Mojado de líquidos en superficies rugosas: una aproximación por tensiones superficiales efectivas

Abstract

El mojado de superficies rugosas es complejo y requiere de nuevas herramientas que permitan describir este fenómeno. Este estudio muestra la utilidad de las tensiones/energías superficiales efectivas para la descripción de la mojabilidad en superficies rugosas y estructuradas. Estudiamos superficies rugosas de poliestireno fabricadas mediante separación de fases, cuya topografía fue caracterizada por microscopía de fuerza atómica (AFM). Evaluamos el mojado con líquidos de diferente naturaleza polar mediante ángulo de contacto de gota sésil (un método estático) y el método de aguja (un método dinámico). Los resultados fueron analizados mediante la ecuación de estado (EQS), la teoría de las componentes de la tensión superficial (STC) y la ecuación de Chibowski; todos modelos semi-empíricos para determinar la tensión/energía de las superficies. Encontramos que existen dos grupos de líquidos en el mojado de una superficie de poliestireno: baja o nula polaridad y alta polaridad. Los primeros no son susceptibles a la rugosidad superficial de las películas, mientras que los segundos perciben la rugosidad de las películas. Esto marca una restricción al uso de las ecuaciones para evaluar superficies rugosas, cuya descripción es mejor usando en ambos casos (EQS y STC) líquidos de alta polaridad. Mediante el método dinámico probamos la equivalencia en tendencias de los resultados para la energía/tensión superficial aparente/efectiva en superficies rugosas con alta adhesión a través de la EQS y la ecuación de Chibowski, un método que establece la energía superficial aparente mediante ángulos de avance y retroceso.