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Théorie de Hamaker (physique)

1937
  • H. C. Hamaker
Expérience de laboratoire démontrant la théorie de Hamaker dans la chimie physique des surfaces.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Une théorie qui étend le microscopique Van der Waals Cette méthode calcule les forces entre atomes individuels à l'échelle macroscopique, en déterminant la force d'interaction totale entre objets massifs (par exemple, deux sphères, une sphère et une plaque). Elle suppose l'additivité par paires, en intégrant le potentiel microscopique r⁻⁶ sur les volumes des corps interagissant. Le résultat est quantifié par la constante de Hamaker, A.

Alors que la théorie de London décrivait la force de Van der Waals entre deux atomes, celle de Hamaker offrait une méthode pratique pour calculer la force entre des objets macroscopiques. L'hypothèse fondamentale de cette théorie est l'additivité par paires : l'énergie d'interaction totale entre deux corps massifs est simplement la somme (ou l'intégrale) de toutes les interactions atomiques individuelles. Par exemple, pour déterminer la force entre une sphère et une surface plane, on intègre le potentiel de Lennard-Jones d'un atome de la sphère avec chaque atome de la surface, puis on intègre ce résultat sur l'ensemble des atomes de la sphère.

Cette intégration conduit à des potentiels d'interaction qui décroissent beaucoup plus lentement avec la distance que le potentiel microscopique r⁻⁶. Par exemple, l'énergie d'interaction entre deux plaques planes varie comme d⁻², et entre une sphère et une plaque comme d⁻¹, où d représente la distance de séparation. L'intensité de cette interaction macroscopique est décrite par la constante de Hamaker, A, qui dépend de la densité atomique des matériaux et de la constante d'interaction microscopique (C₆). Bien que l'hypothèse d'additivité par paires soit une approximation (elle néglige les effets à N corps et l'influence du milieu environnant), la théorie de Hamaker offre un cadre précieux et intuitif pour comprendre l'adhésion, la stabilité colloïdale et les forces de surface.

UNESCO Nomenclature: 2209
- Chimie physique

Taper

Cadre théorique

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Théorie de la force de dispersion de Londres fournissant le potentiel microscopique
  • Calcul intégral pour la sommation des forces sur des corps continus
  • La théorie DLVO, qui intègre les travaux de Hamaker pour décrire la stabilité colloïdale,
  • Premières observations expérimentales de l'adhésion et du comportement colloïdal

Applications

  • science colloïdale, dans le cadre de la théorie DLVO pour prédire la stabilité des suspensions
  • microscopie à force atomique (AFM) pour modéliser les interactions pointe-surface
  • conception de systèmes microélectromécaniques (MEMS) pour comprendre et prévenir le frottement (adhérence indésirable)
  • physique des couches minces, phénomènes de mouillage et calculs d'énergie de surface

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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En lien avec : constante de Hamaker, forces de Van der Waals macroscopiques, colloïdes, science des surfaces, adhésion, stiction, microscopie à force atomique, théorie DLVO, couches minces, théorie de Lifshitz.

Contexte historique

Théorie de Hamaker (physique)

1931
1932
1933
1937
1940
1947
1950
1930
1931
1932
1936-01-01
1938
1940
1950
1950

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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