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Introducción a la energía superficial

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Conceptos básicos de la energía superficial

Todos los materiales tienen propiedades, como la densidad o el punto de fusión, que nos ayudan a identificarlos y diferenciarlos de los demás. La energía superficial es otra propiedad de los materiales: es el grado de atracción que existe entre las moléculas de un mismo material y entre las de materiales distintos. La energía superficial permite determinar la facilidad con la que se puede adherir una superficie.

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Descubre cómo los distintos niveles de energía superficial pueden facilitar o dificultar la adhesión del material.
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¿Qué es la impregnación?

La "impregnación" se produce cuando un líquido fluye o se extiende al aplicarlo sobre la superficie de un sólido. La impregnación permite que el adhesivo entre en pleno contacto con la superficie del material que se va a unir. Dependiendo de la energía superficial del material, los adhesivos impregnarán la superficie y se extenderán sobre ella de forma natural, o tenderán a formar gotas. La impregnación es una condición necesaria para formar una unión adhesiva.

  • Ejemplo de buena impregnación: el agua se extiende

    Buena impregnación: el agua se extiende

  • Ejemplo de mala impregnación: se hacen gotas de agua

    Mala impregnación: se hacen gotas de agua

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Impregnar materiales de alta y baja energía superficial

Los materiales de alta energía superficial son más fáciles de impregnar que los de baja energía superficial. Tomemos como ejemplo las sartenes de las imágenes de arriba. Si la energía superficial de la sartén es alta, las gotas de agua fluyen sobre la superficie, creando una fina capa. Si la energía superficial de la sartén es baja (quizá por la aplicación de un revestimiento antiadherente), el agua queda en forma de gotas. Este tema se trata con mayor detalle en las secciones siguientes.

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Medición de la energía superficial

  • La energía superficial se expresa en unidades de energía por área o

    La facilidad con la que se puede impregnar la superficie de un material depende de su energía superficial. La energía superficial se expresa en unidades de energía por área. Por lo general, se mide en una unidad llamada "dinas"; 1 dina/cm equivale a 1 mJ/m.
     

    Por lo general, la energía superficial se mide con agua. Al colocar una gota de agua en una superficie, se formará una gota hasta cierto punto. Teóricamente, si la energía superficial es cero, se forma una esfera de agua perfecta. En cambio, si la energía superficial es infinitamente alta, el agua forma una película totalmente uniforme. En el caso de energías superficiales medias, se puede medir el ángulo del borde de la gota. (En el caso de la esfera, el ángulo sería 0°; en el de la película sería 180°).


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Quizá se pregunte:

¿Por qué se utiliza el agua para medir la energía superficial?

  • El agua es uno de los líquidos que más habitualmente se usa para medir la energía superficial por varios motivos. El más importante es que siempre hay agua disponible. También es fácil de purificar, relativamente económica, de baja viscosidad y logra el equilibrio muy rápidamente sobre la superficie, por lo general en un plazo de 60 segundos. Si se usara algo como la brea para medir la energía superficial, ¡el experimento tardaría siglos!

    Obtén más información sobre el experimento de la gota de brea, el que más tiempo ha durado en la historia.


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