Katherine J. Blodgett ( ) Nonreflecting Glass

Transkript

1 Katheine J. Blogett ( ) Noneflecting Glass With a maste's egee in han at age 19, Katheine Blogett was the fist female scientist to be hie by Geneal Electic's Reseach Laboatoy in chenectay, New Yok (1917). he fist assiste Iving Langmui (Nobel Pize in Chemisty, 193) in his wok on monomolecula coatings---oily chemical compouns that cove the suface of wate, metal o glass in a film pecisely one molecule thick. Late, Blogett became the fist woman to ean a Ph.D. in Physics fom Cambige Univesity (196). he then etune to chenectay; an soon the assistant outi he mento. Langmui's monomolecula coatings wee a scientific cuiosity awaiting a pactical application. In the late 1930s, Blogett foun a way to a molecule-thick layes to metal an glass one at a time. he ealize that just as these films euce glae on the suface of wate, they coul euce the glae eflecte off glass. (Even the cleaest glass eflects 8-10% of the light shining on it: this is why we can see it if we look at it staight-on.) Eventually, Blogett iscovee a thickness of baium steaate film whose own eflection of light woul pecisely cancel out the eflection fom the clea glass uneneath--- esulting in the wol's fist 100% tanspaent, o tuly "invisible" glass. Blogett eceive patent #,0,660 (Mach 16, 1938) fo the "Film tuctue an Metho of Pepaation" that gave the wol invisible glass. Now fo the fist time, eyeglasses, telescopes, micoscopes, an camea an pojecto lenses coul allow images to pass though without any istotion. In Wol Wa II, Blogett's glass was use in peiscopes, ange fines, an aeial cameas; since then, Blogett's coatings have foun many ivese applications, incluing making aiplane wings ice-esistant an even atificial ainmaking. No less impessive was the "colo gauge" that Blogett evelope fo measuing the thickness of these films---so thin that 35,000 layes ae no thicke than a sheet of pape! Fo both he pouct an he methos, Katheine Blogett has become a legen of meican science.

2 Kap. 6 Gänsytan fast fas- vätska Begeppen ahesion, kohesion och spining Kontaktvinkel Tillämpninga - engöing - flotation - vätning

3 Kohesionsabete w Ingen yta (elle B) yto hesionsabete 1B yta 1 yta + 1B yta piningsabete 1 yta 1B yta +1Byta ( + ) wb + B Hä kan man gå viae Fowkes appoximation w B B + B B B ( + ) B ( + ) B B B B B B m.h.a. vilket ge stämme såä... Definiea spiningskoeff. Visa att w B - w BB Va innebä etta?

4 Om ä negativ spis inte vätskan helt utan bila en viss vinkel me en fasta ytan, Kontaktvinkeln gas (V) flytane (L) fast () V ( + ) V 0 vi jämvikt > + V Π V V Nu fösumma vi etta och anta 0 Youngs ekv. ä fö ytan i jämvikt me vätskans ånga ä fö ytan i jämvikt me sin egen ånga V

5 0.v.s. 1 ä cos så Då ytan fö ytenegin kitiska 1 cos ä ä opolä om vätskan ä ä opolä ytan om 1 cos 0 cos ovan uttycket in i sätt 0 cos Zisman plott Zisman använe etta på 1950-talet se lab.3

6 Oljeoppe på vatten som kaftbalans cos 0 + V På samma sätt. (Vinklana äknas mot en tänkt hoisontell linje.) wo + ov wv Räkna på exempel me en bensenoppe på vatten w 7,8 mj bensen w bensen / m 8,9 mj 35,0 mj / m / m

7 Kapilläfenomen igen (altenativ hälening) antag att vätskan stige stäckan h πh äning i sl gänsyta ( gänsyta konstant men V gänsyta minska me πh G ( ) äning i gavitationsenegi ( mgh) ρghv pv G ( ) ρghhπ ρgh V πh om 0 ge Youngs ekvation + ρghv ρgh πh πh ρghhπ vi jämvikt ska stoleken på essa teme vaa lika V gav V V ρghhπ V 0

8 Me hjälp av Youngs ekvation kan vi skiva altenativa uttyck fö ahesionsabetet w hesionsabete insättning i + Youngs ekvation w B B G G uttyck fö ahesionsa betet ge G 0 ( 1+ ) G L 0 w B Kaftena inom vätskan ä lika stoa som mellan vätska och yta. 180 w B 0 skulle betya att ingen växelvekan finns mellan yta och vätska.oimligt! kohesionsabetet w ( < 180)

