En mecánica de fluidos , la deshumectación es uno de los procesos que pueden ocurrir en una interfaz sólido-líquido, sólido-sólido [1] o líquido-líquido . En general, la deshumectación describe el proceso de retracción de un fluido de una superficie no humectable que fue forzado a cubrir. El proceso opuesto, la extensión de un líquido sobre un sustrato , se denomina humectación . El factor que determina la extensión y la deshumectación espontáneas de una gota de líquido colocada sobre un sustrato sólido con gas ambiental es el llamado coeficiente de extensión S :
donde γ SG es la tensión superficial sólido-gas , γ SL es la tensión superficial sólido-líquido y γ LG es la tensión superficial líquido-gas (medida para los medios antes de que entren en contacto entre sí).
Cuando S > 0 , se produce la propagación espontánea, y si S < 0 , se observa un humectamiento parcial, lo que significa que el líquido solo cubrirá el sustrato hasta cierto punto. [2]
El ángulo de contacto de equilibrio se determina a partir de la ecuación de Young-Laplace .
La extensión y la eliminación de humedad son procesos importantes para muchas aplicaciones, incluidas la adhesión , la lubricación , la pintura, la impresión y el revestimiento protector. Para la mayoría de las aplicaciones, la eliminación de humedad es un proceso no deseado, ya que destruye la película líquida aplicada.
La deshumectación se puede inhibir o prevenir mediante la fotorreticulación de la película delgada antes del recocido o incorporando aditivos de nanopartículas a la película. [3]
Los surfactantes pueden tener un efecto significativo en el coeficiente de dispersión. Cuando se añade un surfactante, sus propiedades anfifílicas hacen que sea más favorable energéticamente para migrar a la superficie, disminuyendo la tensión interfacial y aumentando así el coeficiente de dispersión (es decir, haciendo que S sea más positivo). A medida que se absorben más moléculas de surfactante en la interfaz, la energía libre del sistema disminuye a la par que disminuye la tensión superficial, lo que finalmente hace que el sistema se humedezca por completo .
En biología, por analogía con la física de la deshumectación de líquidos, el proceso de formación de túneles a través de las células endoteliales se ha denominado deshumectación celular .
En la mayoría de los estudios de deshumectación, se centrifuga una película delgada de polímero sobre un sustrato. Incluso en el caso de que la película no se deshumedezca inmediatamente si se encuentra en un estado metaestable, por ejemplo, si la temperatura es inferior a la temperatura de transición vítrea del polímero. El recocido de dicha película metaestable por encima de su temperatura de transición vítrea aumenta la movilidad de las moléculas de la cadena de polímero y se produce la deshumectación. [4] [5]
El proceso de deshumectación ocurre por la nucleación y crecimiento de agujeros formados aleatoriamente, que se fusionan para formar una red de filamentos, antes de romperse en gotitas. [6] Cuando se parte de una película continua, se forma un patrón irregular de gotitas. El tamaño de la gotita y el espaciamiento de la gotita pueden variar en varios órdenes de magnitud, ya que la deshumectación comienza a partir de agujeros formados aleatoriamente en la película. No hay correlación espacial entre los parches secos que se desarrollan. Estos parches secos crecen y el material se acumula en el borde que rodea el agujero en crecimiento. En el caso en que la película inicialmente homogénea es delgada (en el rango de 100 nm), se forma una red poligonal de cadenas conectadas de material, como un patrón de polígonos de Voronoi . Estas cadenas luego pueden romperse en gotitas, un proceso que se conoce como inestabilidad de Plateau-Rayleigh . En otros espesores de película, se pueden observar otros patrones complicados de gotitas en el sustrato, que se derivan de una inestabilidad de digitación del borde en crecimiento alrededor del parche seco.
La deshumectación en estado sólido de películas delgadas de metal describe la transformación de una película delgada en un conjunto de gotitas o partículas energéticamente favorecidas a temperaturas muy por debajo del punto de fusión. La fuerza impulsora de la deshumectación es la minimización de la energía total de las superficies libres de la película y el sustrato, así como de la interfaz película-sustrato. [7] La etapa de calentamiento dedicada en SEM se ha utilizado ampliamente para controlar con precisión la temperatura de la muestra a través de un termopar para observar el comportamiento in situ del material, y se puede grabar como formato de video. [8] Mientras tanto, la morfología bidimensional se puede observar y caracterizar directamente. es decir, la película de Ni parcialmente deshumectada es en sí misma un electrodo de combustible viable para SOC, ya que proporciona líneas TPB largas si la estructura es lo suficientemente fina, la conectividad de las fases de níquel y poro, así como las líneas TPB, se pueden utilizar para la caracterización de SOFC.
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