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IUPAC定義一種物質附著在另一種物質表面的過程。注1：粘附需要來自化學和/或物理連接的能量，當施加足夠的能量時，后者是可逆的。注2：在生物學中，粘附反映了細胞在接觸表面后不久的行為。注3：在手術中，當兩個組織意外融合時使用粘連。粘附力是不同顆粒或表面相互粘附的趨勢（內聚力是指相似或相同的顆粒/表面相互粘附的趨勢）。引起粘附和凝聚的力可分為幾種類型。負責各種不干膠和膠帶功能的分子間作用力分為化學粘合、分散粘合和擴散粘合。除了這些分子間力的累積量值外，還存在一定的緊急機械效應。

表面能通常被定義為構建特定表面區域所需的功。查看表面能的另一種方法是將其與切割大塊樣品所需的功聯系起來，創建兩個表面。如果新表面相同，則每個表面的表面能γ等于解理功的一半，W：γ=（1/2）W11。如果表面不相等，則適用Young-Dupré方程：W12=γ1+γ2–γ12，其中γ1和γ2是兩個新表面的表面能，γ12是界面能。這種方法也可以用來討論在另一種介質中發生的分裂：γ12=(1/2)W121=(1/2)W212。這兩個能量量是指將一個物種分裂成兩部分所需的能量，同時它包含在其他物種的介質中。同樣對于三物種系統：γ13+γ23–γ12=W12+W33–W13–W23=W132，其中W132是在物種3的介質中從物種2中分裂物種1的能量。對劈裂能、表面能和表面張力的術語的基本理解對于理解物理狀態和在給定表面上發生的事件非常有幫助，但如下所述，這些變量的理論也會產生一些有趣的影響，即關注粘合表面相對于其周圍環境的實用性。

沒有涵蓋粘附的單一理論，并且特定機制特定于特定材料場景。已經提出了五種粘附機制來解釋為什么一種材料會粘在另一種材料上：

粘合劑材料填充表面的空隙或孔隙，并通過互鎖將表面固定在一起。在不同的長度尺度上觀察到其他聯鎖現象。縫紉是兩種材料形成大規模機械粘合的一個例子，魔術貼在中等規模形成一種，一些紡織粘合劑（膠水）在小規模形成一種。

兩種材料可以在接頭處形成化合物。xxx的接頭是兩種材料的原子共享或交換電子的地方（分別稱為共價鍵或離子鍵）。如果一個分子中的氫原子被另一個分子中的氮、氧或氟原子吸引，則形成較弱的鍵，這種現象稱為氫鍵。當兩個獨立表面的表面原子形成離子鍵、共價鍵或氫鍵時，就會發生化學粘附。從這個意義上說，化學粘附背后的工程原理相當簡單：如果表面分子可以結合，那么表面將通過這些鍵的網絡結合在一起。值得一提的是，這些有吸引力的離子和共價力僅在非常小的距離內有效——不到一納米。這通常意味著不僅具有化學鍵合潛力的表面需要非常靠近，而且這些鍵相當脆弱，因為這些表面需要保持靠近在一起。

