Кохезивна сила

Кохезивната цврстина се однесува на внатрешниот отпор на материјалот кон одвојување или привлекување од внатрешно дејствувачки сили. Ова произлегува од привлечните сили помеѓу слични честички, молекули или атоми од истата супстанца (како што се меѓумолекуларни врски, водородни врски или метални врски). Ова својство се разликува од адхезивната цврстина, која ја опишува врската помеѓу различни материјали или површини.

Кохезивна сила

Кохезивната сила игра витална улога во физиката, хемијата, науката за материјали, геотехничкото инженерство, прехранбената наука и технологијата на лепила. Нејзините главни примени вклучуваат:

Во течности и површински феномени: Кохезивната сила (честопати едноставно наречена кохезија) ги опишува привлечните сили помеѓу молекулите од истата супстанца. Таа е одговорна за феномени како што се:
Површинска напнатост: Им овозможува на инсектите да одат по вода или капки за да формираат сферични форми.
Тенденцијата на течностите да се лепат една за друга, наместо да се шират.

На пример, водата има висока кохезивна јачина поради силните водородни врски, што предизвикува дождот да паѓа како капки, а не како магла. Кога кохезивните сили преовладуваат над адхезивните сили (привлечност кон друга површина), течностите се згуснуваат наместо да ја навлажнуваат површината. Ова е различно од адхезијата, каде што молекулите на различни супстанции се привлекуваат едни со други.

Цврсти материјали и механика на кршење (наука за материјали): Кај цврстите материи, кохезивната цврстина го претставува теоретскиот максимален напон потребен за одвојување на атомските рамнини или раскинување на внатрешните врски без дефекти. Тоа е идеална цврстина базирана на меѓуатомските сили. Вистинските материјали често се кршат при многу помали напрегања поради дефекти (пукнатини, дислокации), но теоретската кохезивна цврстина обезбедува горна граница. За металите, таа се однесува на цврстината на металната врска.

Во моделите на фрактури (на пр., модели на кохезиони зони), се појавува како параметар што го контролира ширењето на пукнатините кај вискоеластичните или ползечките материјали. Во премази или наслаги (на пр., ладно прскање), кохезивната цврстина ги мери врските во самиот нанесен слој, обично тестирани со методи на затегнување.

Во почвеното и геотехничкото инженерство (механика на почвата): Тука, кохезивната цврстина е компонента на цврстината на смолкнување независна од нормалниот стрес или триење. Таа одразува колку добро честичките од почвата се лепат едни на други поради:
Електростатски сили
Водородни врски во глинени минерали
Цементација
Ефекти на влажноста

Кохезивните почви (на пр., глини) поседуваат значителна кохезија. Почвите без кохезија (на пр., чист песок, чакал) имаат нулта кохезија и најчесто се спротивставуваат на триење. Кохезијата им овозможува на почвите богати со глина да стојат исправено (за кратко време) при ископи или да се спротивстават на лизгање/превртување во темелите.

Правови, што се користат во храна и лепила:
Технологија на прашок: Кохезивната цврстина ја мери отпорноста на прашокот на течење при консолидација (важно за ракување, складирање и преработка).
Реологија/текстура на храната: Ова се однесува на тоа колку добро прехранбениот производ (на пр. гелови, тесто, сирење) се спротивставува на деформација или одвојување за време на компресија/џвакање. Се мери преку анализа на профилот на текстура.
Лепила чувствителни на притисок: Високата кохезивна јачина спречува лепилото да тече или да остава остатоци (внатрешна јачина на лепилото). Оценето со тестови за ползење/лизгање.

Повисоката кохезивна цврстина значи дека материјалот се распаѓа на друго место пред да се скрши внатрешно.

Како заклучок, кохезивната сила во суштина мери колку добро сличните работи се држат заедно. Нејзината вредност и важност варираат во зависност од контекстот.

Течности: Површински напон и формирање капки
Цврсти тела: Теоретска граница на кршење и внатрешно поврзување
Почви: Отпорност на лизгање без триење.
Правови, лепила, храна: Течност, текстура и стабилност.

Разбирањето на кохезивната сила им помага на инженерите да дизајнираат стабилни структури, да ја оптимизираат обработката на материјалите, да формулираат подобри производи и да ги објаснат секојдневните феномени како на пример зошто водата останува во капки на полиран автомобил.

