Forces de Van der Waals

Les forces de Van der Waals sont de faibles forces d'attraction physiques entre des atomes, molécules ou particules neutres. Elles résultent de dipôles électriques temporaires ou permanents. Ces forces agissent à courte distance et décroissent fortement avec l'augmentation de la distance.

Force d'adhésion de Van der Waals entre deux particules sphériques (approche de Hamaker) :

F_vdW = (A_H * R) / (12 * D^2)

• F_vdW est la force de Van der Waals entre deux particules (N)
• A_H est la constante de Hamaker du matériau (J)
• R est le rayon effectif de la particule (m)
• D est la distance entre les surfaces des particules (m)

En technologie des poudres et des vracs, les forces de Van der Waals sont particulièrement importantes pour les particules fines et ultrafines. À mesure que la taille des particules diminue, elles gagnent fortement en importance par rapport à la gravité. Elles provoquent l'agglomération, la cohésion et l'adhésion des particules très fines aux surfaces.

Énergie potentielle de Van der Waals entre particules :

U_vdW = - (A_H * R) / (12 * D)

• U_vdW est l'énergie potentielle de Van der Waals (J)
• A_H est la constante de Hamaker (J)
• R est le rayon effectif de la particule (m)
• D est la distance entre les surfaces (m)

Les forces de Van der Waals influencent en outre l'écoulement, la tendance à l'empoussièrement, le comportement de mélange et la ségrégation. Elles constituent un mécanisme essentiel dans l'agglomération à sec, le perlage à sec et la séparation des poussières dans les filtres.

En génie des procédés, les forces de Van der Waals sont utilisées ou réduites de manière ciblée, par exemple par modification de surface, ajout d'humidité, granulation ou apport d'énergie mécanique.