Силы Ван-дер-Ваальса

Силы Ван-дер-Ваальса — это слабые физические силы притяжения между нейтральными атомами, молекулами или частицами. Они возникают в результате образования временных или постоянных электрических диполей. Эти силы действуют на небольших расстояниях и резко ослабевают с увеличением расстояния.

Сила адгезии Ван-дер-Ваальса между двумя сферическими частицами (подход Хамакера):

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

• F_vdW — сила Ван-дер-Ваальса между двумя частицами (N)
• A_H — постоянная Хамакера материала (J)
• R — эффективный радиус частицы (м)
• D — расстояние между поверхностями частиц (м)

В области технологии порошков и сыпучих материалов силы Ван-дер-Ваальса играют особенно важную роль при работе с мелкими и ультрамелкими частицами. По мере уменьшения размера частиц их влияние значительно превосходит силу тяжести. Они вызывают агломерацию, когезию и адгезию мельчайших частиц к поверхностям.

Потенциальная энергия Ван-дер-Ваальса между частицами:

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

• U_vdW — энергия потенциала Ван-дер-Ваальса (Дж)
• A_H — постоянная Хамакера (Дж)
• R — эффективный радиус частицы (м)
• D — расстояние между поверхностями (м)

Кроме того, силы Ван-дер-Ваальса влияют на текучесть, склонность к пылеобразованию, смешиваемость и расслоение. Они являются основным механизмом, определяющим процессы сухой агломерации, сухого гранулирования и улавливания пыли в фильтрах.

В технологическом производстве силы Ван-дер-Ваальса целенаправленно используются или снижаются, например, посредством модификации поверхности, добавления влаги, грануляции или приведения в действие механической энергии.