Коллоидный журнал

Технология магнитореологического полирования широко применяется при обработке высокоточных оптических элементов. Одним из определяющих факторов в технологии магнитореологического полирования является природа и качество наноабразива в составе магнитореологической суспензии. В данном исследовании разработан способ золь-гель синтеза наносфер аморфного диоксида кремния, применяющегося в качестве наноабразива при магнитореологическом полировании водорастворимых кристаллов, используемых для изготовления нелинейно-оптических элементов лазерной техники. Технический результат достигнут введением в состав магнитореологической суспензии синтезированного наноабразива диоксида кремния. Представлены физико-химические характеристики полученного наноабразива. Результаты электронной микроскопии подтверждают сферическую морфологию частиц SiO₂, а также установлено распределение частиц по размерам, варьирующееся в пределах 40–60 нм, что обеспечивает однородность и качество обработки поверхности оптических элементов магнитореологической суспензией. Структурные свойства наноабразива SiO₂ были исследованы методом рентгеновской порошковой дифракции. Введение в состав магнитореологической суспензии наноабразива SiO₂ позволило достичь высокого качества обработки и чистоты поверхности, а также обеспечило финишное полирование поверхности монокристаллов KDP до значения шероховатости не более 6 Å. Результаты работы представляют интерес для оптимизации процесса и совершенствования технологии магнитореологического полирования.

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.

Методом пропитки поверхности монокристаллического кремния прекурсорами (водным раствором соответствующей соли) были синтезированы наночастицы золота, никеля и платины. Исследована морфология образовавшихся наноструктурированных покрытий, определены электронное строение и адсорбционные свойства синтезированных наночастиц по отношению к Н₂, О₂, Н₂О. Было установлено, что окисленные наночастицы никеля восстанавливаются молекулярным водородом, а беспримесные наночастицы платины окисляются молекулярным кислородом уже при комнатной температуре, что не наблюдается для частиц, нанесенных аналогичным способом на высокоориентированный пиролитический графит. Также нами было обнаружено, что образование молекул воды на наночастицах золота при взаимодействии с Н₂ и О₂ протекает в две стадии в отличие от трехстадийного процесса (последовательная экспозиция в Н₂, О₂, Н₂), характерного для наночастиц, нанесенных на графит. Различия адсорбционных свойств наночастиц одного типа, нанесенных на графит и кремний, связаны с адсорбцией значительного количества тестовых газов на последнем.

Методом динамического рассеяния света исследованы водные растворы Pluronic P123 при варьировании температуры, растворителя и добавок кверцетина. Выявлены существенные изменения среднего размера частиц и индекса полидисперсности в зависимости от условий.  Изучено влияние температуры на мицелообразование блоксополимера в водном растворе в интервале T=15-45 ºС, наиболее часто рассматриваемом при использовании Р123 в золь-гель синтезе кремнеземов. Наиболее существенное влияние температуры на мицеллообразование рассматриваемого ПАВ отмечено при T=15-20°C. При этом распределение интенсивности рассеяния по размерам полимодально, что указывает на присутствие в системе макромолекул, мицелл и их агрегатов. Дальнейший рост температуры до 45°C не приводит значительному изменению размера частиц. В водных растворах в интервалах температур 21-25 и 35-40°C формируются мицеллы с узким распределением по размерам (минимальным индексом полидисперсности). Отмечено значительное влияние добавок алканолов и полифенольных веществ, как солюбилизатов, способных влиять на структуру мицелл как в их объеме, так и на поверхности полярных частей ПАВ. Показано, что в присутствии бутанола-1 наблюдается стабилизация мицелл при температурах 15-20°C. При T>30°C происходят перестройки структуры мицелл. По мере увеличения доли бутанола-1 в растворе его влияние проявляется при меньших температурах. Отмечено, что этанол оказывает деструктивное действие на мицеллы. Добавки кверцетина проявляют противоположный стабилизирующий мицеллы эффект, приводящий к формированию однородной структуры ПАВ. Показано, что, варьируя состав растворителя, можно контролировать связывание флавоноида с мицеллой за счет изменения сольватации. Наибольшее влияние кверцетина на структурообразование P123 отмечено при составе растворителя, отвечающему мольному соотношению этанола и блоксополимера n(EtOH):n(P123)=80:1.

Синтезировано три образца магнитной жидкости на основе частиц магнетита, стабилизированных двойным слоем ПАВ в воде. Для стабилизации образцов использовались лауриновая, олеиновая кислоты и их соли в трёх различных сочетаниях. У синтезированных образцов была измерена вязкость в зависимости от концентрации, температуры и скорости сдвига. С ростом температуры вязкость образца жидкости, стабилизированного двойным слоем лауриновой кислоты, не убывает относительно вязкости воды, как это наблюдалось ранее для классических магнитных жидкостей, а растет. У образца, стабилизированного двумя слоями лауриновой и олеиновой кислот, температурная зависимость относительной вязкости имеет немонотонный вид. Относительная вязкость образца, стабилизированного двойным слоем олеиновой кислоты, практически не зависит от температуры.