在分散粘附（也稱為物理吸附）中，兩種材料通過范德華力保持在一起：兩個分子之間的吸引力，每個分子都有一個帶輕微正電荷和負電荷的區域。在簡單的情況下，這些分子因此相對于平均電荷密度是極性的，盡管在更大或更復雜的分子中，可能存在多個具有更大正電荷或負電荷的極點或區域。這些正極和負極可能是分子的xxx特性（Keesom力）或可能發生在任何分子中的瞬態效應，因為分子內電子的隨機運動可能導致電子在一個區域（倫敦）的臨時集中軍隊）。在表面科學中，術語粘附力幾乎總是指分散粘附力。在典型的固-液-氣系統（例如一滴液體在被空氣包圍的固體上）中，接觸角用于間接評估粘附性，而離心粘附天平允許直接定量粘附性測量。一般認為接觸角低的情況下單位面積的附著力高。這種方法假設較低的接觸角對應于較高的表面能。從理論上講，接觸角和粘附功之間更精確的關系涉及更多，并且由Young-Dupre方程給出。三相體系的接觸角不僅是分散粘附（液體中分子與固體分子之間的相互作用）的函數，也是凝聚力（液體分子本身之間的相互作用）的函數。強附著力和弱內聚力導致高度潤濕，這是一種具有低測量接觸角的親液條件。相反，弱附著力和強內聚力會導致疏液條件，測量接觸角高且潤濕性差。倫敦色散力對于粘合裝置的功能特別有用，因為它們不需要任何一個表面具有任何xxx極性。FritzLondon在1930年代對它們進行了描述，并已被許多研究人員觀察到。色散力是統計量子力學的結果。倫敦理論認為，不能用離子或共價相互作用解釋的分子之間的吸引力可能是由分子內的極性矩引起的。多極可以解釋分子之間的吸引力，這些分子具有參與靜電相互作用的xxx多極矩。然而，實驗數據表明，觀察到的許多經受范德華力的化合物根本沒有多極。倫敦建議瞬時偶極子純粹是由于分子彼此接近而引起的。雖然xxx項只是零點能量，但負的第二項描述了相鄰振蕩器之間的吸引力。同樣的論點也可以擴展到大量耦合振蕩器，因此特別是避開了會否定xxx偶極子通過對稱性抵消的大規模吸引力效應的問題。分散效應的附加性質具有另一個有用的結果。考慮一個這樣的色散偶極子，稱為源偶極子。由于任何起源偶極子本質上都是定向的，以便被它誘導的相鄰偶極子吸引，而其他更遠的偶極子與原始偶極子沒有任何相位關系相關（因此平均沒有貢獻），有一個凈吸引力在大量這樣的粒子中施加力。當考慮相同的粒子時，這稱為內聚力。在討論附著力時，需要將該理論轉換為與表面相關的術語。如果在大量相似分子中存在凈吸引內聚能，則分裂該塊以產生兩個表面將產生具有分散表面能的表面，因為能量的形式保持不變。該理論為表面存在范德華力提供了基礎，范德華力存在于任何具有電子的分子之間。這些力很容易通過光滑表面的自發跳躍接觸而觀察到。云母、金、各種聚合物和固體明膠溶液的光滑表面在它們的分離變得足夠小（大約1-10nm）時不會分開。在聚二甲基硅氧烷(PDMS)印章由小的周期性柱結構制成的實驗中，這種效果也很明顯。帶有柱子的表面面朝下放置在光滑的表面上，使得每個柱子之間的表面區域高于光滑表面，就像由柱子支撐的屋頂。由于PDMS和光滑基板之間的這些吸引分散力，抬高的表面或“屋頂”在沒有任何外力的情況下塌陷到基板上，除了范德華引力。簡單光滑的聚合物表面——沒有任何微結構——通常用于這些分散的粘合性能。值得注意的是，這些力也作用于非常小的距離——一旦表面被拉開超過一納米，破壞范德華鍵所需的99%的工作就完成了。由于范德華力和離子/共價鍵合情況下的這種有限運動，由于這些相互作用中的一個或兩個而導致的粘附的實際有效性還有很多不足之處。一旦裂紋開始，由于界面鍵的脆性，它很容易沿界面擴展。作為一個額外的結果，在這種情況下，增加表面積通常對提高粘合強度幾乎沒有作用。這源于前面提到的裂紋失效——界面處的應力不是均勻分布的，而是集中在失效區域。

一些導電材料可能會傳遞電子以在接頭處形成電荷差異。這會產生類似于電容器的結構，并在材料之間產生吸引靜電力。

一些材料可能通過擴散在接頭處合并。這可能發生在兩種材料的分子可移動且可相互溶解時。這對于分子一端擴散到另一種材料中的聚合物鏈特別有效。這也是燒結所涉及的機制。當金屬或陶瓷粉末被壓在一起并加熱時，原子會從一個粒子擴散到下一個粒子。這將粒子合并為一個。擴散力有點像分子水平上的機械束縛。當來自一個表面的物質滲入相鄰表面同時仍與其原始表面相結合時，就會發生擴散結合。一個有啟發性的例子是聚合物表面的例子。聚合物對聚合物表面的擴散鍵合是來自一個表面的聚合物鏈部分與相鄰表面的聚合物鏈部分相互交叉的結果。聚合物的運動自由度對其相互交叉的能力有很大的影響，因此對擴散鍵也有很大的影響。例如，交聯聚合物的擴散和交叉指型能力較差，因為它們在許多接觸點處結合在一起，并且不能自由扭曲進入相鄰表面。未交聯聚合物（熱塑性塑料），發生擴散鍵合的另一種情況是“斷裂”。斷鏈是聚合物鏈的切斷，導致遠端尾部的濃度更高。這些鏈末端的濃度增加導致延伸穿過界面的聚合物尾的濃度增加。在氧氣存在下通過紫外線照射很容易實現斷裂，這表明采用擴散粘合的粘合劑裝置實際上受益于長時間暴露于熱/光和空氣中。這種設備暴露在這些條件下的時間越長，越多的尾部被剪斷并在界面上分支出來。一旦穿過界面，尾部和環就會形成任何有利的鍵。在聚合物對聚合物表面的情況下，這意味著更多的范德華力。雖然這些可能很脆弱，但當這些債券形成一個大型網絡時，它們會非常堅固。每個表面的最外層在這種界面的粘合性能中起著至關重要的作用，因為即使是極少量的交叉指狀結構——只有一個或兩個1.25埃長度的尾巴——也可以將范德華鍵增加一個數量級.

