Den kavitasjon beskriver økning av gass- og dampbobler i et materiale som utsettes for et vakuum. I lim forårsaker veksten av hulrom stor deformasjon av materialet, som forsvinner mekanisk energi. Det er til og med en viktig komponent i energien som trengs for å overvinne vedheftet, kalt vedheftens energi .
I et lim kommer vakuumet som forårsaker kavitasjon fra kraften du trekker for å bryte vedheftet. Mer presist, i to klassiske adhesjonstester:
Kavitasjonsforløpet i lim er direkte relatert til kraftresponsen i en sonde-klebrig test , som ble vist i 1999.
Hulrommene som utvikler seg i klebemidlet under spenning, oppstår fra kavitasjonsbakterier: dette er heterogen kavitasjon (uten dette ville kavitasjonsterskelene være mye høyere). Det er akseptert at det sannsynligvis er to typer bakterier i lim:
Siden de opprinnelige små boblene (bakteriene) er små, må omgivelsene når en betydelig depresjon før de begynner å vokse: dette er kavitasjonsterskelen . Så lenge veksten ikke har startet, har de svært liten effekt på den samlede mekaniske responsen til limfilmen: dens opprinnelige styrke forblir den for en elastisk film begrenset under spenning.
På den annen side, når kavitasjonsterskelen er overskredet, vokser bakteriene i form av hulrom. De er raskt mye mer omfattende enn de opprinnelige bakteriene (den typiske størrelsen er i størrelsesorden µm). De er derfor sfæriske så lenge de ikke nærmer seg veggene. Deretter vokser de lateralt og blir bredere enn tykke.
Når det totale volumet av hulrommene blir sammenlignbart med det for klebefilmen, øker de dets effektive volum betydelig, og forårsaker dermed depresjonslindring. Dette fenomenet gir derfor anledning til å stoppe veksten av strekkraften som utøves på dette området av limet, så vel som en forskyvning av veggene. Dette er hovedopprinnelsen til krafttoppen som er registrert under en sonde-kløft-test .
Når hulrommene vokser lateralt, kommer kanten til slutt nær nabohulrommene. Tilsvarende faller trykkgradientene og lateral vekst avtar. Materialet som blir liggende mellom nabohulen, tynner og danner til slutt ekte vegger (synlig sett ovenfra i animasjonen øverst på siden).
Når veggene fortsetter å bevege seg fra hverandre, utvides hulrommene vertikalt. Når veggene allerede er dannet, er det derfor et ekte todimensjonalt skum som dannes og som strekkes vertikalt, slik Lakrout og Creton viste i 1999.
Tilsvarende observeres et stressplatå i opptaket av en probe-tack test .
Hulrommene er ikke koblet til uteluften. Siden limet ikke er flyktig, har hulrommene et trykk som er mye lavere enn atmosfæretrykket så snart de har vokst betydelig sammenlignet med deres opprinnelige dimensjon (som frø). Derfor bidrar det ytre atmosfæretrykket til kraften som det er nødvendig å trekke for å frigjøre limet. Det er sugekoppeffekten .
I lim faller kraften plutselig på slutten av stressplatået, og det høres en liten lyd. I tilfelle av en veldig tyktflytende væske (se illustrasjoner overfor), observeres åpningen av hulrommene, en støy og fallet i strekkraften samtidig. Denne serien av eksperimenter etablerer således tolkningen av sugeeffekten i veldig tyktflytende væsker og antyder at lignende fenomener i lim også skyldes sugeeffekt og en endelig åpning av hulrommene. Når det gjelder lim, skyldes ikke denne endelige åpningen nødvendigvis en digitalisering siden limene flyter vanskeligere.
Utseende og vekst av hulrom i et klebemateriale under en klebeprøve (kraft som en funksjon av forskyvning). Utseende og vekst av hulrom i et klebemateriale under en klebeprøve (kraft som en funksjon av forskyvning)
Illustrasjon av sugekoppeffekten: effekten av atmosfæretrykk (varierer her fra 0,4 til 1 atm i et trykkammer) på kraftresponsen (her som en funksjon av forskyvning) av en veldig viskøs væske under spenning mellom to plater. Illustrasjon av sugekoppeffekten: effekt av atmosfæretrykk (varierer her fra 0,4 til 1 atm i et trykkammer) på kraftresponsen (her som en funksjon av forskyvning) av en veldig viskøs væske under spenning mellom to plater
Kavitasjon og åpning av hulrom i en veldig tyktflytende væske: ovenfra. Kavitasjon og åpning av hulrom i en veldig tyktflytende væske (PDMS med en viskositet på 1000 Pa s ) under strekk mellom to stive plater, i likhet med hva som skjer i et lim. Hulrommene er koblet fra utsiden og har lavt trykk. På et tidspunkt treffer en luftfinger plutselig hulrommene og fyller dem med luft
Kavitasjon og digitalisering i en tyktflytende væske: kraft, lyd og åpning av hulrom. Kavitasjon og digitalisering i en viskøs væske (PDMS med en viskositet på 1000 Pa s ) under spenning mellom to stive plater. Hulrommene er koblet fra utsiden og har lavt trykk. På et tidspunkt treffer en luftfinger plutselig hulrommene og fyller dem med luft. For øyeblikket faller den målte kraften kraftig (rød kurve) og det registreres en veldig kort støy (blå topp)
Kavitasjon og åpning av hulrom i en veldig tyktflytende væske: ovenfra. Kavitasjon og åpning av hulrom i en veldig tyktflytende væske (PDMS med en viskositet på 1000 Pa s ) under strekk mellom to stive plater, i likhet med hva som skjer i et lim. Hulrommene er koblet fra utsiden og har lavt trykk. På et tidspunkt når noen få luftfinger plutselig hulrommene og fyller dem med luft. Frisk luft hopper dermed fra hulrom til hulrom til alle hulrom er fylt med luft. Noen væskevegger har blitt gjennomboret av luft under denne prosessen