Для определения концентрации образцов выполнялись измерения кривых намагничивания с последующим их гранулометрическим анализом. Установлено, что дисперсный состав образцов при их разведении остается неизменным. Обнаружено, что с увеличением концентрации магнитной жидкости ее начальная магнитная восприимчивость растет медленнее, чем это предсказывает модель модифицированного эффективного поля. В отличие от модели МЭП (и не только ее), коэффициент при квадратичном члене в разложении начальной восприимчивости в ряд по восприимчивости Ланжевена оказался существенно меньше 1/3. Таким образом, для описания свойств магнитных жидкостей, стабилизированных с помощью двойного слоя ПАВ, требуется построение новых теорий диполь-дипольного взаимодействия частиц.

В работе рассматривается синтез наночастиц магнетита микрофлюидным способом. Были исследованы основные характеристики полученных наночастиц, включая химический состав, распределение по размеру, удельный магнитный момент насыщения и коэрцитивную силу. Для оценки возможности использования наночастиц в медико-биологических целях была рассчитана гемолитическая активность суспензии наночастиц магнетита.

Показано, что коллоидная система Pd(Acаc)₂ – mod – H₂, где mod – хиральные стабилизаторы молекулярного (8S,9R)-цинхонидин, (-)-Сin, и ионного (-)-Cin*HCl и (-)-Cin*2HCl типа, активна в асимметрическом гидрировании N-ацетил-α-амидокоричной кислоты (α-ААКК) при комнатной температуре и давлении Н₂ 5атм. В присутствии протонированных форм цинхонидина наблюдалась реакция этерификации продукта N-ацетилфенилаланина (N-АФА). Избыток R-(-)-энантиомера N-ацетилфенилаланина достигает 78% на системе Pd(Acac)₂ – (-)-Сin – H₂ при отношении (-)-Сin/Pd = 1.5, тогда как протонированные формы хинного алкалоида в качестве модификаторов каталитической системы  показывают меньшую эффективность в отношении хиральной индукции. С применением РФА и ПЭМ ВР установлено формирование наночастиц палладия со средними размерами 5.3 ± 0.8 нм и 4.2 ± 0.5 нм для систем Pd(Acаc)₂ – (-)-Cin – H₂ и Pd(Acac)₂ – (-)-Сin *HCl – H₂ соответственно.

В работе исследованы изменения физико-химических и коллоидно-сорбционных свойств термообработанной отбельной глины после её использования в процессе очистки растительного масла. В качестве сравнения использовали отбельную глину, термообработанную при разных температурах. Коллоидно-сорбционные свойства изучали путём адсорбции красителя метиленового голубого из водных растворов.

Показано, что адсорбция метиленового голубого протекает более эффективно глиной, обожжённой при температуре 350°С. Адсорбция в области насыщения для глины, термообработанной при 350°С, составила 0.28 ммоль/г или 89.6 мг/г, а для глины, обожжённой при 250°С – 0.24 ммоль/г или 76/8 мг/г. При увеличении температуры обжига выше 500°С адсорбционные свойства отхода отбельной глины снижаются, вероятно, вследствие сгорания углеродного слоя.

На примере отработанной отбельной глины Алексеевского маслоэкстракционного завода было выявлено, что в ходе термообработки материала происходит удаление различных видов воды (свободной, межпакетной, химически связанной), что приводит к изменению таких коллоидно-сорбционных свойств, как рельеф поверхности частиц, удельная поверхность, сорбционная емкость, ζ – потенциал.

Изучено мицеллообразование неионных ПАВ (нПАВ) полиоксиэтилированных алкилфенолов Тритон Х-100 (ТХ-100) и Тритон Х-114 (ТХ-114) в водных растворах спектрофотометрическим методом. Рассчитаны спектральные характеристики кривых поглощения растворов нПАВ в диапазонах концентраций: 0.02 – 0.80 ммоль/л для ТХ-100 и 0.02-0.40 ммоль/л для ТХ-114. Исследовано влияние шага сканирования по шкале длин волн (0.1 нм, 0.2 нм, 0.5 нм и 1.0 нм) на положение максимумов и интенсивность поглощения. Установлено, что оптическая плотность монотонно возрастает во всем диапазоне концентраций. Выявлено, что при всех шагах сканирования происходит батохромный сдвиг максимума поглощения длинноволновой полосы (275 нм) на 1.5 нм (ТХ-114) и 2.0 нм (ТХ-100) при определенной концентрации нПАВ. На кривой зависимости положения максимума поглощения от концентрации нПАВ наблюдается характерный излом, положение которого зависит от шага сканирования. Предложен новый способ спектрофотометрического определения ККМ ТХ-100 и ТХ-114, основанный на установлении зависимости положения максимума поглощения длинноволновой полосы в электронном спектре поглощения от концентрации нПАВ в водном растворе. Установлено, что для графического определения ККМ оптимальным шагом сканирования является 0.1 нм. Определены значения ККМ для ТХ-100 и ТХ-114, которые составили (0.24±0.02) ммоль/л и (0.20±0.01) ммоль/л соответственно, согласующиеся с литературными данными.

