Коллоидный журнал

Несмотря на значительный интерес исследователей, обледенение летательных аппаратов, автотранспорта, судов и оборудования при морской нефтедобыче остается актуальной проблемой. В данной работе рассматриваются факторы, способствующие снижению прочности контакта льда с поверхностью при приложении сдвиговой нагрузки. Основное внимание уделено изучению влияния скорости изменения сдвиговых напряжений на разрушение межфазного контакта льда с супергидрофобными покрытиями. Для измерения прочности адгезионного контакта в условиях контролируемого изменения приложенной нагрузки использовалась методика, основанная на отрыве льда с поверхности под действием центробежной силы. Исследование проводилось для больших ансамблей образцов в диапазоне температур от −5 до −20°С, что позволило качественно оценить влияние квазижидкого слоя и эффекта Ребиндера на понижение сдвиговой адгезионной прочности. Полученные результаты свидетельствуют, что разрушение контакта льда с супергидрофобным покрытием происходит по смешанному вязко-хрупкому механизму. При этом при снижении температуры или увеличении скорости возрастания нагрузки происходит переход от вязкого к хрупкому разрушению. Эти результаты указывают на потенциальное ускорение сбрасывания льда при увеличении скорости изменения сдвиговых напряжений.

В работе с помощью методов УФ спектроскопии, динамического светорассеяния, рН-метрии, вискозиметрических испытаний, сканирующей электронной микроскопии изучены процессы самосборки и гелеобразования в низкоконцентрированных водных растворах на основе аминокислоты L-цистеин и нитрата серебра, так называемого цистеин-серебряного раствора, низкомолекулярного водорастворимого хитозана (ХЗ) и инициатора гелеобразования – CuSO₄. Установлено, что процесс гелеобразования в цистеин-серебряном растворе – гель-прекурсоре – под влиянием ХЗ и сульфата меди протекает в узком концентрационном диапазоне: С_хз= 0.0100 – 0.0150 мг/мл, C_CuSO4=0.4 – 0.6 мМ, при этом C_L-cys – 3.00 мМ, C_AgNO3 – 3.75 мМ, молярное соотношение Ag⁺/Cys равняется 1.27. Гидрогели различного композиционного состава: ЦСР-ХЗ, ЦСР-ХЗ-CuSO₄, ЦСР-CuSO₄ – не обладают высокой механической прочностью, однако устойчивы во времени. Структурные элементы ЦСР – кластерные цепочки цвиттер-ионов меркаптида серебра – имеют положительный заряд, поэтому образование полиэлектролитных комплексов в ЦСР-ХЗ и ЦСР-ХЗ-CuSO₄  гидрогелях не происходит, т.к. рН цистеин-серебряного раствора – 2.6. Введение в ЦСР-ХЗ образцы сульфата меди способствует формированию более прочного гидрогеля за счет ассоциации кластеров меркаптида серебра и молекул ХЗ с сульфат-анионом и координации ионов Cu(II) с депротонированными карбоксильными группами различных кластеров.

Проведено систематическое исследование влияния неионогенных поверхностно-активных веществ (НПАВ) – оксиэтилированных высших жирных спиртов с варьируемой степенью оксиэтилирования на процесс ультразвукового диспергирования углеродных нанотрубок в водных растворах и на коллоидно-химические свойства полученных дисперсий – оптическую плотность, размер и электрокинетический потенциал частиц коллоидных систем. Установлена нелинейная зависимость характеристик дисперсий от степени оксиэтилирования, связанная со структурными изменениями в молекулах НПАВ. Определены наиболее эффективные степень оксиэтилирования и концентрация НПАВ в растворе, обладающие наибольшим дезагрегирующим и стабилизирующим действием при получении дисперсий углеродных нанотрубок (УНТ). Выявлено влияние степени оксиэтилирования оксиэтилированных высших жирных спиртов на электрокинетические свойства дисперсий УНТ. Показана возможность использования дисперсий углеродных нанотрубок для модифицирования реологических и электрических свойств гелевых систем на основе редкосшитой полиакриловой кислоты. Исследовано влияние НПАВ и УНТ на вязкость, предел текучести, коэффициент консистенции, механическую стабильность, время релаксации и энергию активации вязкого течения полимерных гелей. Показано, что введение нанотрубок приводит к увеличению электропроводимости гелей. Ультраструктура пленочных образцов гелей исследована методом просвечивающей электронной микроскопии.

Теоретически рассмотрена кинетика перемагничивания наноразмерной ферромагнитной частицы в мягкой упруго-вязкой среде. В отличие от известных работ, мы рассматриваем одновременное действие неелевского механизма перемагничивания частицы (преодоления ее магнитным моментом потенциального барьера магнитной анизотропии), и вращения (поворота) тела частицы при изменении внешнего магнитного поля.  Рассмотрен случай большой магнитной анизотропии частицы, т.е. предполагается, что ее энергия существенно превышает тепловую энергию системы и энергию взаимодействия частицы с магнитным полем. Других ограничений на напряженность поля не предполагается. Более подробно рассмотрен случай малых полей в линейном приближении зависимости намагниченности от поля. В рамках этого приближения рассчитаны компоненты комплексной восприимчивости композита. Показано, что реальная часть восприимчивости монотонно убывает с частотой поля. Если жесткость композита велика или мала, мнимая часть имеет один максимум, соответствующий неелевскому механизму перемагничивания или повороту частицы в упруго-вязкой среде соответственно. При промежуточных значениях жесткости композита частотная зависимость мнимой восприимчивости имеет два максимума.

