora, wkładając miedzy okładziny kolejne próbki.

Schemat służący pomiarom względnej przenikalności elektrycznej

3. OBLICZENIA

3.1. Obliczanie kąta zwilżania

TABELA Z OBLICZENIAMI:

Materiał	Szerokość	Wysokość	tg β	β	x	α	θ
Polietylen	117	60	0,9750	44	46	-2	92
PCV Medyczne	196	67	1,4627	55	35	20	70
PCV Techniczne	135	47	1,4362	55	35	20	70
Polietylen półprzewodzący	141	60	1,1750	49	41	8	82

Badaliśmy tylko próbki wody destylowanej.

Względna przenikalność elektryczna wody destylowanej ε_r =79

Sposób obliczania kąta zwilżania:

+ dla materiałów hydrofobowych

- dla materiałów hydrofilnych

Przykładowe obliczenia:

Dla PCV Technicznego i wody destylowanej.

c = 135

h= 47

3.2. Wyznaczanie względnej przenikalności elektrycznej

	Grubość	Pojemność	Pojemność	Przenikalność względna
	cm	Cd [pF]	C0 [pF]	εr
szkło	0,413	37,1	5,76	6,44
polietylen	0,21	22,7	11,60	1,96
pcv medyczne	0,22	42,8	10,86	3,94
pcv techniczne	0,223	44,0	10,67	4,13
polietylen półprzew	0,099	141,7	24,02	5,90

C_d - pojemność kondensatora o określonym kształcie i wymiarach elektrod między którymi się znajduje badany dielektryk.

C₀ - pojemność utworzona przez ten sam układ elektrod po zastąpieniu dielektryka próżnią lub suchym niejonizowanym powietrzem.

ε_r - względna przenikalność elektryczna materiału dielektrycznego.

Przykładowe wyznaczenie C₀ oraz ε_r dla PCV Technicznego.

3. Wnioski końcowe

Z pomiarów zauważyłem, że badane próbki posiadały właściwości hydrofilne (oprócz polietylenu , który ma właściwości hydrofobowe). Przenikalność elektryczna fazy ciekłej i stałej ma wpływ na wartość kąta zwilżania: im większa przenikalność cieczy tym większy kąt zwilżania.

Wojciech Kałużny laboratoria z dnia 25.10.2007 Elektrotechnika, grupa E1

strona 4/5