useimmilla pintavapaata energiaa koskevilla teorioilla on pohja ymmärtää molekyylien vuorovaikutuksia nesteen ja kiinteän aineen rajapinnassa.
Youngin yhtälössä todetaan
, jossa ysv on pinnan vapaa energia, ysl on nesteen ja kiinteän aineen välinen interfasiaalijännitys, ylv on nesteen pintajännitys ja θY on pinnan kontaktikulma. Näistä nesteen pintajännitys ja kontaktikulma voidaan helposti mitata. Kiinteän ja nesteen välinen interfacial jännite on ominaisuus, joka on aiheuttanut paljon keskustelua kahden viime vuosisadan aikana.
tällä hetkellä käytetyin interfacial-jännityssuhde perustuu Girifalcon ja Goodin esittämiin.
, missä φ = 1 Oletetaan. Tämä on perustana kaikkein käytetty SFE teorioita vielä tänään.
Owenin, Wendtin, Rabelin ja Kaelblen (OWRK) menetelmä
OWRK on käytetyin pintavapaa energiamenetelmä. Se erottaa nesteen ja kiinteän aineen rajapinnassa tapahtuvat vuorovaikutukset dispersiivisiksi ja polaarisiksi. Fowkes esitti ajatuksen, että interfasiaalijännityksen suuruus määräytyy erilaisten interfasiaalisten vuorovaikutusten perusteella, jotka riippuvat sekä mittaavan nesteen että kiinteän pinnan ominaisuuksista. Hän oletti, että kiinteän aineen pinnan vapaa energia ja nesteen pintajännitys on itsenäisten vuorovaikutusten, kuten dispersion, polaarisen, vedyn (jotka liittyvät vetysidoksiin), induktion ja happo-emäskomponenttien summa. Owrk-menetelmässä monikomponenttinen lähestymistapa hyväksytään, mutta vuorovaikutukset jaetaan vain dispersiivisiin ja polaarisiin. Polaariset vuorovaikutukset sisältävät sitten kaikki muut edellä mainitut vuorovaikutukset (paitsi dispersiiviset).
Wu-menetelmä
Wu oli samaa mieltä Owenin ym. ja jakoi pinnan vapaan energian dispersiivisiin ja polaarisiin komponentteihin. Hän kuitenkin käytti interfacial interaktioiden harmonista keskiarvoa geometrisen sijaan. Interfacial-jännite voitiin sitten kirjoittaa
Van Oss – Chaudhury-Good (vOCG) – teoria
uusimman teorian kehittivät Van Oss, Chaudhury ja Good. Ne jakoivat vuorovaikutukset pitkän kantaman vuorovaikutuksiin, joita ovat muun muassa London -, Keesom-ja Debye-vuorovaikutukset. Tätä komponenttia kutsutaan Lifshitz-van der Waalsin komponentiksi (yLW) ja se vastaa owrk-teorian dispersiivistä osaa. Toinen osa sisältää lyhyen kantaman vuorovaikutuksia, joita kutsutaan happo-emäskomponentiksi (yAB), joka jaetaan happamiin (γ+) ja emäksisiin (γ -).
tämä teoria, jota joskus kutsutaan myös happo-emästeoriaksi, on toiseksi käytetyin pintavapaa energiateoria. Sitä on erityisesti hyödynnetty proteiinien (ja muiden biopolymeerien) vuorovaikutusten tarkastelussa hydrofobisten kiintoaineiden kanssa.
