5 / 12
углы, было впервые отмечено А.Н. Фрумкиным и Б.В. Дерягиным. Фи-
зическая причина образования такой
α
-пленки и, в более общем слу-
чае, смачивающей пленки, — силы, которые должны быть отнесены
к структурным силам, т.е. к силам, связанным с изменением энтро-
пии жидкости у поверхности твердого тела. В настоящее время общей
теории структурной составляющей расклинивающего давления не су-
ществует вследствие сложности проблемы, имеющей квантовую при-
роду, и большого числа разнообразных физико-химических факторов,
действующих на поверхности твердого тела.
Основные результаты.
Для построения механической модели
образования смачивающей пленки предположим, что под действи-
ем структурных сил изменяется концентрация молекул жидкости в
некотором тонком слое жидкости на поверхности твердого тела. То-
гда, проводя те же вычисления, что и при выводе соотношения (4),
находим выражение для составляющей расклинивающего давления
Φ
α
(
h
)
, отличающееся от соотношения (4) наличием дополнительного
слагаемого:
Φ
α
(
h
) =
π
12
h
3
n
2
L
a
LL
−
n
L
n
S
a
LS
G
(
α
)
−
−
n
L
n
S
a
LS
G
(
π
−
α
)
−
6
n
L
Δ
n
L
a
LL
δ
h
.
(7)
Здесь
Δ
n
L
— среднее по толщине изменение концентрации молекул;
δ
— толщина слоя жидкости, в котором происходит изменение концен-
трации молекул. Далее примем, что
Δ
n
L
>
0
, так как именно в этом
случае образуется смачивающая пленка.
В приближении формул (5), (6) соотношение (7) переписывается в
виде
Φ
α
(
h
) =
π
48
A
LL
h
3
16
3
(1
−
β
)
−
α
4
−
k
h
, k
= 24
Δ
n
L
n
L
δ.
(8)
В формулах (3)–(8) присутствуют трудноизмеримые в рамках экспе-
риментов величины, которые определяют характерные масштабы изу-
чаемых явлений и известны только по порядку, например, постоянные
Гамакера
A
LL
,
A
LS
и размер атома
r
0
. Поэтому в качестве характерных
величин удобнее принять значения величин, непосредственно измеря-
емых в экспериментах, сохраняя при этом общий теоретический вид
обсуждаемых закономерностей.
В связи с этим отождествим величину
σ
с поверхностным натя-
жением [5]. За одну из естественных характерных величин примем
равновесный угол смачивания
α
e
.
126
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2016. № 1