5.6. Адсорбционные изменения свойств твердых тел

Адсорбированные пленки в первую очередь сильно изменяют свойства поверхности, но в ряде случаев затрагивают и более толстые приповерхностные слои.

Важным является влияние адсорбции на прочностные свойства твердых тел.

Сам факт снижения прочности при адсорбции общеизвестен, хотя бы из примера сверления твердых тел, которое облегчается в присутствии жидкости. Облегчение деформируемости кристаллов вследствие адсорбции ПАВ называется эффектом Ребиндера.

Этот эффект объясняется адсорбцией поверхностно-активных молекул жидкости в микротрещинах, возникающих при механической обработке твердого тела. Благодаря поверхностной диффузии микротрещины быстро заполняются жидкостью, содержащей молекулы ПАВ. Без жидкости межфазная энергия γ_в определяется на границе кристалл – воздух, а в присутствии жидкости γ_ж – на границе раздела кристалл – жидкость. Если γ_ж < γ_в, то при смачивании кристалла потребуется меньше энергетических затрат на образование новых поверхностей, т.е. на разрушение твердого тела.

При проникновении адсорбируемой жидкости внутрь трещины в ней возникает поверхностное давление P_s = γ_в - γ_ж. Оно направлено в стороны от трещины внутрь кристалла и приводит к удлинению трещины.

Наряду с разупрочняющим действием известен и противоположный эффект – повышение прочности твердых тел при нанесении на них различных пленок. Это явление называется эффектом Роско. Его физическая сущность состоит в том, что поверхностная пленка закрывает выход дислокаций из объема тела на его поверхность. Поэтому дислокации накапливаются под покрытием и происходит их переплетение, что и приводит к повышению прочности кристалла.