TECNOLOGIA CER ÂMIC A
Análise do Topográfica Combinada com Ângulo de Contacto em Materiais Cerâmicos Regina Torre, Pedro Prazeres e João Carvalheira PARALAB S.A.
Introdução Medir a rugosidade da superfície em simultâneo com o ângulo de contato torna possível separar a influência da química da superfície e da sua rugosidade no comportamento de molhabilidade e adesão.
Descrição do método A rugosidade da superfície é medida com o Módulo de Topografia Attension 3D baseado numa iluminação estruturada, onde padrões de luz são projetados na superfície da amostra e a forma é analisada a partir de imagens obtidas por uma câmara. Com este método, é possível realizar simultaneamente a caracterização 2D e 3D com uma resolução ao nível do pixel. É medido o deslocamento de fase de projeção de padrões de franja sinusoidal. As franjas sinusoidais podem ser expressas por: In(x,y) = a + b cos(2πx/p + φ0 + δn) onde (x, y) é a coordenada no plano do quadro deslizante, a é a intensidade de fundo, b é a modulação de amplitude, p é o comprimento de onda da grelha sinusoidal, φ0 é a mudança de fase adicional cau-
A equação de Young descreve o equilíbrio na linha trifásica entre sólido, líquido e gás: γsv = γsl + γlvcosΘY As tensões interfaciais, γsv, γsl e γlv, formam o ângulo de contato de equilíbrio, conhecido como o ângulo de contato de Young ΘY. A equação de Young assume que a superfície é quimicamente homogénea e topograficamente lisa. No entanto, isso normalmente não se aplica a superfícies reais, que exibem uma gama de ângulos de contato entre os valores de avanço e recuo. A relação entre rugosidade e molhabilidade foi definida em 1936 por Wenzel, que afirmou que adicionar rugosidade à superfície aumentará a molhabilidade causada pela química da superfície. Por exemplo, se a superfície for quimicamente hidrofóbica, ela se tornará ainda mais hidrofóbica quando for aplicada rugosidade à superfície. A equação de Wenzel [2,3] pode ser descrita por: cosΘm = rcosΘY onde Θm é o ângulo de contato medido, ΘY é o ângulo de contato de Young e r é a razão de rugosidade definida como a razão entre a área de superfície sólida real e projetada (r=1 para uma superfície lisa e >1 para uma superfície rugosa). A razão de rugosidade r é calculada
sada pela altura da superfície e δn é a mudança de fase do movimento deslizante [1].
Correção da rugosidade do ângulo de contato usando a equação de Wenzel As propriedades químicas e topográficas da superfície são importantes em muitas aplicações e processos cerâmicos, onde o comportamento de molhabilidade e adesão precisam ser otimizados. A molhabilidade pode ser estudada medindo-se o ângulo de contato do substrato com um determinado líquido.
Página 28 | TÉCNICA
Figura 1 - Tensiómetro Ótico Attension Theta Flex do laboratório de aplicações Paralab