兩種材料之間的粘合強度取決于兩種材料之間發生上述機制中的哪一種，以及兩種材料接觸的表面積。相互潤濕的材料往往比不潤濕的材料具有更大的接觸面積。潤濕取決于材料的表面能。聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯和聚甲醛等低表面能材料在沒有特殊表面處理的情況下很難粘合。決定粘合接觸強度的另一個因素是它的形狀。復雜形狀的粘合劑觸點在接觸區域的邊緣開始分離。在影片中可以看到膠接點的破壞過程。

與上述主要表面力相一致，有幾個環境影響在起作用。雖然力本身都會影響表面之間的粘合強度，但以下因素對粘合裝置的整體強度和可靠性起著至關重要的作用。

拉線可能是這些影響中最關鍵的，并且經常出現在膠帶上。當兩個表面開始分離并且界面處的分子跨過間隙而不是像界面本身那樣破裂時，就會發生拉絲。這種效應最顯著的后果是抑制了裂縫。通過為原本脆弱的界面鍵提供一定的柔韌性，穿過間隙的分子可以阻止裂紋擴展。理解這種現象的另一種方法是將其與前面提到的故障點的應力集中進行比較。由于應力現在分散在某個區域上，因此任何給定點的應力都不太可能壓倒表面之間的總粘合力。穿線可以適用于擴散鍵合方式和化學鍵合方式。跨越間隙的分子串要么是早期擴散過界面的分子，要么是粘彈性粘合劑，前提是在界面處有大量的分子。

眾所周知，分子尺度機制和分層表面結構的相互作用會導致表面對之間的高水平靜摩擦和粘合。技術先進的粘合劑設備有時會利用表面上的微結構，例如緊密包裝的周期性柱。這些仿生技術的靈感來自于各種節肢動物和脊椎動物（最著名的是壁虎）腳部的粘合能力。通過將周期性斷裂混合到光滑的粘性表面中，該界面獲得了有價值的止裂特性。因為裂紋萌生需要比裂紋擴展更大的應力，所以像這樣的表面更難分離，因為每次達到下一個單獨的微觀結構時都必須重新啟動新的裂紋。

在這種情況下，滯后是指粘合劑界面在一段時間內的重組，其結果是分離兩個表面所需的功大于將它們結合在一起所獲得的功（W>γ1+γ2）。在大多數情況下，這是與擴散鍵合相關的現象。一對表現出擴散結合的表面重組的時間越長，發生的擴散越多，粘合力將變得越強。上述某些聚合物對聚合物表面對紫外線輻射和氧氣的反應是滯后的一個例子，但如果沒有這些因素，它也會隨著時間的推移而發生。除了能夠通過確定W>γ1+γ2是否為真來觀察滯后，人們還可以通過執行“停止-啟動”測量來找到它的證據。在這些實驗中，兩個表面連續滑動并偶爾停止一段時間。聚合物對聚合物表面的實驗結果表明，如果停止時間足夠短，恢復平滑滑動很容易。但是，如果停止時間超過某個限制，則運動阻力最初會增加，這表明停止時間足以使表面重新構造。

一些大氣對粘合裝置功能的影響可以通過遵循表面能和界面張力的理論來表征。已知γ12=(1/2)W121=(1/2)W212。如果γ12很高，那么每個物種在與外來物種接觸時都發現有利于凝聚，而不是分離并與其他物種混合。如果這是真的，那么當界面張力很高時，粘附力很弱，因為每個物種都不適合與另一個物種結合。液體和固體的界面張力與液體的潤濕性（相對于固體）直接相關，因此可以推斷非潤濕液體的內聚力增加而潤濕液體的內聚力降低。驗證這一點的一個例子是聚二甲基硅氧烷橡膠，這個論點可以延伸到這樣一種觀點，即當一個表面處于有利結合的介質中時，它不太可能粘附到另一個表面上，因為該介質占據了表面上原本可用的潛在位點粘附到另一個表面。當然，這非常適用于潤濕液體，但也適用于可能吸附到相關表面上的氣體分子，從而占據潛在的粘附位點。最后一點實際上是相當直觀的：讓粘合劑暴露在空氣中太久會使它變臟，并且其粘合強度會降低。這在實驗中觀察到：當云母在空氣中裂解時，其裂解能W121或Wmica/air/mica比真空中的裂解能Wmica/vac/mica小13倍。

橫向粘附是與在基底上滑動一個物體相關的粘附，例如在表面上滑動一滴。當兩個物體是固體時，無論它們之間有或沒有液體，橫向粘附被描述為摩擦。然而，液滴和表面之間的橫向粘附行為在摩擦學上與固體之間的摩擦非常不同，平坦表面和液滴之間的自然粘附接觸使這種情況下的橫向粘附成為一個單獨的領域。橫向附著力可以使用離心附著力平衡(CAB)來測量，它使用離心力和重力的組合來解耦問題中的法向力和橫向力。