¿Por qué la cinta se pega a las cosas? ¿Cuál es la razón científica aquí?

¿Por qué la cinta se puede pegar a las cosas? De hecho, puede tapar las fugas de aire en la Estación Espacial Internacional.

Es un poco increíble. De hecho, la Estación Espacial Internacional siempre ha tenido una pequeña cantidad de fugas de aire, por lo que debe reponerse constantemente con alto contenido de oxígeno. Cilindros a presión mezclados con oxígeno y nitrógeno. Sólo así podremos vivir en paz con la pérdida de aire, y nadie quiere resolver realmente el problema de las fugas de aire. No fue hasta que la tasa de fuga de aire aumentó cinco veces que los astronautas tuvieron que encontrar una manera de tapar la fuga.

El primer paso para tapar la fuga es encontrarla, y el que aprovechó al máximo el proceso de encontrar la fuga fue una bolsita de té aparentemente no relacionada. Esta bolsita de té se encontró en el Star en. Rusia Después de que se abrió el módulo de servicio, flotó bajo la influencia de la microgravedad. Luego, los astronautas cerraron la puerta y usaron cámaras para observar la situación flotante de las hojas de té. Vieron las hojas de té flotando lentamente hacia un rasguño muy escondido en la pared. , lo que significa que el aire se escapa por allí.

Se ha encontrado el objetivo y ahora es el momento de actuar. Se podría pensar que esto está en el espacio, y que se trata de un avión con la mayor inteligencia de la humanidad que debería utilizar algunos medios avanzados para lograr su misión. Pero en realidad sólo tenían un trozo de cinta adhesiva. La cinta adhesiva y el té han resuelto los problemas más mortales en entornos extremos. Esto realmente me dio una nueva comprensión de las pequeñas cosas que me rodean.

Al mismo tiempo, también surge la pregunta: ¿por qué se puede utilizar cinta adhesiva para pegar cosas?

¿Quizás algunas personas digan que esto no es una tontería? Debido al pegamento pegajoso que tiene, ¿por qué el pegamento pegajoso del interior puede pegar cosas?

De hecho, es esencialmente una fuerza que puede atraer objetos que están muy cerca unos de otros. Se llama fuerza de Van der Waals. Debe su nombre al físico holandés Van der Waals y es una fuerza intermolecular. Déjame decirte qué tipo de fuerza es esta y cómo la cinta usa esta fuerza.

Todos sabemos que toda la materia que nos rodea, incluidos nosotros mismos, está compuesta por átomos y moléculas a nivel microscópico. Los átomos contienen núcleos cargados positivamente y electrones cargados negativamente. Las cargas que transportan son exactamente iguales, por lo que la mutualidad se cancela entre sí, mostrando neutralidad eléctrica sin carga. Las moléculas están formadas por átomos unidos por enlaces químicos.

El llamado enlace químico se refiere a una fuerza de unión formada por el intercambio de electrones entre átomos tomados de la mano. La razón por la que puede mantener estables las moléculas es que no hay electricidad positiva adicional ni electricidad negativa adicional en el equilibrio electrostático. Están exactamente emparejadas en pares, y la expresión final es la neutralidad eléctrica.

Pero incluso en átomos y moléculas estables, los electrones pueden desplazarse ligeramente, cambiando la distribución de su carga. Esto significa que una parte de una molécula está temporalmente cargada negativamente, mientras que otra parte está cargada positivamente. Como resultado, diferentes moléculas se atraerán entre sí, al igual que miles de millones de imanes microscópicos, que se atraen entre sí, y esta atracción se llama fuerza de Van der Waals.

Sin embargo, hay dos problemas con las fuerzas de van der Waals:

Primero, solo funcionan cuando dos materiales están muy cerca uno del otro.

La segunda es que se trata de una interacción débil entre moléculas, por lo que la fuerza del enlace no es alta.

Pero la cinta aprovecha ambas. La cinta suele contener una capa base, que está recubierta con dos cosas, una es un polímero de caucho que proporciona elasticidad, u otros materiales similares. El caucho es un polímero elástico. El otro es un compuesto que proporciona viscosidad, llamado adherente. Los dos se combinan para formar un material viscoelástico especial.

La adherencia de la cinta está determinada por la proporción de las dos, el grosor de la capa base a la que se aplican y el material utilizado en la capa base. Cuando la cinta se adhiera a la superficie, no se producirá ninguna reacción química. En cambio, lo que funciona es un proceso físico en el que el material viscoelástico suave fluye hacia los espacios y surcos extremadamente finos en la superficie del objeto, llenando estos lugares.

Al mismo tiempo, la distancia entre sus propias moléculas y las moléculas de la superficie del objeto es lo suficientemente cercana como para generar fuerzas de van der Waals. Bajo la fuerza de Van der Waals, la cinta, naturalmente, no se desatará fácilmente del lugar donde está pegada. Pero como dijimos al principio, esta fuerza es una fuerza de interacción débil, por lo que si usas un poco de fuerza, aún puedes romper la cinta, lo que significa que es un método de conexión reversible.

¿Cómo se apega a las cosas este "tipo" 502 completamente irreversible?

De hecho, también se basa en la interacción entre moléculas, pero esta vez es reemplazada por la fuerte fuerza de interacción "enlace de hidrógeno", que es una atracción electrostática relativamente especial entre las moléculas que existe entre el hidrógeno. átomo de una molécula y el átomo de oxígeno de otra molécula, y su producción también está relacionada con los electrones.

Tomemos como ejemplo la molécula de agua más simple. El átomo de oxígeno es un codicioso recolector de electrones que atrae tiránicamente hacia sí mismo los electrones que deberían compartirse con el átomo de hidrógeno. carga, mientras que él mismo tiene una cierta carga negativa. Por lo tanto, los átomos de hidrógeno y oxígeno de diferentes moléculas se atraerán entre sí, formando los llamados enlaces de hidrógeno. La fuerza de cohesión de este enlace de hidrógeno es muy fuerte, por lo que es muy adecuado para fabricar pegamento.

De este modo, el agua en sí contiene enlaces de hidrógeno, por lo que también es muy adecuada para su uso como pegamento. Sí, por eso no es fácil separar dos piezas de plástico cuando están manchadas de agua. Por supuesto, no podemos ignorar el papel de la presión del aire, pero el agua se evaporará y, después de la evaporación, la viscosidad desaparecerá.

¿Cómo podemos mantener esa pegajosidad?

Esto requiere solidificación. Por ejemplo, otras moléculas que contienen enlaces de hidrógeno, generalmente polímeros, se disuelven en agua u otros disolventes, y permanecen después de que el agua y otros disolventes se evaporan en el material adhesivo curado. El pegamento que utilizamos en las oficinas o el pegamento para carpintería, o incluso la masa que se utilizaba antiguamente, son todos de este tipo.

Por supuesto, también hay pegamentos que no se curan por evaporación, sino mediante reacciones químicas, como el clásico pegamento ab, 502, etc., especialmente el 502, lo cual es muy extraño porque se seca y No evapora la humedad, es precisamente porque originalmente no contiene agua, pero debe reaccionar químicamente con la humedad en la superficie del objeto adherido antes de que pueda curarse.