In the present work, the volumetric and conductometric studies to find the interactions between amino acids DL-Valine and DL-serine with cationic and anionic surfactants, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) and sodium dodecyl sulphate (SDS) in aqueous solutions at different temperatures and atmospheric pressure were carried out. The effect of pre- and post-micellar concentrations of surfactants on the physicochemical properties was also studied. The densities measured experimentally were used to calculate the thermodynamic parameters such as the apparent molar volumes, f_v, partial molar volumes, f⁰_v, transfer volumes, f⁰_v (tr), and partial molar expansibilities, f⁰_E at temperatures from 288.15 to 303.15K while the conductivity data obtained at different temperatures from 293.15 to 318.15K were used to obtain the molar conductivities (Λo ) as well as  limiting molar conductivities from specific conductivities which reflect the interaction prevailing within the studied systems. In addition, the UV-visible absorption spectroscopy at 298.15 K has also been performed in the presence of fluorescein to study the interaction within above mentioned systems.

The present article deals with the modulation of electroosmotic flow (EOF) and transport of ionic species within soft nanochannels. The power-law model is adopted to consider the non-Newtonian nature of bulk electrolyte. The soft layer grafted along the rigid walls often bears ionizable functional groups, which in turn leads to the net volumetric charge. Besides, the dielectric permittivity of the soft layer is in general lower than that of the ambient electrolyte solution, which in turn leads to ion partitioning effect. The net volumetric charge within the soft polymeric layer coated along the channel walls may be moderate to large. For such a case, the ion steric effect may play a pivotal role on the modulation of electrostatic potential and thereby the flow field across the channel. In the present article, we aim to study the flow modulation across the soft nanochannels considering all such intrinsic effects. The mathematical model is based on modified Poisson-Boltzmann equations based on Carnahan-Striling model, Cauchy momentum equation for flow field. The governing equations are solved via a suitable numerical scheme based on finite difference method to calculate the electrostatic potential as well as flow velocity. We further analyze the impact of pertinent parameters on the flow modulation and ion selectivity parameter.

In the present work, the impact of periodic body acceleration on the unsteady flow of blood in an inclined artery has been investigated. The blood is represented by an incompressible, viscous, non-Newtonian Jeffrey fluid. The artery is assumed to have mild overlapping stenoses inside its lumen. The perturbation method is used to solve the governing nonlinear coupled partial differential equations. Here, the Womersley frequency parameter is considered small enough for blood flow through arteries. Analytic expressions for the wall shear stress, stress at the critical height of stenosis, velocity profile, volumetric flow rate, pressure drop, resistive impedance, and effective viscosity are obtained using the perturbation technique. Regarding different flow parameters, the effects of body acceleration, pulsatility, the non-Newtonian character of blood, and velocity slip are examined and graphically depicted. It is concluded from the present analysis that the flow impedance rises when the stenosis reaches its critical height, but it falls as the velocity slip at the wall increases. It is also observed that when body acceleration increases, flow rate, velocity, and shear stress near the critical height of stenosis  all rise, whereas wall shear stress  decreases as body acceleration rises. Here, we also analyzed the flow pattern of the non-Newtonian Jeffrey fluid when it passes through the overlapped stenosed artery with the help of streamlines. The results of the present problem have been verified with the previous existing results in the literature.

Ceramide 2 is the main lipid of stratum corneum and a popular component in skin healthcare products. But developing ceramide 2 based corneal protecting product is troublesome due to its insoluble feature in water. In this work, a novel type of inclusion nanoparticle was developed to solubilize and enhance the corneal repair effect of ceramide 2 by the anti-solvent method. It was revealed that the types of solvent types and cyclodextrin influenced the precipitation rate as well as the stability of intermediate clusters of ceramide 2, where DMSO with moderate supersaturation promoted the formation of inclusion complex with β-cyclodextrins. The ceramide-cyclodextrin inclusion complex had an amphiphilic structure, which could self-assemble into nanoparticles in water, as evidenced by disappeared endothermic peaks of ceramide (78°C) and cyclodextrin (120°C), as well as appearance of two endothermic peaks corresponding to nanoparticle transition (45°C) and dissociation of cyclodextrin inclusion complex (102°C). Upon treating rat damaged skins with ceramide 2 inclusion nanoparticles, the cumulative permeation of indomethacin (IND, a model drug for skin permeability) were found to be 330.80 ± 54.86 μg/cm², which was significantly lower than the control group (472.47 ± 154.83 μg/cm²). In comparison, water suspensions of ceramide 2 showed no corneal repair effect.