Pour agrandir une interface, un travail doit être effectué pour déplacer les atomes ou les molécules vers l'interface. Ce travail reste stocké sous forme d'énergie dans les atomes ou les molécules à l'interface et est appelé énergie interfaciale.

Qu'est-ce que l'énergie interfaciale ?

Les atomes ou molécules d'un solide ou d'un liquide sont maintenus ensemble par des interactions. À l'intérieur de la phase, les atomes ou les molécules sont en équilibre de forces. À l'interface, les forces de l'extérieur sont beaucoup plus faibles, c'est pourquoi il y a une force dirigée vers l'intérieur de la phase (voir Figure 2).

Pour amener un atome ou une molécule à l'interface d'une phase contre cette force, un travail doit être effectué. Ce travail reste stocké dans l'atome ou la molécule à l'interface sous forme d'énergie potentielle. L'énergie stockée est appelée énergie interfaciale.

En d'autres termes, l'énergie interfaciale est l'énergie nécessaire pour agrandir l'interface. En termes physiques, l'énergie ΔW_Int est requise pour agrandir l'interface de la quantité ΔA. L'énergie interfaciale ε est rapportée à l’unité d’aire de surface et s’exprime donc en J/m² comme suit :

Quels sont les effets de l'énergie interfaciale ?

Plus l'énergie interfaciale d'un solide contre l'air (également appelée énergie de surface) est élevée, plus l'angle de contact est faible. L'angle de contact est l'angle qu'une goutte liquide forme sur cette surface. Plus l'angle de contact est faible, plus le mouillage est important. En général, cela signifie que l'adhérence entre le liquide et le solide est plus grande. Dans l'industrie - par exemple, dans les processus de collage et d'impression - une énergie de surface élevée du solide est donc souhaitable.

Quelle est la différence entre énergie interfaciale, énergie de surface, tension interfaciale et tension de surface ?

L'énergie interfaciale est le terme générique qui peut être utilisé pour toutes les frontières de phase. Cependant, des termes spécifiques se sont imposés pour les interfaces particulièrement courantes. Pour une frontière de phase solide-gaz, on utilise souvent le terme énergie de surface.

La tension interfaciale est une autre manière de décrire une interface. Alors que l'énergie interfaciale décrit l'énergie potentielle qui serait nécessaire pour agrandir une interface, la tension interfaciale décrit la force de traction qui s'oppose à l'agrandissement de l'interface. Alors que l'énergie interfaciale est mesurée en joules par mètre carré, la tension interfaciale a pour unité le Newton par mètre. Cependant, les deux concepts sont très étroitement liés. En fait, pour les frontières de phase liquide-liquide et liquide-gaz, l'énergie interfaciale ou de surface est la même que la tension interfaciale ou de surface. Par souci de simplicité, le même symbole de formule σ est donc souvent utilisé dans la littérature pour l'énergie interfaciale ou de surface ainsi que pour la tension interfaciale ou de surface.