Занятие 6 по дисциплине «Медицинская и биологическая физика» для специальности «Стоматология» Тема: Элементы физики поверхностных явлений. Адгезия, ее роль в стоматологии.

1. Адгезия. Определение и природа явления.

2. Факторы, определяющие прочность адгезионного соединения:

а) Смачиваемость субстрата адгезивом, краевой угол, коэффициенты поверхностного натяжения (к.п.н.) на границах раздела разных сред, формула Юнга (ее анализ). Гидрофильные и гидрофобные субстраты.

б) Роль вязкости адгезива, рельефа поверхности субстрата, коэффициент пенетрации (К.П.).

3. Использование адгезивных систем в восстановительной стоматологии.

4. Давление под изогнутой поверхностью жидкостью. Формула Лапласа.

5. Газовая эмболия.

6. Физические закономерности, определяющие механизмы вдоха и выдоха. Роль поверхностного натяжения легочного сурфактанта в процессе дыхания. Роль первого крика новорожденного в запуске механизма дыхания.

1. Адгезия. Определение и природа явления

Адгезия (прилипание, англ. adhesion) – возникновение связи между приведенными в контакт разнородными поверхностями.

Адгезия – результат различного рода молекулярных взаимодействий (ван-дер-ваальсовых сил, ионных или металлических связей). Ее предельный случай – химическое взаимодействие на поверхности раздела (хемосорбционная связь) с образованием слоя поверхностного химического соединения.

Когезия (частный случай адгезии) – возникновение связи между приведенными в контакт поверхностями, сделанными из одного материала.

Одним из главных условий адгезии является плотный контакт между двумя телами. Но дело в том, что даже при тесном соприкосновении твёрдых тел, их адгезия обычно мала, вследствие малой истинной площади контакта, которая составляет очень небольшую долю от кажущейся площади соприкосновения из-за шероховатостей  неровностей поверхности. Здесь адгезия становится предельно большой только при значительном пластическом деформировании соприкасающихся твёрдых тел. Поэтому в общем случае решение таково: применение третьего вещества (адгезива), обеспечивающего надёжную связь между двумя т вёрдыми веществами  субстратами (рис. 1).

Рис. 1 Адгезионное соединение

Адгезивы широко используются в стоматологии, например, при соединении пломбы со стенками полости зуба, герметика и лака с зубной эмалью, при фиксации несъемных зубных протезов цементами.

В стоматологической практике адгезив  промежуточная среда чаще всего находится в жидком или полужидком состоянии. При этом главным требованием, предъявляемым к адгезиву, является его способность растекаться по поверхности субстрата, легко проникать в неровности его поверхности, а затем твердеть.

Выполнение этого требования зависит от:

 смачиваемости субстрата адгезивом;

 вязкости адгезива;

 структуры и рельефа поверхности субстрата.

Рассмотрим каждое из упомянутых явлений подробнее.

2. Факторы, определяющие прочность адгезионного соединения

2.1 Смачиваемость субстрата адгезивом, краевой угол

Смачивание проявляется в растекании адгезива по поверхности твердого субстрата. Степень растекания определяется краевым (контактным) углом смачивания.

Краевой угол Ө – это угол между касательными, проведенными в какой-то точке границы соприкосновения к поверхности твердого тела и к поверхности жидкости (рис. 2). Он всегда отсчитывается от поверхности твердого тела внутрь жидкости.

Р ис. 2. Капля жидкости на поверхности твердого тела (к определению краевого угла Ө).

Чем меньше угол Ө, тем лучше смачивание. Возможно два крайних случая. При: 1) Ө = 0 жидкость растекается по поверхности субстрата до монослоя (полное смачивание), 2) Ө = 180^о капли жидкости на поверхности субстрата принимают форму шариков (полное несмачивание). На рис. 3 представлены возможные варианты смачивания поверхности материала.

Заметим, что возможность удаления капель с твердой поверхности определяется их формой. Легче удаляются капли, форма которых близка к сферической (рис. 3). Капли, соответствующие цифрам 2 и 3 (рис. 3), удаляются труднее.

Рассмотрим, от каких величин зависит значение угла смачивания.