Юрий Евдокимов
Так трудно порой бывает разорвать слой за слоем. Николай Эстис. Из цикла «Композиции», 1983
По литературным источникам известно, что минимальные скорости нарушения адгезионных соединений составляют от 0,001 до 0,00001 см/с. Мы довели этот предел до 0,0000006 см/с. Чтобы было понятно, о чем идет речь: при таких скоростях ждать отслаивания 1 см липкой ленты марки под углом 90 градусов от поверхности полистирола при комнатной температуре пришлось около 180 дней. Сам эксперимент был несложен – к частично отслоенному участку «скотча» прикладывалась гирька массой 1–2 грамма, под действием которой липкая лента отслаивалась от подложки.
Любопытно, что первый отрезок пути (1 мм) потребовал гораздо более длительного времени на отслаивание, чем последующие участки такой же протяженности. Этот начальный участок мы исключили из учета и ждали отслоение липкой ленты на одном погонном сантиметре. Подобное случается при трогании железнодорожного состава с места – на каком-то отрезке пути разгон идет медленнее, чем на последующем отрезке.
Оказалось, что при малых скоростях отслаивания скотча удобно наблюдать за деформацией «цепей полимера» липкого слоя, образованием тяжей, вооружившись обычной лупой с десятикратным увеличением. Перед разрывом тяжей они сильно утоньшаются в поперечном сечении. Подобное происходит, к примеру, при растяжении и разрыве углеродных нанотрубок, графеновых пленок и т.п. Даже обычный цилиндрик из металла перед разрывом уменьшается в диаметре, к тому же и нагревается. Химики-полимерщики знакомы со схожими явлениями при испытании тонких пленок: при растяжении на каком-то этапе наблюдается утоньшение пленки (образование шейки); для дальнейшей деформации требуется приложение больших нагрузок.
Наблюдение за ходом разрушения адгезионных соединений липких лент с подложками позволило предложить схему-модель нарушения адгезионного контакта. Суть ее заключается в том, что образующиеся адгезионные связи не только разнодлинны, но все цепочки адгезивов (полимеров) проходят через стадию дополнительной деформации. Это приводит к утоньшению поперечных размеров тяжей-цепей полимеров, что сказывается на величине АП и характере нарушения АС.
Обозначилось и прикладное значение этих экспериментов. Так, при креплении к вертикальным и наклонным поверхностям с помощью двусторонних липких лент картин, плоских телевизоров, дисплеев можно не беспокоиться о том, что они упадут на пол. Они будут лишь медленно «сползать» с поверхности. К медленно протекающим процессам можно отнести движение ледников, тектонических плит, образование сталактитов и сталагмитов, в которых адгезионные процессы играют не последнюю роль.
Но самым длительным по времени, возможно, является эксперимент, поставленный в Австралии профессором Томасом Парнеллом в 1927 году. Этот опыт продолжается и по сей день. Суть эксперимента была понятна студентам, для которых и старался профессор. Он укрепил на штативе стеклянную воронку, заполнил ее варом (твердой смолой), прогрел, чтобы размягченная смола проникла в воронку до ее кончика, и после охлаждения стал ждать. Первая капля упала через 11 лет в подставленный под воронку стакан. Вторая капля упала в 1947 году. Наблюдение продолжалось учениками Парнелла. Затем капли падали в 1954, 1962, 1970, 1979, 1988, 2000 годах. Эксперимент продолжается и ныне. Удалось оценить вязкость вара – 230 миллионов Паскаль на секунду. Для сравнения: вязкость глицерина составляет около 1500 Паскаль на секунду.
Надеемся, что и наши исследования приведут к более глубокому пониманию процессов течения липких адгезивов и их долговечности.
