La plupart des théories de l’énergie libre de surface ont une base dans la compréhension des interactions moléculaires à l’interface liquide-solide.
Les états de l’équation de Young
, où ysv est l’énergie libre de surface, ysl est la tension interfaciale entre le liquide et le solide, ylv est la tension superficielle du liquide et θY est l’angle de contact sur une surface. Parmi ceux-ci, la tension superficielle du liquide et l’angle de contact peuvent être facilement mesurés. La tension interfaciale entre le solide et le liquide est la propriété qui a suscité de nombreux débats au cours des deux derniers siècles.
À l’heure actuelle, la relation de tension interfaciale la plus utilisée est basée sur celle présentée par Girifalco et Good.
, où φ=1 est supposé. C’est la base des théories SFE les plus utilisées encore aujourd’hui.
Méthode Owen, Wendt, Rabel et Kaelble (OWRK)
La méthode OWRK est la méthode d’énergie libre de surface la plus utilisée. Il sépare les interactions à l’interface liquide-solide en dispersives et polaires. L’idée que la quantité de tension interfaciale est déterminée par diverses interactions interfaciales qui dépendent des propriétés du liquide de mesure et de la surface solide a été présentée par Fowkes. Il a supposé que l’énergie libre de surface d’un solide et la tension superficielle d’un liquide sont une somme d’interactions indépendantes telles que la dispersion, la polaire, l’hydrogène (lié aux liaisons hydrogène), l’induction et les composants acido-basiques. Dans la méthode OWRK, l’approche multicomposante est acceptée, mais les interactions sont divisées en dispersives et polaires, uniquement. Les interactions polaires contiennent alors toutes les autres interactions (sauf la dispersive) mentionnées ci-dessus.
Méthode Wu
Wu est d’accord avec Owen et al. et énergie libre de surface divisée en composants dispersifs et polaires. Il a cependant utilisé une moyenne harmonique des interactions interfaciales au lieu d’une moyenne géométrique. La tension interfaciale pourrait alors être écrite comme
Théorie de Van Oss-Chaudhury-Good (vOCG)
La théorie la plus récente a été développée par Van Oss, Chaudhury et Good. Ils ont divisé les interactions en interactions à longue portée qui incluent les interactions de Londres, Keesom et Debye. Ce composant est appelé le composant de Lifshitz-van der Waals (yLW) et est équivalent à la partie dispersive de la théorie OWRK. L’autre partie contient des interactions à courte portée appelées le composant acide-base (yAB) qui est divisé en constituants acides (γ +) et basiques (γ-).
Cette théorie, parfois aussi appelée théorie acide-base est la deuxième théorie de l’énergie libre de surface la plus utilisée. Il a notamment été utilisé pour étudier les interactions de protéines (et d’autres biopolymères) avec des solides hydrophobes.