Методите за тестирање на јачината на адхезијата што се користат варираат во зависност од материјалот или средството за врзување (почви, лепила, премази, прашоци, храна или други цврсти/течни супстанции). Јачината на адхезија генерално ги мери внатрешните врски во истиот материјал или отпорноста на одвојување и обично се одредува со тестови за механичко оштетување, каде што оштетувањето се јавува преку адхезија во материјалот, а не на интерфејсот.

Методите за тестирање што се спроведуваат во оваа рамка се следниве:

Почви и геотехничко инженерство (кохезија во цврстината на смолкнување): Кохезивната цврстина кај почвите (особено глините) е цврстината на смолкнување независна од нормалниот стрес и обично се проценува приближно од недренирани тестови.
Тест на неограничена компресивна цврстина: Ова е најчестиот и наједноставен метод за кохезивни почви. Цилиндричен примерок од почва (ненарушен или преобликуван) се компресира аксијално без странично ограничување и се тестира до точката на кршење. Се следи стандардот ASTM D2166.
Триаксијални тестови за компресија (неконсолидирано-недренирано или консолидирано-недренирано): Примерокот е подложен на ограничувачка компресија и аксијално оптоварување. Ги задоволува сите параметри на цврстина на смолкнување (c и φ). Усогласени се стандардите ASTM D2850 и ASTM D4767.
Тест на директно смолкнување: Почвата е подложена на смолкнување по претходно одредена рамнина под нормално оптоварување. Кривата на попуштање ја дава пресекувањето на кохезијата. Се следи стандардот ASTM D3080.
Тест со крилесто смолкнување: Четирикрилна лопатка се поставува во мека, кохезивна почва и се ротира за да се измери цврстината на смолкнување без дренирање. Ова е во согласност со стандардот ASTM D8121.
Лепила, премази и лепила чувствителни на притисок: Јачината на кохезија е внатрешната јачина на лепливиот слој (разликата помеѓу фрактура во лепилото и фрактура на интерфејсот).
Тестови на смолкнување/лазење/цврстина на држење: Мерење на отпорност на континуирано смолкнување (на пр., смолкнување од преклопување или статичка суспендирана тежина).
Реолошка/динамичка механичка анализа: Осцилаторните тестови на смолкнување го мерат модулот на складирање. Експериментите со ползење директно ја проценуваат кохезивната цврстина.
Тестови за затегнувачка релаксација или задржување на силата: Специјализирани методи (на пр., анализатор на ткиво) го мерат намалувањето на силата со текот на времето за да се пресмета кохезивната цврстина.
Тестови за развој на цврстина на кохезија (на пр., за лепила за дрво): Брзото формирање на врска се оценува под контролирани услови (суво/влажно). Се следи стандардот ASTM D7998.
Тестови за истегнување/термичко чистење (за премази/термички прскања): Калапот залепен за премазот се влече нормално. Во рамките на премазот се јавува кохезивно кршење. Се следат стандардите ASTM C633 и ASTM D4541.
Правови и грануларни материјали: Кохезивната цврстина го мери меѓучестичкото привлекување што се спротивставува на протокот (важно за ракување и силоси).
Тест со ќелија за сечење: Правот се консолидира под нормален стрес, а потоа се подложува на операција на сечење. Се следи стандардот ASTM D6128.
Мерења на реологија/енергија на проток на прав: Ротирачко сечило што минува низ правлив слој ја мери енергијата на проток.
Храна, гелови и полуцврсти материи (анализа на текстура): Кохезијата обично се добива со анализа на профилот на текстура.
Тестови со компресија/повратно истиснување/цилиндрична сонда: Примерокот е компресиран или екструдиран, а односот на силите ја дава кохезијата. Исто така се користат методи на тежина на капка, дисперзија во вода или сензорна корелација.
Сонди за анализа на ткиво (на пр., сферични или компресивни плочи): Мерење на силата што предизвикува интринзична фрактура.

Со години, нашата организација, со својот компетентен и искусен тим, ги разбира потребите на своите клиенти, обезбедувајќи им напредни услуги за тестирање што им се потребни и помагајќи во воспоставувањето, имплементацијата и подобрувањето на системите за управување. Во оваа рамка, ние исто така нудиме услуги за тестирање на кохезивна цврстина за бизнисите.