Yapışma, farklı iki yüzeyin birbirine tutunma eğilimidir. Bu olgu, Kohezyon ile karıştırılmamalıdır; kohezyon aynı madde içindeki moleküllerin birbirine tutunmasıdır. Yapışma, pek çok farklı alanda, günlük hayattan endüstriyel uygulamalara kadar önemli bir rol oynar.
Yapışma, iki farklı yüzeyin atomları veya molekülleri arasındaki İntermoleküler kuvvetler aracılığıyla meydana gelir. Bu kuvvetler, Van der Waals kuvvetleri, Hidrojen bağları, Kimyasal bağlar gibi çeşitli türlerde olabilir. Yüzeylerin doğası, temizliği ve birbirleriyle ne kadar iyi temas ettikleri, yapışma kuvvetinin gücünü belirler.
Yapışmanın altında yatan çeşitli mekanizmalar vardır:
Bu mekanizmada, bir malzemenin diğerinin yüzeyindeki pürüzlülüklere veya gözeneklere fiziksel olarak nüfuz etmesiyle yapışma sağlanır. Bir yapıştırıcının bir yüzeye tutunması, bu yüzeydeki mikroskobik boşluklara ve pürüzlere dolmasıyla gerçekleşebilir. Zımparalanmış bir yüzey, mekanik kenetlenme için daha iyi bir zemin sunar.
Bu tür yapışma, iki yüzey arasındaki atomlar veya moleküller arasında Kimyasal reaksiyon sonucu oluşan Kimyasal bağlar aracılığıyla meydana gelir. Örneğin, epoksi reçineleri ve bazı yapıştırıcılar, yapıştıkları yüzeylerle kimyasal bağlar oluşturarak güçlü bir yapışma sağlarlar.
Bu mekanizmada, iki malzemenin molekülleri birbirlerinin içine yayılır (difüze olur). Bu genellikle, polimerler veya metaller gibi benzer kimyasal yapıya sahip malzemeler arasında gözlenir. Difüzyon, sıcaklık ve basınç gibi faktörlerden etkilenir.
Bu tür yapışma, yüzeyler arasında oluşan Elektrostatik kuvvetler nedeniyle meydana gelir. Özellikle, zıt yüklerle yüklenmiş yüzeyler arasında güçlü bir çekim kuvveti oluşur. Tozların yüzeylere yapışması, bu mekanizmaya bir örnektir.
Bu teoriye göre, yapışma arayüzeyinde oluşan zayıf bir tabaka, yapışma kuvvetini azaltabilir. Bu tabaka, kontaminasyon, düşük mukavemetli polimerler veya diğer kirleticilerden oluşabilir. İyi bir yapışma için, bu zayıf tabakanın ortadan kaldırılması veya güçlendirilmesi gerekir.
Yapışma kuvvetini etkileyen çeşitli faktörler vardır:
Yüzeylerin temizliği, yapışma için kritik öneme sahiptir. Yağ, toz, pas ve diğer kirleticiler, yüzeyler arasında zayıf bir tabaka oluşturarak yapışmayı engelleyebilir. Yüzeylerin temizlenmesi, yapışma kuvvetini önemli ölçüde artırabilir.
Yüzey pürüzlülüğü, yapışmayı hem olumlu hem de olumsuz etkileyebilir. Hafif bir pürüzlülük, mekanik kenetlenme yoluyla yapışmayı artırırken, aşırı pürüzlülük, yüzey alanını azaltarak ve hava boşlukları oluşturarak yapışmayı zayıflatabilir.
Sıcaklık, yapışmayı birçok yönden etkileyebilir. Bazı yapıştırıcılar, yüksek sıcaklıklarda daha iyi yapışırken, bazıları ise tam tersi davranır. Sıcaklık, malzemelerin genleşme ve büzülme oranlarını da etkileyerek yapışma kuvvetini değiştirebilir.
Uygulanan basınç, yüzeylerin birbirine daha iyi temas etmesini sağlayarak yapışmayı artırabilir. Basınç, özellikle mekanik kenetlenme mekanizmasında önemli bir rol oynar.
Yüzey gerilimi, bir sıvının yüzey alanını minimize etme eğilimidir. Bir yapıştırıcının yüzey gerilimi, yapıştırılacak yüzeyin yüzey enerjisinden düşük olmalıdır ki yapıştırıcı yüzeye yayılabilsin ve ıslatabilsin. İyi bir ıslatma, daha iyi bir yapışma sağlar.
Yapışma, çok çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılır:
Tutkal ve Yapıştırıcılar, iki veya daha fazla yüzeyi bir arada tutmak için kullanılan malzemelerdir. Farklı türde yapıştırıcılar, farklı malzemeler ve uygulamalar için tasarlanmıştır. Örneğin, Epoksi reçineleri güçlü ve dayanıklı yapışma sağlarken, Siyanoakrilat yapıştırıcılar (hızlı yapıştırıcılar) hızlı ve kolay kullanım için idealdir.
Boya ve Kaplamalar, yüzeyleri korumak, renklendirmek veya özelliklerini değiştirmek için kullanılır. Boya ve kaplamaların yüzeye iyi yapışması, dayanıklılık ve performans açısından kritiktir.
Bantlar, farklı yüzeyleri geçici veya kalıcı olarak birleştirmek için kullanılan pratik araçlardır. Basınçla duyarlı yapıştırıcılar (PSA'lar) kullanılarak üretilen bantlar, kolay uygulanabilirlikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılır.
Doğada, birçok organizma yapışma yeteneğini kullanır. Örneğin, Geko kertenkeleleri, ayaklarındaki mikroskobik kıllar sayesinde duvarlara tırmanabilirler. Mavi midyeler, deniz yüzeylerine tutunmak için özel yapışkan proteinler kullanırlar. Bu biyolojik yapışma mekanizmaları, bilim insanlarına yeni yapışma teknolojileri geliştirmede ilham kaynağı olmaktadır.
Mikro ve Nano ölçekte yapışma, MEMS (Mikro Elektro Mekanik Sistemler), NEMS (Nano Elektro Mekanik Sistemler) ve diğer mikro-nano teknolojilerde önemli bir rol oynar. Bu ölçeklerde, yüzey alanının hacme oranı arttığı için yüzey kuvvetleri daha baskın hale gelir.
Yapışma kuvvetini ölçmek için çeşitli yöntemler kullanılır:
Bu testte, bir malzemenin diğerinden soyulması için gereken kuvvet ölçülür. Genellikle, yapışkan bir bant veya kaplamanın bir yüzeyden soyulması sırasında uygulanan kuvvet kaydedilir.
Bu testte, iki yüzeye dik olarak uygulanan çekme kuvveti artırılır ve yapışmanın kopma noktasındaki kuvvet ölçülür. Bu test, yapışma kuvvetinin doğrudan bir ölçüsünü sağlar.
Bu testte, iki yüzeye paralel olarak uygulanan kesme kuvveti artırılır ve yapışmanın kopma noktasındaki kuvvet ölçülür. Bu test, yapışmanın kayma direncini belirlemek için kullanılır.