Исследована взаимосвязь между деструктивным и стабилизирующим действием синтезированных по методу Даффа ультрамалых наночастиц золота (НЧЗ) по отношению к внутренней структуре частиц жидкокристаллических дисперсий (ЖКД) ДНК в зависимости от степени упорядоченности последних. Показано, что «стабилизация» упорядоченной структуры частиц фактически оказывается следствием ее «разрушения». При этом доминирование того или другого эффекта сложным образом зависит от расстояния между соседними молекулами ДНК в частицах ее ЖКД, определяемого осмотическими условиями, и эффективностью проникновения НЧЗ в эти частицы.

В статье предложен способ получения нанокомпозитного криогеля на основе окисленных углеродных нанотрубок и восстановленного оксида графена, модифицированных полианилином. В качестве сшивающего агента использовалась фенолформальдегидная смола. Получение криогеля осуществлялось методом лиофильной сушки в вакууме. Затем проводилась постобработка материала – карбонизация в трубчатой печи. Комплексная диагностика полученного нанокомпозита осуществлялась методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, ИК-спектроскопии, рентгеновской дифрактометрии, спектроскопии комбинационного рассеяния. Параметры пористого пространства оценивали по адсорбции азота. Установлено, что нанокомпозитный карбонизированный криогель является мезопористым материалом с удельной поверхностью 299 м²/г. Проведено сравнение ИК- и Раман-спектров, рентгеновских дифрактограмм исходных материалов со спектрами карбонизированного криогеля. Согласно полученным результатам, нанокомпозит содержит совмещенные пики всех исходных материалов. Сорбционная способность материала оценивалась на примере сорбции ионов тяжелого металла – свинца, из модельных водных растворов. Для определения времени сорбции и механизма поглощения были проведены кинетические исследования адсорбции в ограниченном объеме. Обнаружено, что 99% загрязнителя сорбируется в первые 15 мин с достижением адсорбционной емкости равной 295 мг/г. С помощью моделей псевдо-первого и –второго порядка, модели Еловича и внутридиффузионных моделей установлен предполагаемый механизм адсорбции.

Проведен теоретический анализ экспериментальных результатов спектров внутреннего трения и температурно-частотных зависимостей, полученных методом свободных затухающих крутильных колебаний для различных по химической природе жидких отвердителей эпоксидных олигомеров: ТЭТА, ПЭПА, ИМТГФА. Рассмотрены основные феноменологические модельные представления, на базе которых проводится расчет различных физико-механических и физико-химических характеристик локальных диссипативных процессов, которые могут иметь различные механизмы внутреннего трения (гистерезисный, фазовый, релаксационный).

Получены и охарактеризованы полиэлектролитные комплексы хитозана с κ-каррагинаном как потенциальные адсорбенты наномаркера флуоресцеина в водных средах при различных значениях pH. Спектроскопическими методами изучено связывание флуоресцеина с хитозаном и комплексом κ-каррагинан–хитозан.  С помощью анализа равновесных изотерм исследованы эффективность и механизм адсорбции флуоронового красителя на синтезированных комплексах. Изотерма адсорбции флуоресцеина на частицах полиэлектролитного комплекса адекватно описана в рамках модели Фрейндлиха. На основе данных тушения флуоресценции определены эффективные константы Штерна–Фольмера флуоресцеина с хитозаном и комплексом κ-каррагинан–хитозан и показано, что связывание наномаркера с биополимерами осуществляется за счет разных механизмов взаимодействия.

Предложена методика расчета наименьшей возможной толщины поверхностного слоя однокомпонентной системы жидкость/насыщенный пар. Рассматривается модель слоя однородного по отношению к тензору давления. Для жидкого аргона на линии насыщения в интервале от тройной точки до температур, близких к критической, рассчитаны наименьшая толщина поверхностного слоя и молярные объемы для частей поверхностного слоя, прилегающих к жидкой и паровой фазам. На примере сведений, взятых из литературных источников, показана возможность приведения данных о распределении вещества в поверхностном слоя к параметрам предложенной модели.

