低碳热拌沥青混合料表面能理论研究成果

相对于材料表面分子而言，其内部分子受到周围分子力的约束作用，因此材料内部分子具有比表面分子更高的结合能，若材料要产生一个新的界面必须借助外界做功来实现。因此对表面自由能最初的定义为“在真空中一种材料产生一个新的界面所需要做的功”，通常用希腊字母γ表示，表面自由能单位为J/m2。

从热力学角度讲，表面自由能为通用的术语。一般情况下，对液气界面称为表面张力，就是液体与气体之间的界面张力，表面张力、表面能和表面自由能可通用。而对于固气界面一般称为界面张力，也就是固体表面自由能，因此如固体和液体在内的众多物质其表面都具有一定的表面自由能，也可简称为表面能。对于液液界面、固液界面之间产生的力统称为界面张力或表面能。

在表面能理论中，液体润湿固体表面能力的大小直接影响到液体与固体的黏附力大小，因此液体润湿固体表面能力的大小是能否形成高黏结强度的必要条件。液体润湿固体表面的情况如图3.9所示。

图3.9　液体润湿固体表面的情况

从图3.9中可以看出，液体在固体表面保持一定的形状，是3个界面张力在三相交界线任意点上合力为零的结果，即

式中　γLG——液气界面的界面张力，即液体表面能，可直接写为γL，m N/m；(www.xing528.com)

　　　γSG——固气界面的界面张力，可直接写为γS，m N/m；

　　　γSL——固液界面的界面张力，m N/m；

　　　θ——γLG与γSL之间的夹角，（°）。

式（3.2）是T.Young在1805年提出，称为杨氏方程。这又是润湿的基本公式，因此又称为润湿方程。由式（3.2）可以看出，接触角θ可以作为判别润湿情况的判据，通常以90°为界。

θ＞90°，不润湿；

θ＜90°，润湿；

θ=90°，即不存在平衡接触角，为铺展。