9 Immesion G L Youngs ekv. / / Om G ( + ) < 0,.v.s < 90 så ä pocessen spontan 0 < < 90º 90º >90º <0 0 >0

10 Vätning, engöing och flotation En vätska kallas icke-vätane om >90º. Enligt Youngs ekvation +.v.s. G G Fö ba vätning ska vaa så stot som möjligt (.v.s. så litet som möjligt) lltså ska vi sänka och me hjälp av ytaktivt ämne. (Ämnet kallas vätmeel) 0 Ytteligae kommentae elateat till vätning/kapilläfenomen Enligt tiigae gälle: P cos ( ) V Om 0 så ä P behövs stot (ge hög och fö sto tyckskill na stigning) ba uppsugning. ( ) Om 0 så ä P V och fö sto tyckskill na ska göas så liten som möjligt. Detta ge ba uppsugning.

11 Om ett ämne inte ska suga upp vätska.v.s vaa vattenavstötane så ska: P < 0 ( ) V P Detta käve att V < vätska poös yta En beläggning på ytan kan sänka ytenegin. > 90 OB! Detta kan göa mateialet vattenavstötane men inte vattentätt. Om ett ytte tyck som ä stöe än P läggs på så komme vatten att tänga in.

12 Hu mäte vi kontaktvinkeln? 1. Doppen elle bubblan stueas (kot elle vieo). Me Wilhelmy-platta Nä vi ska använa plattan fö att mäta ytspänning använs en platinaplatta fö vilken 0 fö e flesta vätsko. Nä kontaktvinkel ska mätas använs en vätska me kän ytspänning och en platta av et mateial på vilket man vill känna vätskans kontaktvinkel F F F b w tot ρ g l b F mg + F tot l w + F ( l + b) ( l + b) b ρ g l b cos l ( l + b) ( l + b) ä jupet ochl ochb ä plattans imensione ρ g l b Temen mg kan fösummas,konstant hela tien. (sista temen ä en uppåtikta kaft om > 90 l

13 vancing och eceing vinkel > a alltså ä < a Pulve finföelae fasta yto vätska ( 1) ( ) U p p 0 ( 1) och ( ) cos ' kan okän vätska.v.s kän vätska fö vilken bestämmas utan att Om ä kän kan bestämmas okän kän 0 ä kän ρgh p ρgh

14 Detegency engöing-tvätt vlägsnane av smuts kan betaktas som ett ahesionsabete w D DW + W - D Fö oljeoppe Denna vinkel ä efiniea som tiigae,.v.s inte som i figu f -cos(180- f ) OW f f > 90 < 90 OW 0 f om om W O O f + > < O O W W W ä bäst soption på fasta ytan sänke W vilket ä ba! Mycket skum betye inte ba tvättmeel!! (Lågt WG )

15 Olika mekanisme ha föeslagits fö avlägsnane av smuts emulsifieing Emusifieing. En låg gänsskiktsspänning uppnås mellan olja och tvättlösning. Mekanismen bestäms av växelvekan mellan sufaktant och olja och beo inte på mateialets egenskape. olubiliseing. Oljan solubiliseas i en på plats bila mikoemulsion. Pocessen beo inte på mateialets egenskape. Pocessen käve ultalåg gänsskiktsspänning mellan olja och tvättlösning. Roll-up. I enna mekanism ä vätning av ytan mycket cental. Ba esultat ehålles om kontaktvinkeln ä>90º. Denna mekanism ä toligen en viktigaste fö poläa mateial, t.ex. bomull. Fö opoläa mateial som polyeste kan stoa kontaktvinkla inte uppnås. solubiliseing oll-up

16 Flotation W Fö ba luftahesion <90 W Man / 0 + W cos W 0 epaation av mineal Deinking (bottagning av cos W tycksväta) W > Vattenening Bäst om Det ä önskvät men inte kan också W vi ( + ) W me W. titta asoption på Detta ä kollekton s uppgift. spining vi - ytan fö att sänka Tillsatse: Regulato ge kollekton selektivitet Kollekto fö att äna kontaktvinkel kumbilae fö att ge tilläckligt me skum

17 soption vi fast-fas vätskegänsytan (asoption u lösning) Hu kan asoptionen mätas? Mäta viktsökning fö et fasta ämnet Mäta koncentationsäning i vätskan Mäta tjocklek på asobeat skikt soptionsisoteme ntag Langmui-typ ( x / m) x max ac m 1+ ac omfomuleas till c x m x m 1 max a etta kan c + x m max plotta...

18 Någa exempel polymee Tensie Onat lage av alkantiole på gul