На основе измерений кинетики накопления талой воды при плавлении ледяных шаров разного размера при комнатной температуре, а также с учетом измерений температуры как на поверхности шаров, так и внутри них, удалось оценить толщину фронта плавления льда. Входящий тепловой поток поглощается льдом внутри фронта плавления в виде скрытой теплоты плавления. Для описания кинетики таяния ледяных шаров была построена модель этого процесса. Учитывалось, что на поверхности шара образуется тонкая пленка талой воды. Измерения температуры на поверхности ледяных шаров и температуры внутри них дали ~0.4 и 0 С соответственно. Предполагалось, что подвод тепла происходит через всю поверхность шара, причем его площадь уменьшается в процессе плавления. Модель имеет простое аналитическое решение. Учтены поправки, связанные с испарением воды. Подгонка экспериментальных данных с использованием предложенной модели позволила оценить толщину фронта плавления льда при комнатной температуре. Она оказалась равной примерно 3.2-3.6 мм.

Hydroxyapatite (HAp) nanoparticles organically modified with citrate group are fabricated via a simple wet chemical precipitation method. The as-synthesized nanoparticles are structurally characterized by TEM, XRD, FT-IR, EDAX and dynamic light scattering (DLS) to investigate in detail the influence of surface coating ligand i.e. citrate on HAp morphology, crystal structure, phase and colloidal stability of the particles. Production of single phase with hexagonal crystal structure is evident by XRD analysis. The work shows mesoporous structure could be synthesized under the influence of citrate as confirmed by TEM image and N₂ adsorption-desorption isotherm. The experimental results indicate that citrate strongly influences HAp crystallization giving reduced particle size and uniform distribution. BET and BJH analysis indicate large surface area 135.74 m²/g and pore diameter of 9.86 nm with a total pore volume of 0.41 cm³/g respectively for 1:1 citrate to calcium ion molar ratio. The appropriate surface area and pore entrance significantly indicate potentiality to apply into biomedical fields as drug loading/delivery application.

Using dark-field hyperspectral microscopy, we analyzed the distribution of fluorescently–labelled polystyrene microspheres with a size of 2 μm in mosquito larvae and observed the quenching of fluorescence and changes in spectral properties due to histological processing. We propose enhanced dark–field microscopy coupled with hyperspectral imaging as a versatile method for analysing polymer colloids (microplastics) biodistribution in complex tissues. Using dark-field hyperspectral microscopy, we analyzed the distribution of fluorescently–labelled polystyrene microspheres with a size of 2 μm in mosquito larvae and observed the quenching of fluorescence and changes in spectral properties due to histological processing. We propose enhanced dark–field microscopy coupled with hyperspectral imaging as a versatile method for analysing polymer colloids (microplastics) biodistribution in complex tissues.

The scientific community has preferred the photocatalysis process to remove organic pollutants from water. Many catalysts have been developed over the years, and one such catalyst is molybdenum disulfide (MoS₂), which is a two-dimensional (2D) material with an energy bandgap in the visible spectrum. In this manuscript, the facile synthesis of MoS₂ nanostructures in varying molybdenum (Mo) and sulphur (S), Mo/S ratios has been demonstrated through a single-pot hydrothermal route. The structural validation of the nanostructures was done using x-ray diffraction (XRD) patterns, and the compositional validation was carried out using the XPS spectra. Further, the morphological information about the MoS₂ nanostructures was gathered using the Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM) and High-Resolution Transmission Electron Microscope (HR-TEM) analyses. The photodegradation process of the Malachite Green dye was analyzed by UV-visible absorption spectroscopy. The results showed that 1T/2H MoS₂ nanoflowers degraded the malachite green dye with a degradation efficiency of 98.4%. The decomposition of this commonly used dye possesses great significance in industrial waste water treatment.

This paper reports on the successful preparation of a series of ZnO-Ag₂O nanocomposite crystals with varying elemental contents by a novel oil-water interface method. The structures, compositions, microscopic morphologies, and optical properties of these crystals were characterized using HRTEM, SEM, XRD, EDX, XPS, UV-Vis, and PL measurements. The obtained well-dispersed hetero-structure nanocomposite crystals, with a particle size mainly ranged from 50 to 100 nm and a high purity, displayed a good absorption ability in the visible region. Virtually, the nanocomposite crystals exhibited a significant red-shift 5-15 nm in the UV diffuse absorption edge towards the visible range, accompanied by a substantial reduction in fluorescence absorption intensity. Importantly, the photocatalytic degradation of these nanocomposites was tested against Congo red (CR) dye under visible light excitation. The results revealed that the degradation efficiencies of ZnO-Ag₂O nanocomposite crystals against CR under visible light were 9.4 and 2.7 times as high as those of pure ZnO and Ag₂O nanoparticles, respectively. Also, the antimicrobial function of ZnO-Ag₂O nanocomposite crystals was tested against harmful bacteria. The study results indicated that the diameters of inhibition zone of the nanocomposite crystals were respectively 13.5 mm for gram-negative Escherichia coli and 12.9 mm for gram-positive Bacillus subtilis, significantly larger than that of pure ZnO due to the synergistic effects of ZnO and Ag₂O nanoparticles. The high photocatalytic efficiency and strong antimicrobial activity of ZnO-Ag₂O nanocomposite crystals suggest their great significance in degrading pollutants and killing harmful bacteria.