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Teoria de Hamaker (física)

1937
  • H. C. Hamaker
Experimento de laboratório que demonstra a Teoria de Hamaker na físico-química de superfícies.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Uma teoria que amplia o microscópico Van der Waals forças entre átomos individuais em escala macroscópica, calculando a força de interação total entre objetos volumosos (por exemplo, duas esferas, uma esfera e uma placa). Assume-se aditividade aos pares, integrando o potencial microscópico [latex]r^{-6}[/latex] sobre os volumes dos corpos interagentes. O resultado é quantificado pela constante de Hamaker, [latex]A[/latex].

Enquanto a teoria de London descrevia a força de Van der Waals entre dois átomos, a teoria de Hamaker fornecia um método prático para calcular a força entre objetos macroscópicos. A premissa fundamental da teoria é a aditividade par a par: a energia total de interação entre dois corpos grandes é simplesmente a soma (ou integral) de todas as interações individuais átomo-átomo. Por exemplo, para encontrar a força entre uma esfera e uma superfície plana, seria necessário integrar o potencial de Lennard-Jones de um único átomo na esfera com cada átomo na superfície e, em seguida, integrar esse resultado sobre todos os átomos na esfera.

Essa integração leva a potenciais de interação que decaem muito mais lentamente com a distância do que o potencial microscópico r⁻⁶. Por exemplo, a energia de interação entre duas placas planas varia como d⁻², e entre uma esfera e uma placa como d⁻¹, onde d é a distância de separação. A intensidade dessa interação macroscópica está encapsulada na constante de Hamaker, A, que depende da densidade atômica dos materiais e da constante de interação microscópica (C₆). Embora a suposição de aditividade aos pares seja uma aproximação (ela ignora os efeitos de muitos corpos e a influência do meio interveniente), a teoria de Hamaker fornece uma estrutura inestimável e intuitiva para a compreensão da adesão, da estabilidade coloidal e das forças de superfície.

UNESCO Nomenclature: 2209
Química física

Tipo

Quadro teórico

Interrupção

Substancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • London Dispersion Force theory providing the microscopic potential
  • Cálculo integral para somar forças em corpos contínuos
  • A teoria DLVO, que incorpora o trabalho de Hamaker para descrever a estabilidade coloidal, é uma abordagem inovadora.
  • Observações experimentais iniciais sobre adesão e comportamento coloidal.

Aplicações

  • A ciência coloidal, como parte da teoria DLVO, visa prever a estabilidade de suspensões.
  • Microscopia de força atômica (AFM) para modelar interações ponta-superfície
  • design of microelectromechanical systems (MEMS) to understand and prevent stiction (unwanted adhesion)
  • thin film physics, wetting phenomena, and surface energy calculations

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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Relacionado a: constante de Hamaker, forças macroscópicas de Van der Waals, coloides, ciência de superfícies, adesão, estiramento, microscopia de força atômica, teoria DLVO, filmes finos, teoria de Lifshitz.

Contexto histórico

Teoria de Hamaker (física)

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

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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